Python 集合的基本操作

1. 简介

在Python中，集合（set）是一种无序、可变的容器，它的元素之间没有先后顺序关系。集合中的每个元素是唯一的，即重复元素在集合中只会出现一次。集合可以用来存储不重复的元素，以及进行元素之间的交集、并集、差集等操作。本文将详细介绍集合的基本操作。

2. 创建集合

在Python中，我们可以使用大括号（{}）或者set()函数来创建一个集合。

# 使用大括号创建集合
s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
print(s1)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5}

# 使用set()函数创建集合
s2 = set([1, 2, 3, 4, 5])
print(s2)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5}

3. 集合的基本操作

3.1 访问集合中的元素

集合是无序的，因此不能通过索引来访问集合中的元素，但可以通过遍历来访问集合中的每个元素。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
for num in s:
    print(num)

输出结果为：

3.2 添加元素到集合中

可以使用add()方法将元素添加到集合中。如果添加的元素已经存在于集合中，则不会重复添加。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
s.add(6)
print(s)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}

s.add(3)  # 元素3已经存在于集合中，不会重复添加
print(s)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}

3.3 从集合中移除元素

可以使用remove()方法从集合中移除指定的元素。如果指定的元素不存在于集合中，会抛出KeyError错误。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
s.remove(3)
print(s)  # 输出：{1, 2, 4, 5}

s.remove(6)  # 元素6不存在于集合中，会抛出KeyError错误

可以使用discard()方法从集合中移除指定的元素，如果元素不存在于集合中，不会抛出错误。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
s.discard(3)
print(s)  # 输出：{1, 2, 4, 5}

s.discard(6)  # 元素6不存在于集合中，不会抛出错误

3.4 集合的长度

可以使用len()函数来获取集合的长度（即集合中元素的个数）。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
print(len(s))  # 输出：5

3.5 判断元素是否存在于集合中

可以使用in关键字来判断某个元素是否存在于集合中。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
print(3 in s)  # 输出：True
print(6 in s)  # 输出：False

3.6 清空集合

可以使用clear()方法将集合中的所有元素清空。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
s.clear()
print(s)  # 输出：set()

4. 集合的运算

4.1 交集

可以使用&运算符或intersection()方法获取两个集合的交集。

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {4, 5, 6, 7, 8}
print(s1 & s2)  # 输出：{4, 5}
print(s1.intersection(s2))  # 输出：{4, 5}

4.2 并集

可以使用|运算符或union()方法获取两个集合的并集。

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {4, 5, 6, 7, 8}
print(s1 | s2)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
print(s1.union(s2))  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

4.3 差集

可以使用-运算符或difference()方法获取两个集合的差集。

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {4, 5, 6, 7, 8}
print(s1 - s2)  # 输出：{1, 2, 3}
print(s1.difference(s2))  # 输出：{1, 2, 3}

4.4 对称差集

可以使用^运算符或symmetric_difference()方法获取两个集合的对称差集。

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {4, 5, 6, 7, 8}
print(s1 ^ s2)  # 输出：{1, 2, 3, 6, 7, 8}
print(s1.symmetric_difference(s2))  # 输出：{1, 2, 3, 6, 7, 8}

5. 集合的应用场景

集合在实际应用中具有广泛的应用场景，下面列举几个常见的应用场景。

5.1 去重

由于集合中的元素不允许重复，因此可以利用集合的特性进行去重操作。

lst = [1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 5]
s = set(lst)
print(s)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5}

5.2 成员关系判断

集合是唯一的，可以用来判断一个元素是否属于一个集合。

s = {1, 2, 3, 4, 5}
print(1 in s)  # 输出：True

5.3 求交集、并集、差集

利用集合的运算操作，可以方便地求取集合之间的交集、并集和差集。

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {4, 5, 6, 7, 8}

# 求交集
print(s1 & s2)  # 输出：{4, 5}
print(s1.intersection(s2))  # 输出：{4, 5}

# 求并集
print(s1 | s2)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
print(s1.union(s2))  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

# 求差集
print(s1 - s2)  # 输出：{1, 2, 3}
print(s1.difference(s2))  # 输出：{1, 2, 3}

# 求对称差集
print(s1 ^ s2)  # 输出：{1, 2, 3, 6, 7, 8}
print(s1.symmetric_difference(s2))  # 输出：{1, 2, 3, 6, 7, 8}

6. 总结

本文介绍了Python集合的基本操作，包括集合的创建、访问、添加、移除、长度判断以及集合运算等。集合是一种无序、唯一的容器，可以用来存储不重复的元素，并且可以进行交集、并集、差集和对称差集等运算。在实际应用中，集合可以用来进行去重、成员关系判断等操作，具有广泛的应用场景。通过掌握集合的基本操作，可以更灵活、高效地处理数据。