简介
在 Python 中，集合是一种存储无序项目的数据结构。集合的项目也是无索引的。像列表一样，集合允许添加和删除元素。然而，有一些独特的特性定义了集合，并将其与其它数据结构区分开来。
- 一个集合不包含重复的项目
- 集的元素是不可变的，也就是说，它们不能被改变，但集本身是可变的，也就是说，它可以被改变。
- 由于集合项没有索引，所以集合不支持任何切分或索引操作。
在本指南中，我们将看看如何在 Python 中创建和使用集合，以及你对它们进行的一些常见操作。
如何在 Python 中创建一个集合
一个集合可以容纳任意数量的项，这些项可以是不同的类型(异质集合)，如整数、字符串、图元等等。
注意：一个集合不接受可改变的元素，如列表和字典。
我们可以通过在大括号中传递所有的集合元素来创建一个集合，{} ，并用逗号(,)来分隔这些元素。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
print(num_set)
这将导致
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
我们刚刚创建了一个数字集。我们还可以创建一个字符串值的集合。
string_set = {"Nicholas", "Michelle", "John", "Mercy"}
print(string_set)
结果是
{'Michelle', 'Nicholas', 'John', 'Mercy'}
**注意：**注意输出中的元素的排序与我们把它们添加到集合中的方式不一样。其原因是，集合项是没有顺序的。如果你再次运行同样的代码，你很可能会得到一个输出，其中的元素以不同的顺序排列。
我们也可以用不同类型的元素创建一个集合。
mixed_set = {2.0, "Nicholas", (1, 2, 3)}
print(mixed_set)
让我们验证一下这是否产生了一个有效的集合。
{2.0, 'Nicholas', (1, 2, 3)}
上面这个集合的所有元素都属于不同的类型。我们也可以从一个列表中创建一个集合。这可以通过调用 Python 内置的set() 方法来实现。
num_set = set([1, 2, 3, 4, 5, 6])
print(num_set)
这就产生了
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
如上所述，集合不包含重复的项目。假设我们的列表有重复的项目。
num_set = set([1, 2, 3, 1, 2])
print(num_set)
集合将只存储列表中的唯一值。
{1, 2, 3}
集合基本上已经删除了重复项，并且只返回每个重复项中的一个。当我们从头开始创建一个集合时也会发生这种情况。
num_set = {1, 2, 3, 1, 2}
print(num_set)
同样，这个集合已经删除了重复的部分，并且只返回了一个重复的项目。
{1, 2, 3}
如果你想创建一个空集合并使用空大括号 ({})，你将创建一个空字典而不是空集合。
x = {}
print(type(x)) # <class 'dict'>
要在Python中创建一个空集，我们只需调用set() 方法而不传递任何值。
x = set()
print(type(x)) # <class 'set'>
如何在 Python 中访问集合项
Python 没有给我们提供一种使用下标符号 (set[index]) 访问单个集合项的方法。然而，我们可以使用一个for 循环来遍历一个集合的所有项。
months = set(["Jan", "Feb", "March", "Apr", "May", "June", "July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
for m in months:
print(m)
这将打印months 集合中的每个元素。
March
Feb
Dec
Jan
May
Nov
Oct
Apr
June
Aug
Sep
July
我们还可以使用in 关键字来检查一个集合中是否存在某个元素。
months = set(["Jan", "Feb", "March", "Apr", "May", "June", "July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
print("May" in months)
由于May 存在于months 集合中，这将返回True 。
True
同样地，搜索一个不存在于集合中的元素，会返回False 。
months = set(["Jan", "Feb", "March", "Apr", "May", "June", "July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
print("Nicholas" in months)
这将导致
False
如何向 Python 集合添加项目
Python 允许我们使用add() 方法向一个集合添加新的项目。
months = set(["Jan", "March", "Apr", "May", "June", "July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
months.add("Feb")
print(months)
项目Feb 将被成功添加到集合中。
{'Oct', 'Dec', 'Feb', 'July', 'May', 'Jan', 'June', 'March', 'Sep', 'Aug', 'Nov', 'Apr'}
如果它是一个数字集，我们就不会像对待字符串那样在引号内传递新元素。
num_set = {1, 2, 3}
num_set.add(4)
print(num_set)
这将把4 添加到num_set 。
{1, 2, 3, 4}
如何从一个 Python 集合中删除项目
Python 自然允许我们从一个集合中删除一个项，但是我们不能通过索引来删除它，因为集合元素是没有索引的。可以使用discard() 或remove() 方法来删除这些项目，并引用该特定元素。
**注意：**请记住，如果在集合中找不到该项目，discard() 方法将不会引发错误。然而，如果使用remove() 方法，并且没有找到该项目，将引发错误。
丢弃()
让我们演示一下如何使用**discard()** 方法来删除一个元素。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
