Python - 集合

Python 中的集合

在 Python 中，集合是一个无序的唯一元素集合。与列表或元组不同，集合不允许重复值，即集合中的每个元素都必须是唯一的。集合是可变的，这意味着在创建集合后，您可以添加或删除项目。

集合使用花括号 {} 或内置的 set() 函数定义。它们对于成员资格测试、从序列中删除重复项以及执行常见的数学集合运算（如并集、交集和差集）特别有用。

集合指的是一组不同的对象。它用于将对象组合在一起并研究它们的属性和关系。集合中的对象称为集合的元素或成员。

在 Python 中创建集合

在 Python 中创建集合是指定义和初始化一组唯一元素。这包括指定将成为集合一部分的元素，并确保每个元素在集合中都是唯一的。

您可以使用花括号 {} 或 set() 函数在 Python 中创建集合 -

使用花括号

您可以通过在花括号内列出其元素来直接定义一个集合，用逗号分隔每个元素，如下所示 -

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
print (my_set)

它将产生以下结果 -

{1, 2, 3, 4, 5}

使用 set() 函数

或者，您可以使用 set() 函数通过传递一个可迭代对象（如列表或元组）来创建集合，该可迭代对象包含您希望包含在集合中的元素 -

my_set = set([1, 2, 3, 4, 5])
print (my_set)

我们得到如下所示的输出 -

{1, 2, 3, 4, 5}

集合中的重复元素

Python 中的集合是唯一元素的无序集合。如果您尝试使用重复元素创建集合，则重复元素将自动删除 -

my_set = {1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 5} 
print (my_set)

获得的结果如下所示：

{1, 2, 3, 4, 5}

集合可以包含不同数据类型的元素，包括数字、字符串，甚至其他集合（只要它们是不可变的）：

mixed_set = {1, 'hello', (1, 2, 3)}
print (mixed_set)

产生的结果如下所示：

{1, 'hello', (1, 2, 3)}

在 Python 中，集合支持各种用于操作其元素的基本操作。这些操作包括添加和删除元素、检查成员资格以及执行特定于集合的操作，如并集、交集、差集和对称差集。

在集合中添加元素

要向集合添加元素，可以使用 add() 函数。当您想要将新元素包含到现有集合中时，这很有用。如果该元素已存在于集合中，则集合保持不变：

my_set = {1, 2, 3, 3}
# Adding an element 4 to the set
my_set.add(4)  
print (my_set)

以下是获得的输出：

{1, 2, 3, 4}

从集合中删除元素

您可以使用 remove() 函数从集合中删除元素。当您想要从集合中消除特定元素时，这很有用。如果元素不存在，则会引发 KeyError：

my_set = {1, 2, 3, 4}
# Removes the element 3 from the set
my_set.remove(3)  
print (my_set)

显示的输出如下所示：

{1, 2, 4}

或者，您可以使用discard() 函数从集合中删除元素（如果存在）。与 remove() 不同，如果在集合中找不到该元素，discard() 不会引发错误：

my_set = {1, 2, 3, 4}
# No error even if 5 is not in the set
my_set.discard(5)  
print (my_set)

我们得到如下所示的输出 -

{1, 2, 3, 4}

集合中的成员资格测试

集合提供了一种有效的方法来检查元素是否在集合中。您可以使用in关键字执行此检查，如果元素存在则返回True，否则返回False：

my_set = {1, 2, 3, 4}
if 2 in my_set:
   print("2 is present in the set")
else:
   print("2 is not present in the set")

以下是上述代码的输出：

2 is present in the set

集合操作

在 Python 中，集合支持各种集合操作，用于操作和比较集合。这些操作包括并集、交集、差集、对称差集和子集测试。在处理唯一元素的集合并根据集合论执行操作时，集合特别有用。

并集 - 它使用 union() 函数或|运算符组合来自两个集合的元素。
交集 - 它用于使用 intersection() 函数或&运算符获取公共元素。
差集 - 它用于使用 difference() 函数或-运算符获取在一个集合中但在另一个集合中不存在的元素。
对称差集 - 它用于使用 symmetric_difference() 方法或^运算符获取在任一集合中但在两个集合中都不存在的元素。

Python 集合推导式

Python 中的集合推导式是一种基于可迭代对象创建集合的简洁方法，类似于列表推导式。它用于通过将表达式应用于可迭代对象中的每个项目来生成集合。

当您需要根据应用某些操作的结果创建集合或从另一个可迭代对象中过滤元素时，集合推导式很有用。

语法

集合推导式的语法类似于列表推导式，但您使用花括号 { } 来表示集合，而不是方括号 [ ]：

set_variable = {expression for item in iterable if condition}

示例

在下面的示例中，我们使用集合推导式创建了一个包含 1 到 5 的数字的平方的集合：

squared_set = {x**2 for x in range(1, 6)}
print(squared_set)

获得的输出如下所示：

{1, 4, 9, 16, 25}

使用集合推导式过滤元素

您可以在集合推导式中包含条件语句，以根据某些条件过滤元素。例如，要创建 1 到 10 之间偶数的集合，您可以使用带 if 条件的集合推导式，如下所示：

even_set = {x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0}
print(even_set)

这将产生以下输出：

{2, 4, 6, 8, 10}

嵌套集合推导式

集合推导式也支持嵌套循环，允许您从嵌套的可迭代对象创建集合。这对于生成元素的组合或排列很有用。

示例

nested_set = {(x, y) for x in range(1, 3) for y in range(1, 3)}
print(nested_set)

上述代码的输出如下所示：

{(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2)}

冻结集合

在 Python 中，冻结集合是唯一元素的不可变集合，类似于常规集合，但区别在于它在创建后不能修改。一旦创建，冻结集合中的元素就不能添加、删除或修改，这使得它成为您需要不可变集合时的合适选择。

您可以使用 frozenset() 函数在 Python 中创建冻结集合，方法是传递一个可迭代对象（例如列表、元组或其他集合），其中包含您想要包含在冻结集合中的元素。

示例

在下面的示例中，我们创建了一个整数的冻结集合，然后向其中添加一个元素：

my_frozen_set = frozenset([1, 2, 3])
print(my_frozen_set) 
my_frozen_set.add(4)

以下是上述代码的输出：

frozenset({1, 2, 3})
Traceback (most recent call last):
  File "/home/cg/root/664b2732e125d/main.py", line 3, in <module>
    my_frozen_set.add(4)
AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'

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