Python基础学习（五）：集合

1. 集合与固定集合简介

1.1 集合（set）

特点：

• 集合是一个可变的容器，用于存储唯一的、不可变的元素。

• 集合中的元素是无序的。

• 集合的元素必须是不可变类型（如整数、字符串、元组），不能存储列表、字典等可变类型。

1.2 固定集合（frozenset）

• 固定集合是一个不可变的集合，一旦创建，不能修改。

• 固定集合的元素也必须是不可变类型。

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2. 集合与固定集合创建

2.1 创建集合

# 创建空集合
s1 = set()

# 创建非空集合
s2 = {1, 2, 3, 4}

# 从可迭代对象创建集合
s3 = set(range(5))  # {0, 1, 2, 3, 4}
s4 = set("ABC")     # {'A', 'B', 'C'}
s5 = set([1, 2, 3]) # {1, 2, 3}

2.2 创建固定集合

# 创建空固定集合
fs1 = frozenset()

# 创建非空固定集合
fs2 = frozenset([1, 2, 3])  # frozenset({1, 2, 3})
fs3 = frozenset("ABC")      # frozenset({'A', 'B', 'C'})

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3. 集合操作

3.1 添加元素

s = {1, 2, 3}

# 添加单个元素
s.add(4)
print(s)  # 输出：{1, 2, 3, 4}

# 添加多个元素
s.update([5, 6])
print(s)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}

3.2 删除元素

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

# 删除指定元素
s.remove(3)
print(s)  # 输出：{1, 2, 4, 5}

# 删除指定元素（如果存在）
s.discard(2)
print(s)  # 输出：{1, 4, 5}

# 随机删除一个元素
s.pop()
print(s)  # 输出：{4, 5}

# 清空集合
s.clear()
print(s)  # 输出：set()

3.3 访问与修改

集合是无序的，不能通过索引访问元素。如果需要访问元素，可以通过遍历或转换为列表。

遍历集合

s = {1, 2, 3}
for item in s:
    print(item)

转换为列表

s = {1, 2, 3}
lst = list(s)
print(lst)  # 输出：[1, 2, 3]

3.4 判断元素是否存在

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

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4. 集合常用 API

4.1 常用方法

方法	描述
s.add(x)	添加元素 x 到集合 s。
s.update(x)	添加多个元素到集合 s。
s.remove(x)	删除集合 s 中的元素 x，如果 x 不存在则报错。
s.discard(x)	删除集合 s 中的元素 x，如果 x 不存在则不报错。
s.pop()	随机删除并返回集合 s 中的一个元素。
s.clear()	清空集合 s。
s.copy()	返回集合 s 的浅拷贝。
s.union(t)	返回集合 s 和 t 的并集。
s.intersection(t)	返回集合 s 和 t 的交集。
s.difference(t)	返回集合 s 和 t 的差集（s 中有但 t 中没有的元素）。
s.symmetric_difference(t)	返回集合 s 和 t 的对称差集（s 和 t 中不重复的元素）。
s.issubset(t)	判断集合 s 是否是 t 的子集。
s.issuperset(t)	判断集合 s 是否是 t 的超集。
s.isdisjoint(t)	判断集合 s 和 t 是否没有交集。

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

s = {1, 2, 3}
t = {3, 4, 5}
result = s.union(t)
print(result)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5}

result = s.intersection(t)
print(result)  # 输出：{3}

result = s.symmetric_difference(t)
print(result)  # 输出：{1, 2, 4, 5}

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5. 集合的坑与小技巧

5.1 集合的元素必须是不可变类型

集合的元素必须是不可变类型（如整数、字符串、元组），不能存储列表、字典等可变类型。

错误示例：

s = {[1, 2], [3, 4]}  # 报错：TypeError: unhashable type: 'list'

正确示例：

s = {(1, 2), (3, 4)}  # 使用元组作为元素

5.2 集合的无序性

集合中的元素是无序的，因此不能通过索引访问元素。

s = {1, 2, 3}
print(s[0])  # 报错：TypeError: 'set' object is not subscriptable

5.3 使用集合去重

集合的一个常见用途是去除列表中的重复元素。

lst = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique_lst = list(set(lst))
print(unique_lst)  # 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

5.4 固定集合的不可变性

固定集合是不可变的，因此不能添加或删除元素。

fs = frozenset([1, 2, 3])
fs.add(4)  # 报错：AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'