Pytho集合

概述

Python集合（Set）是一种无序且元素唯一的容器类型。它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，如并集、交集、差集等。在Python中，集合使用花括号 `{}` 或者内置函数 `set()` 来创建。与列表（列表）和元组（元组）不同，集合中的元素不能重复，并且集合本身是可变的（mutable），这意味着可以在创建后修改集合的内容。集合元素的类型可以是不可变的类型，例如数字、字符串、元组，但不能是可变类型，例如列表或字典。

Python集合在数据去重、成员关系测试以及进行集合运算等方面具有显著优势。由于集合的无序性，无法通过索引访问集合中的元素。集合的内部实现基于哈希表（哈希表），因此查找操作的时间复杂度通常为O(1)，这使得集合在需要快速判断元素是否存在时非常高效。理解集合的特性对于编写高效、简洁的Python代码至关重要。与字典（字典）相似，集合也依赖于哈希函数，但集合只存储键，不存储值。

主要特点

*无序性*：集合中的元素没有固定的顺序，每次迭代的顺序可能不同。
*唯一性*：集合中不允许存在重复的元素，如果尝试添加重复元素，集合会自动忽略。
*可变性*：集合可以被修改，可以添加、删除元素。
*高效的成员关系测试*：由于基于哈希表实现，判断元素是否在集合中非常快速。
*支持集合运算*：可以进行并集、交集、差集、对称差集等集合运算。
*元素类型限制*：集合中的元素必须是不可变类型。
*不支持索引*：由于无序性，无法通过索引访问集合中的元素。
*可以使用内置函数创建*：可以使用`set()`函数将其他可迭代对象转换为集合。
*与数学集合概念一致*：Python集合的行为与数学集合的概念高度一致。
*可用于数据去重*：将列表或其他可迭代对象转换为集合可以快速去除重复元素。

使用方法

创建集合可以使用花括号 `{}` 或者内置函数 `set()`。

**使用花括号创建集合：**

   ```python
   my_set = {1, 2, 3}
   empty_set = {}  # 注意：这会创建一个空字典，而不是空集合
   ```

**使用 `set()` 函数创建集合：**

   ```python
   my_list = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
   my_set = set(my_list)  # my_set 将会是 {1, 2, 3, 4, 5}
   empty_set = set() # 创建一个空集合
   my_string = "hello"
   my_set_from_string = set(my_string) # my_set_from_string 将会是 {'h', 'e', 'l', 'o'}
   ```

**添加元素：** 使用 `add()` 方法向集合中添加单个元素。

   ```python
   my_set = {1, 2, 3}
   my_set.add(4)  # my_set 现在是 {1, 2, 3, 4}
   ```

**删除元素：** 使用 `remove()` 方法删除集合中的单个元素。如果元素不存在，会引发 `KeyError` 异常。使用 `discard()` 方法删除集合中的单个元素。如果元素不存在，不会引发异常。

   ```python
   my_set = {1, 2, 3}
   my_set.remove(2)  # my_set 现在是 {1, 3}
   my_set.discard(4)  # 不会引发异常
   ```

**集合运算：**

   *   **并集 (Union)：** 使用 `|` 运算符或者 `union()` 方法。
   *   **交集 (Intersection)：** 使用 `&` 运算符或者 `intersection()` 方法。
   *   **差集 (Difference)：** 使用 `-` 运算符或者 `difference()` 方法。
   *   **对称差集 (Symmetric Difference)：** 使用 `^` 运算符或者 `symmetric_difference()` 方法。

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

   # 并集
   union_set = set1 | set2  # 或者 set1.union(set2)  结果：{1, 2, 3, 4, 5}

   # 交集
   intersection_set = set1 & set2  # 或者 set1.intersection(set2) 结果：{3}

   # 差集
   difference_set = set1 - set2  # 或者 set1.difference(set2) 结果：{1, 2}

   # 对称差集
   symmetric_difference_set = set1 ^ set2  # 或者 set1.symmetric_difference(set2) 结果：{1, 2, 4, 5}
   ```

**其他常用方法：**

   *   `len(my_set)`：返回集合中元素的个数。
   *   `element in my_set`：判断元素是否在集合中。
   *   `my_set.clear()`：清空集合中的所有元素。
   *   `my_set.copy()`：返回集合的浅拷贝。
   *   `my_set.update(iterable)`：将可迭代对象中的元素添加到集合中。

以下表格总结了常用的集合方法：

Python集合常用方法
方法名	描述	示例
`add(element)`	向集合中添加一个元素。	`my_set.add(1)`
`remove(element)`	从集合中删除一个元素。如果元素不存在，则引发 KeyError 异常。	`my_set.remove(1)`
`discard(element)`	从集合中删除一个元素。如果元素不存在，则不引发异常。	`my_set.discard(1)`
`pop()`	移除并返回集合中的任意一个元素。	`element = my_set.pop()`
`clear()`	移除集合中的所有元素。	`my_set.clear()`
`copy()`	返回集合的浅拷贝。	`new_set = my_set.copy()`
`union(other_set)`	返回两个集合的并集。	`union_set = my_set.union(other_set)`
`intersection(other_set)`	返回两个集合的交集。	`intersection_set = my_set.intersection(other_set)`
`difference(other_set)`	返回两个集合的差集。	`difference_set = my_set.difference(other_set)`
`symmetric_difference(other_set)`	返回两个集合的对称差集。	`symmetric_difference_set = my_set.symmetric_difference(other_set)`

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