30天学会Swift-05：集合类型 - 集合 (Set)

学习目标

• 理解Swift中集合（Set）的基本概念和特点。
• 掌握集合的创建、初始化、插入和删除元素。
• 熟悉集合的遍历和常用方法。
• 学会执行基本的集合操作：并集、交集、差集和对称差集。

学习内容

1. 集合 (Set) 简介

集合是存储相同类型且无序的唯一值的容器。当元素的顺序不重要，且每个元素都必须是唯一的时候，可以使用集合而不是数组。

• 唯一性：集合中的所有元素都必须是唯一的，不允许重复。
• 无序性：集合中的元素没有特定的顺序。
• 可哈希性：集合中的元素类型必须是可哈希的（Hashable协议）。Swift 的基本数据类型（如 String, Int, Double, Bool）默认都是可哈希的。自定义类型如果需要存储在集合中，也必须遵循 Hashable 协议。

2. 集合的创建与初始化

• 空集合：

  var favoriteGenres: Set<String> = []
  // favoriteGenres 现在是一个空的 Set<String> 集合
  
  // 或者使用类型推断
  var anotherSet = Set<Int>()
  

• 通过数组字面量创建集合：

  var colors: Set<String> = ["Red", "Green", "Blue"]
  // colors 现在包含三个字符串值
  
  // 注意：如果字面量中包含重复值，集合会自动去重
  var numbers: Set<Int> = [1, 2, 3, 2, 1]
  print(numbers) // {1, 2, 3} (顺序可能不同)
  

3. 访问与修改集合

• 获取元素数量：count属性。

  print("I have \(colors.count) favorite colors.")
  

• 检查是否为空：isEmpty属性。

  if colors.isEmpty {
      print("My colors set is empty.")
  } else {
      print("My colors set is not empty.")
  }
  

• 插入元素：insert(_:)方法。如果元素已存在，则不执行任何操作。

  colors.insert("Yellow")
  // colors 现在包含 "Red", "Green", "Blue", "Yellow"
  
  let (inserted, memberAfterInsert) = colors.insert("Red")
  print("Inserted: \(inserted), Member after insert: \(memberAfterInsert)")
  // Inserted: false, Member after insert: Red (因为"Red"已存在)
  

• 移除元素：remove(_:)方法。如果元素存在并被移除，则返回被移除的元素；否则返回nil。

  if let removedColor = colors.remove("Green") {
      print("\(removedColor) was removed.")
  } else {
      print("Green was not found.")
  }
  // colors 现在包含 "Red", "Blue", "Yellow"
  
  colors.removeAll()
  // colors 现在是空集合
  

• 检查是否包含元素：contains(_:)方法。

  if colors.contains("Blue") {
      print("Blue is one of my colors.")
  }
  

4. 遍历集合

• 使用for-in循环：

  for color in colors {
      print(color)
  }
  
  // 如果需要按特定顺序遍历，可以先排序
  for color in colors.sorted() {
      print(color)
  }
  

5. 集合操作

Swift提供了方便的方法来执行集合的数学运算。

• intersection(_:)：创建两个集合的交集（共同的元素）。

  let oddDigits: Set = [1, 3, 5, 7, 9]
  let evenDigits: Set = [0, 2, 4, 6, 8]
  let singleDigitPrimeNumbers: Set = [2, 3, 5, 7]
  
  print(oddDigits.intersection(evenDigits).sorted()) // []
  print(oddDigits.intersection(singleDigitPrimeNumbers).sorted()) // [3, 5, 7]
  

• symmetricDifference(_:)：创建两个集合的对称差集（只在一个集合中出现的元素）。

  print(oddDigits.symmetricDifference(singleDigitPrimeNumbers).sorted()) // [1, 2, 9]
  

• union(_:)：创建两个集合的并集（所有不重复的元素）。

  print(oddDigits.union(evenDigits).sorted()) // [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  

• subtracting(_:)：创建从一个集合中减去另一个集合的元素（差集）。

  print(oddDigits.subtracting(singleDigitPrimeNumbers).sorted()) // [1, 9]
  

6. 集合关系

• isSubset(of:)：判断一个集合是否是另一个集合的子集。
• isSuperset(of:)：判断一个集合是否是另一个集合的超集。
• isStrictSubset(of:) / isStrictSuperset(of:)：判断一个集合是否是另一个集合的严格子集/超集（不相等）。
• isDisjoint(with:)：判断两个集合是否没有共同的元素（不相交）。

let houseAnimals: Set = ["🐶", "🐱"]
let farmAnimals: Set = ["🐮", "🐔", "🐑", "🐶", "🐱"]
let cityAnimals: Set = ["🐦", "🐭"]

print(houseAnimals.isSubset(of: farmAnimals))         // true
print(farmAnimals.isSuperset(of: houseAnimals))       // true
print(farmAnimals.isDisjoint(with: cityAnimals))      // true

实践练习

1. 创建一个名为mySkills的Set<String>集合，并添加至少5个你的技能（例如：“Swift”, “iOS Development”, “Git”, “Problem Solving”, “Communication”）。
2. 打印mySkills集合的元素数量，并检查它是否为空。
3. 尝试向mySkills中插入一个已经存在的技能，观察结果。
4. 创建一个名为newSkills的Set<String>集合，添加一些你希望学习的新技能。
5. 执行以下集合操作并打印结果：
   • mySkills和newSkills的并集。
   • mySkills和newSkills的交集。
   • mySkills减去newSkills的差集。
   • mySkills和newSkills的对称差集。
6. 判断mySkills是否是newSkills的子集，并判断它们是否不相交。

思考题

• 在什么情况下，你会选择使用Set而不是Array或Dictionary来存储数据？
• 为什么集合中的元素必须是可哈希的？
• union和intersection操作在实际应用中有什么例子？

学习资源

• Swift官方文档 - Sets