【Python】——集合-优快云博客

唯一性：集合中的元素是唯一的，不会存在重复的元素。如果尝试向集合中添加已存在的元素，集合不会发生改变。
无序性：集合中的元素没有固定的顺序，无法通过索引访问。每次遍历集合时，元素的顺序可能会发生变化。
可变性：集合是可变的，可以添加、删除和修改元素。可以使用方法如 add() 添加单个元素，update() 添加多个元素，remove() 删除元素等。
支持数学运算：集合支持常见的数学集合运算，如并集、交集、差集和对称差集。可以使用方法如 union()、intersection()、difference() 和 symmetric_difference() 进行操作。
可迭代性：集合是可迭代的，可以使用循环遍历集合中的元素。

2.如何创建集合

1.使用set函数进行创建

set1 = set() # 创建一个空集合
set2 = set(['apple', 'banana', 'orange']) # 将列表里面的元素改为集合

可以作为参数传入set的，有以下几种：

可迭代对象（Iterable）：可以将一个可迭代对象（如列表、元组、字符串等）作为参数传递给 set() 函数，它会将可迭代对象中的元素作为集合的元素。例如：

numbers = set([1, 2, 3, 4, 5])  # 使用列表作为参数
print(numbers)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}

vowels = set('aeiou')  # 使用字符串作为参数
print(vowels)  # 输出: {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}

字典（Dictionary）：可以将字典作为参数传递给 set() 函数，它会将字典的键作为集合的元素。例如：
```
data = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
keys = set(data)
print(keys)  # 输出: {'a', 'b', 'c'}
```
其他集合（Set）：可以将另一个集合作为参数传递给 set() 函数，它会创建一个与原集合相同的新集合。例如：
```
set1 = {1, 2, 3}
set2 = set(set1)
print(set2)  # 输出: {1, 2, 3}
```

需要注意的是，set() 函数的参数必须是可哈希的（即不可变的），因为集合的元素必须是可哈希的。例如，以下代码会引发错误：
# 错误的示例
invalid_set = set({[1, 2], [3, 4]})  # 列表作为元素，会引发错误

2.使用{}进行创建

使用大括号 {} 创建集合时，可以直接将元素用逗号分隔，并将它们放在大括号内。例如：

fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}

注意，当使用空的大括号 {} 创建对象时，默认创建的是一个空的字典（Dictionary），而不是一个空的集合。要创建一个空的集合，需要使用 set() 函数。

3.对于集合元素的操作

1.添加元素

add(element)：向集合中添加一个元素。如果该元素已经存在于集合中，则不会进行任何操作。例如：
```
fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
fruits.add('grape')
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'orange', 'grape'}
```

update(*others)：向集合中添加多个元素，可以传递多个参数，每个参数可以是集合、列表、元组或其他可迭代对象。例如：

fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
fruits.update(['grape', 'kiwi'])
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'orange', 'grape', 'kiwi'}

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

2.删除元素

remove(element)：从集合中移除指定的元素。如果要移除的元素不存在于集合中，会引发 KeyError 异常。例如：
```
fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
fruits.remove('banana')
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'orange'}
```

discard(element)：从集合中移除指定的元素。如果元素不存在于集合中，它不会引发异常。例如：

fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
fruits.discard('grape')  # 元素不存在，不会引发异常
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'orange'}

pop()：从集合中移除并返回一个随机的元素。由于集合是无序的，无法确定具体移除的是哪个元素。如果集合为空，会引发 KeyError 异常。例如：

fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
removed_fruit = fruits.pop()
print(removed_fruit)  # 随机输出一个元素
print(fruits)  # 输出: 随机移除的元素不在集合中的新集合

clear()：从集合中移除所有元素，使其变为空集合。例如：

fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
fruits.clear()
print(fruits)  # 输出: set()

4.集合与集合间的操作及其判断

1.集合与集合的操作

并集（Union）：将两个集合中的所有元素合并成一个新的集合。可以使用 union() 方法或 | 运算符来执行并集操作。例如：

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
union_set = set1.union(set2)
# 或者使用运算符
# union_set = set1 | set2
print(union_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}

