python中的集合

一、python中的集合

在 Python 中，集合（set） 是一种无序的、可变的、元素唯一的数据结构。集合类似于数学中的集合概念，主要用于存储不重复的元素，并支持集合运算（如交集、并集、差集等）。

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集合的特点

1. 无序性：
   • 集合中的元素没有顺序，无法通过索引访问。
2. 元素唯一性：
   • 集合中的元素是唯一的，重复的元素会被自动去重。
3. 可变性：
   • 集合本身是可变的，可以添加或删除元素，但集合中的元素必须是不可变的（如数字、字符串、元组等）。

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集合的创建

1. 使用大括号 {}：

   my_set = {1, 2, 3, 4}
   print(my_set)  # 输出：{1, 2, 3, 4}
   

2. 使用 set() 构造函数：

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

3. 创建空集合：

   • 注意：空集合必须使用 set()，因为 {} 会被默认认为是空字典。

   empty_set = set()
   print(empty_set)  # 输出：set()
   

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集合的常见操作

1. 添加元素

• 使用 add() 方法添加单个元素：

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

• 使用 update() 方法添加多个元素：

  my_set.update([5, 6])
  print(my_set)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}
  

2. 删除元素

• 使用 remove() 方法删除指定元素（如果元素不存在会抛出错误）：

  my_set.remove(3)
  print(my_set)  # 输出：{1, 2, 4}
  

• 使用 discard() 方法删除指定元素（如果元素不存在不会抛出错误）：

  my_set.discard(10)  # 不会报错
  

• 使用 pop() 方法随机删除一个元素，并返回该元素：

  removed_element = my_set.pop()
  print(removed_element)  # 输出：随机删除的元素
  

• 使用 clear() 方法清空集合：

  my_set.clear()
  print(my_set)  # 输出：set()
  

3. 检查元素是否存在

• 使用 in 和 not in：

  print(2 in my_set)  # 输出：True
  print(10 not in my_set)  # 输出：True
  

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集合的运算

1. 交集（& 或 intersection()）

• 返回两个集合的公共元素。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {2, 3, 4}
print(set1 & set2)  # 输出：{2, 3}
print(set1.intersection(set2))  # 输出：{2, 3}

2. 并集（| 或 union()）

• 返回两个集合的所有元素（去重）。

print(set1 | set2)  # 输出：{1, 2, 3, 4}
print(set1.union(set2))  # 输出：{1, 2, 3, 4}

3. 差集（- 或 difference()）

• 返回在一个集合中但不在另一个集合中的元素。

print(set1 - set2)  # 输出：{1}
print(set1.difference(set2))  # 输出：{1}

4. 对称差集（^ 或 symmetric_difference()）

• 返回两个集合中不重复的元素。

print(set1 ^ set2)  # 输出：{1, 4}
print(set1.symmetric_difference(set2))  # 输出：{1, 4}

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集合的其他方法

1. 子集和超集

• 检查一个集合是否是另一个集合的子集或超集：

  set1 = {1, 2}
  set2 = {1, 2, 3}
  print(set1.issubset(set2))  # 输出：True
  print(set2.issuperset(set1))  # 输出：True
  

2. 集合的拷贝

• 使用 copy() 方法创建集合的副本：

  set1 = {1, 2, 3}
  set_copy = set1.copy()
  print(set_copy)  # 输出：{1, 2, 3}
  

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冻结集合（frozenset）

• frozenset 是不可变的集合，创建后无法修改（类似于元组与列表的关系）。
• 用法：

  frozen = frozenset([1, 2, 3])
  print(frozen)  # 输出：frozenset({1, 2, 3})
  

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示例

# 定义集合
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

# 集合运算
print("交集:", set1 & set2)  # 输出：{3}
print("并集:", set1 | set2)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5}
print("差集:", set1 - set2)  # 输出：{1, 2}
print("对称差集:", set1 ^ set2)  # 输出：{1, 2, 4, 5}

