Python集合—从零开始学AI_n=set-优快云博客

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Python集合

集合(set)是Python中的一种无序、可变且不重复元素的数据结构，类似于数学中的集合概念。

集合的基本特性

无序性：元素没有固定顺序
唯一性：所有元素都是唯一的（自动去重）
可变性：可以添加或删除元素
可哈希性：只能包含不可变类型（数字、字符串、元组等）

创建集合

# 使用花括号创建集合
fruits = {'apple', 'banana', 'cherry'}
print(fruits)  # 输出可能是: {'banana', 'apple', 'cherry'}（顺序不确定）

# 使用set()函数创建
numbers = set([1, 2, 3, 4, 5])  # 从列表创建
empty_set = set()  # 创建空集合(不能用{}，这是空字典)

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

代码解释：

• 使用{}或set()创建集合
• 空集合必须用set()创建，{}创建的是空字典
• 集合会自动去除重复元素

集合的基本操作

添加元素

colors = {'red', 'green', 'blue'}

# 添加单个元素
colors.add('yellow')
print(colors)  # 输出可能: {'red', 'green', 'blue', 'yellow'}

# 添加多个元素
colors.update(['orange', 'purple'])
print(colors)  # 输出可能包含新添加的颜色

删除元素

numbers = {1, 2, 3, 4, 5}

# remove() - 删除指定元素，不存在则报错
numbers.remove(3)
print(numbers)  # 输出: {1, 2, 4, 5}

# discard() - 删除指定元素，不存在不报错
numbers.discard(10)  # 不会报错

# pop() - 随机删除并返回一个元素
popped = numbers.pop()
print(f"Popped: {popped}, Remaining: {numbers}")

# clear() - 清空集合
numbers.clear()
print(numbers)  # 输出: set()

集合运算

A = {1, 2, 3, 4, 5}
B = {4, 5, 6, 7, 8}

# 并集
print(A | B)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
print(A.union(B))  # 同上

# 交集
print(A & B)  # 输出: {4, 5}
print(A.intersection(B))  # 同上

# 差集
print(A - B)  # 输出: {1, 2, 3}
print(A.difference(B))  # 同上

# 对称差集(仅在其中一个集合中存在的元素)
print(A ^ B)  # 输出: {1, 2, 3, 6, 7, 8}
print(A.symmetric_difference(B))  # 同上

集合关系判断

X = {1, 2, 3}
Y = {1, 2, 3, 4, 5}

# 子集判断
print(X <= Y)  # 输出: True
print(X.issubset(Y))  # 同上

# 真子集判断
print(X < Y)  # 输出: True

# 超集判断
print(Y >= X)  # 输出: True
print(Y.issuperset(X))  # 同上

# 无交集判断
print(X.isdisjoint({6, 7, 8}))  # 输出: True

集合推导式

类似于列表推导式，可以快速生成集合：

# 生成1-10的平方集合
squares = {x**2 for x in range(1, 11)}
print(squares)  # 输出: {64, 1, 4, 36, 100, 9, 16, 49, 81, 25}

# 从列表中创建不重复的大写字母集合
words = ['hello', 'world', 'python']
unique_letters = {char.upper() for word in words for char in word}
print(unique_letters)  # 输出: {'D', 'E', 'H', 'L', 'N', 'O', 'P', 'R', 'T', 'W', 'Y'}

不可变集合(frozenset)

当需要不可变的集合时，可以使用frozenset：

# 创建不可变集合
immutable_set = frozenset([1, 2, 3, 4])

# 不可变集合可以作为字典的键
dict_with_frozenset = {immutable_set: "value"}

# 尝试修改会报错
# immutable_set.add(5)  # AttributeError

集合的应用场景

1. 去重：快速去除列表中的重复元素

lst = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique = list(set(lst))
print(unique)  # 输出可能是: [1, 2, 3, 4, 5]

2. 成员测试：比列表更高效的成员测试

vowels = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}
print('e' in vowels)  # 输出: True

3. 数学运算：集合的交并差运算

4. 过滤数据：找出两个数据集的差异

db_users = {'alice', 'bob', 'charlie'}
active_users = {'alice', 'bob', 'dave'}
inactive_users = db_users - active_users
print(inactive_users)  # 输出: {'charlie'}