交集（Intersection）：获取两个集合中共有的元素。可以使用 intersection() 方法或 & 运算符来执行交集操作。例如：

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
intersection_set = set1.intersection(set2)
# 或者使用运算符
# intersection_set = set1 & set2
print(intersection_set)  # 输出: {3}

差集（Difference）：获取一个集合中存在，而另一个集合中不存在的元素。可以使用 difference() 方法或 - 运算符来执行差集操作。例如：
```
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
difference_set = set1.difference(set2)
# 或者使用运算符
# difference_set = set1 - set2
print(difference_set)  # 输出: {1, 2}
```

对称差集（Symmetric Difference）：获取两个集合中互相不存在的元素。可以使用 symmetric_difference() 方法或 ^ 运算符来执行对称差集操作。例如：

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
symmetric_difference_set = set1.symmetric_difference(set2)
# 或者使用运算符
# symmetric_difference_set = set1 ^ set2
print(symmetric_difference_set)  # 输出: {1, 2, 4, 5}

2.集合间的判断

判断子集和超集：
- issubset() 方法用于判断一个集合是否是另一个集合的子集。
- issuperset() 方法用于判断一个集合是否是另一个集合的超集。
```
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 2, 3, 4, 5}
print(set1.issubset(set2))  # 输出: True
print(set2.issuperset(set1))  # 输出: True
```
判断两个集合是否没有交集：
- isdisjoint() 方法用于判断两个集合是否没有共同的元素。
```
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {4, 5, 6}
print(set1.isdisjoint(set2))  # 输出: True
```

当然，除了函数还有运算符或关键字的实现方法，例如：

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

# 判断 set1 是否是 set2 的子集
print(set1 <= set2)  # 输出: True
# 或者使用关键字 in
print(set1 in set2)  # 输出: False

# 判断 set2 是否是 set1 的超集
print(set2 >= set1)  # 输出: True
# 或者使用关键字 in
print(set2 in set1)  # 输出: False

5.集合一般在什么场景下使用

在算法竞赛中，集合常见的应用场景包括：

图论算法：在图论算法中，集合可以用来表示图的节点集合、边集合等。例如，你可以使用集合来存储已访问过的节点，以避免重复访问；或者使用集合来存储边的集合，以进行边的遍历和操作。
搜索算法：在搜索算法中，集合可以用来存储已经访问过的状态或节点，以避免重复搜索相同的状态。这在深度优先搜索（DFS）、广度优先搜索（BFS）等算法中非常常见。
动态规划算法：在动态规划算法中，集合可以用来存储状态的集合，以及进行状态转移和状态更新。例如，你可以使用集合来存储已经计算过的子问题的状态，以避免重复计算。
贪心算法：在贪心算法中，集合可以用来存储已选择的元素或解集合，以及进行贪心选择的判断。例如，在背包问题中，你可以使用集合来存储已选择的物品，以及根据贪心策略进行物品的选择和判断。

在工作项目中，集合的应用也是多样的，具体取决于项目的需求和领域。以下是一些常见的应用场景：

数据处理和清洗：在数据处理和清洗的项目中，集合可以用来去重、筛选和过滤数据。你可以使用集合来存储已经处理过的数据，以确保数据的唯一性，并进行数据的清洗和转换。
数据分析和统计：在数据分析项目中，集合可以用来进行数据的聚合、分组和统计。你可以使用集合来统计不同类别的数据数量，计算数据的交集、并集等操作，从而进行数据分析和洞察。
数据库操作：在与数据库交互的项目中，集合可以用来处理查询结果的唯一性和去重，以及处理多个查询结果的交集、并集等操作。
项目管理和任务分配：在项目管理中，集合可以用来存储项目的任务集合、成员集合等。你可以使用集合来管理和分配任务，进行成员的添加和移除等操作。