# 添加和删除元素
set1.add(6)
set1.remove(2)
print("修改后的集合:", set1)  # 输出：{1, 3, 6}

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总结

• 集合是无序且唯一的元素集合，适合用于去重和集合运算。
• 提供了丰富的操作方法，如交集、并集、差集等。
• 如果需要不可变集合，可以使用 frozenset。

二、与js中的set对比

Python 中的 集合（set） 和 JavaScript 中的 Set 非常相似，它们的核心功能和用途基本一致，都是用于存储 唯一值 的无序集合，并支持集合运算（如交集、并集、差集等）。

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相似点

1. 存储唯一值

• Python 集合：

  my_set = {1, 2, 2, 3}
  print(my_set)  # 输出：{1, 2, 3}（自动去重）
  

• JavaScript Set：

  const mySet = new Set([1, 2, 2, 3]);
  console.log(mySet);  // 输出：Set(3) { 1, 2, 3 }（自动去重）
  

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2. 添加元素

• Python 集合：

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

• JavaScript Set：

  const mySet = new Set([1, 2, 3]);
  mySet.add(4);
  console.log(mySet);  // 输出：Set(4) { 1, 2, 3, 4 }
  

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3. 删除元素

• Python 集合：

  my_set = {1, 2, 3}
  my_set.remove(2)
  print(my_set)  # 输出：{1, 3}
  

• JavaScript Set：

  const mySet = new Set([1, 2, 3]);
  mySet.delete(2);
  console.log(mySet);  // 输出：Set(2) { 1, 3 }
  

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4. 检查元素是否存在

• Python 集合：

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

• JavaScript Set：

  const mySet = new Set([1, 2, 3]);
  console.log(mySet.has(2));  // 输出：true
  console.log(mySet.has(4));  // 输出：false
  

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5. 清空集合

• Python 集合：

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

• JavaScript Set：

  const mySet = new Set([1, 2, 3]);
  mySet.clear();
  console.log(mySet);  // 输出：Set(0) {}
  

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6. 遍历集合

• Python 集合：

  my_set = {1, 2, 3}
  for item in my_set:
      print(item)
  # 输出：
  # 1
  # 2
  # 3
  

• JavaScript Set：

  const mySet = new Set([1, 2, 3]);
  mySet.forEach(item => console.log(item));
  // 输出：
  // 1
  // 2
  // 3
  

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不同点

1. 集合运算

• Python 集合 支持直接的集合运算（如交集、并集、差集等），而 JavaScript Set 需要通过手动实现或借助工具库完成。

• Python 集合运算：

  set1 = {1, 2, 3}
  set2 = {2, 3, 4}
  
  print(set1 & set2)  # 交集：{2, 3}
  print(set1 | set2)  # 并集：{1, 2, 3, 4}
  print(set1 - set2)  # 差集：{1}
  print(set1 ^ set2)  # 对称差集：{1, 4}
  

• JavaScript Set 运算（需要手动实现）：

  const set1 = new Set([1, 2, 3]);
  const set2 = new Set([2, 3, 4]);
  
  // 交集
  const intersection = new Set([...set1].filter(x => set2.has(x)));
  console.log(intersection);  // 输出：Set(2) { 2, 3 }
  
  // 并集
  const union = new Set([...set1, ...set2]);
  console.log(union);  // 输出：Set(4) { 1, 2, 3, 4 }
  
  // 差集
  const difference = new Set([...set1].filter(x => !set2.has(x)));
  console.log(difference);  // 输出：Set(1) { 1 }
  

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2. 键值对支持

• Python 集合 只能存储单一的值，不能存储键值对。
• JavaScript Set 也只能存储单一值，但如果需要键值对，可以使用 Map。

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总结

• 相似点：

  • Python 的集合（set）和 JavaScript 的 Set 都是存储唯一值的无序集合。
  • 它们都支持添加、删除、检查元素是否存在等基本操作。

• 不同点：

  • Python 集合支持直接的集合运算（如交集、并集等），而 JavaScript 的 Set 需要手动实现这些操作。
  • Python 集合有更丰富的内置方法，而 JavaScript 的 Set 功能相对简单。

可以理解为 Python 的集合（set）是 JavaScript 的 Set 的扩展版本，功能更强大，尤其在集合运算方面。