Python set集合及函数的使用

1. 什么是set集合

set是Python中的一种可变容器模型，可以存储多个元素，且每个元素都是唯一的。set集合的特点是无序、不重复，其中保存的元素可以是任意可哈希的数据类型。

在set中，元素的顺序是不重要的，因为set不支持使用下标进行访问和修改元素的操作。同时，由于set不允许存在重复元素，当我们试图向set中加入一个已经存在的元素时，set会自动忽略该操作。

2. 创建set集合

可以使用花括号 {} 或者 set() 函数来创建一个set集合。

# 创建一个空的set集合
empty_set = set()
print(empty_set)  # 输出 set()

# 创建一个包含多个元素的set集合
numbers_set = {1, 2, 3, 4, 5}
print(numbers_set)  # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}

3. set集合的基本操作

3.1 添加元素

可以使用 add() 方法向set集合中添加新的元素。如果添加的元素已经存在，则不会执行任何操作。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

fruits.add("orange")
print(fruits)  # 输出 {'apple', 'banana', 'orange', 'cherry'}

fruits.add("apple")  # apple已经存在于fruits集合中，所以不会添加
print(fruits)  # 输出 {'apple', 'banana', 'orange', 'cherry'}

3.2 删除元素

可以使用 remove() 方法从set集合中删除指定的元素。如果指定的元素不存在，则会抛出一个KeyError异常。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

fruits.remove("banana")
print(fruits)  # 输出 {'apple', 'cherry'}

fruits.remove("orange")  # 抛出KeyError异常，因为orange不存在于fruits集合中

为了避免抛出异常，可以使用 discard() 方法删除元素。如果指定的元素不存在，discard() 方法不会执行任何操作。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

fruits.discard("banana")
print(fruits)  # 输出 {'apple', 'cherry'}

fruits.discard("orange")  # 不会执行任何操作

3.3 查找元素

可以使用 in 关键字来判断一个元素是否存在于set集合中。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

print("banana" in fruits)  # 输出 True
print("orange" in fruits)  # 输出 False

3.4 清空集合

可以使用 clear() 方法清空set集合中的所有元素。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

fruits.clear()
print(fruits)  # 输出 set()

3.5 获取集合的大小

可以使用 len() 函数获取set集合中元素的个数。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

print(len(fruits))  # 输出 3

4. set集合的数学运算

4.1 并集

可以使用 union() 方法或者 | 运算符计算两个set集合的并集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

union_set = set1.union(set2)
print(union_set)  # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}

union_set = set1 | set2
print(union_set)  # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}

4.2 交集

可以使用 intersection() 方法或者 & 运算符计算两个set集合的交集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

intersection_set = set1.intersection(set2)
print(intersection_set)  # 输出 {3}

intersection_set = set1 & set2
print(intersection_set)  # 输出 {3}

4.3 差集

可以使用 difference() 方法或者 - 运算符计算两个set集合的差集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

difference_set = set1.difference(set2)
print(difference_set)  # 输出 {1, 2}

difference_set = set1 - set2
print(difference_set)  # 输出 {1, 2}

4.4 对称差集

可以使用 symmetric_difference() 方法或者 ^ 运算符计算两个set集合的对称差集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

symmetric_difference_set = set1.symmetric_difference(set2)
print(symmetric_difference_set)  # 输出 {1, 2, 4, 5}

symmetric_difference_set = set1 ^ set2
print(symmetric_difference_set)  # 输出 {1, 2, 4, 5}

5. set集合的其他常用操作

5.1 遍历集合

可以使用 for 循环遍历set集合中的所有元素。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

for fruit in fruits:
    print(fruit)

# 输出：
# apple
# banana
# cherry

5.2 复制集合

可以使用 copy() 方法复制一个set集合。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

copied_set = fruits.copy()
print(copied_set)  # 输出 {'apple', 'banana', 'cherry'}

5.3 判断两个集合是否相等

可以使用 == 运算符判断两个set集合是否相等。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 2, 1}

print(set1 == set2)  # 输出 True

5.4 判断一个集合是否是另一个集合的子集或超集

可以使用 issubset() 方法判断一个set集合是否是另一个set集合的子集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 2}

print(set2.issubset(set1))  # 输出 True

可以使用 issuperset() 方法判断一个set集合是否是另一个set集合的超集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 2}

print(set1.issuperset(set2))  # 输出 True

总结

本文详细介绍了Python中set集合的使用方法，包括创建set集合、添加和删除元素、查找元素、集合的数学运算以及其他常用操作。掌握了set集合的用法，可以更方便地处理一些需要去重或者求交集、并集、差集等操作的场景。set集合的特点是元素的无序性和唯一性，这使得set集合在很多场景下都非常有用。比如，可以使用set集合来去除一个列表中的重复元素，或者判断两个列表是否有重复元素。

在实际使用set集合时，需要注意一些细节。首先，由于set集合是无序的，所以不能使用索引来访问元素，只能使用in关键字来判断元素是否存在于set集合中。其次，set集合中的元素必须是可哈希的（即不可变的），因为Python使用哈希算法来确定元素的存储位置。

接下来，让我们通过一些示例代码来说明set集合的使用。

示例代码

# 创建一个包含重复元素的列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 2, 3, 5, 6, 1, 4]

# 使用set集合去除重复元素
unique_numbers = set(numbers)

print(unique_numbers)  # 输出 {1, 2, 3, 4, 5, 6}

# 判断两个列表是否有重复元素
list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
list2 = [4, 5, 6, 7, 8]

set1 = set(list1)
set2 = set(list2)

has_duplicates = len(set1.intersection(set2)) > 0

print(has_duplicates)  # 输出 True

在上面的示例代码中，首先创建了一个包含重复元素的列表numbers。然后使用set集合将列表转换为一个包含唯一元素的set集合unique_numbers。通过输出unique_numbers可以看到重复的元素已经被去除了。

接着，创建了两个列表list1和list2，并将它们分别转换为set集合set1和set2。然后使用set集合的intersection()方法求两个集合的交集，并判断交集的长度是否大于0，以确定是否有重复元素存在。