num_set.discard(3)
print(num_set)
元素3 将被从集合中删除
{1, 2, 4, 5, 6}
remove()
同样地，remove() 方法也可以使用如下方法。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
num_set.remove(3)
print(num_set)
这将产生相同的结果
{1, 2, 4, 5, 6}
删除不存在的元素？
现在，让我们尝试删除一个不存在于集合中的元素。让我们首先使用discard() 方法。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
num_set.discard(7)
print(num_set)
运行上面的代码不会以任何方式影响集合。
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
现在，让我们看看在同样的情况下使用remove() 方法会发生什么。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
num_set.remove(7)
print(num_set)
在这种情况下，试图删除一个不存在的元素将引发一个错误。
Traceback (most recent call last):
File "C:\Users\admin\sets.py", line 2, in <module>
num_set.remove(7)
KeyError: 7
pop()
通过**pop()** 方法，我们可以删除并返回一个元素。由于元素是无序的，我们不能告诉或预测将被移除的项目。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
print(num_set.pop())
这将返回从集合中移除的元素。
1
你可以用同样的方法删除一个元素并返回集合中剩余的元素。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
num_set.pop()
print(num_set)
这将打印出集合中剩余的元素。
{2, 3, 4, 5, 6}
clear()
Python 的clear() 方法帮助我们从一个集合中删除所有的元素。
num_set = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
num_set.clear()
print(num_set)
输出是一个空的set() ，里面没有任何元素。
set()
Python 集合的联合
假设我们有两个集合，A 和 B。这两个集合的联合是一个包含两个集合所有元素的集合。这样的操作是通过Python的union() 方法完成的。
例如，假设我们有两个包含月份名称的集合。
months_a = set(["Jan", "Feb", "March", "Apr", "May", "June"])
months_b = set(["July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
all_months = months_a.union(months_b)
print(all_months)
运行这段代码后，all_months 集合将包含集合months_a 和months_b 的联合。
{'Oct', 'Jan', 'Nov', 'May', 'Aug', 'Feb', 'Sep', 'March', 'Apr', 'Dec', 'June', 'July'}
也可以对两个以上的集合进行联合，它们的所有元素将被合并成一个集合。
x = {1, 2, 3}
y = {4, 5, 6}
z = {7, 8, 9}
output = x.union(y, z)
print(output)
这将导致
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
在联合操作过程中，重复的部分会被忽略，只显示其中一个重复的项目。
x = {1, 2, 3}
y = {4, 3, 6}
z = {7, 4, 9}
output = x.union(y, z)
print(output)
这将导致该集合只包含来自起始集合的唯一值。
{1, 2, 3, 4, 6, 7, 9}
| 操作符也可以用来寻找两个或多个集合的联合。
months_a = set(["Jan","Feb", "March", "Apr", "May", "June"])
months_b = set(["July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
print(months_a | months_b)
这将产生与使用unoion() 方法相同的结果。
{'Feb', 'Apr', 'Sep', 'Dec', 'Nov', 'June', 'May', 'Oct', 'Jan', 'July', 'March', 'Aug'}
如果你想对两个以上的集合进行联合，可以使用| 操作符将集合名称分开。
x = {1, 2, 3}
y = {4, 3, 6}
z = {7, 4, 9}
print(x | y | z)
这将导致
{1, 2, 3, 4, 6, 7, 9}
Python 集合的交集
假设你有两个集合，A和B，它们的交集是一个在A和B中都有元素的集合。
集合中的相交操作可以使用& 操作符或intersection() 方法来实现。
x = {1, 2, 3}
y = {4, 3, 6}
print(x & y)
唯一的共同元素是3 。
{3}
同样也可以用intersection() 方法实现。
x = {1, 2, 3}
y = {4, 3, 6}
z = x.intersection(y)
print(z)
这也会导致
{3}
Python 集合之间的区别
假设你有两个集合 A 和 B，*A 和 B 之间的差值 (A - B)是包含所有在 A 中但不在 B 中的元素的集合，因此，(B - A)*是包含 B 中但不在 A 中的所有元素的集合。
要在Python中确定集合的差异，我们可以使用difference() 方法或者- 操作符。
set_a = {1, 2, 3, 4, 5}
set_b = {4, 5, 6, 7, 8}
diff_set = set_a.difference(set_b)
print(diff_set)
上面的代码计算了set_a 和set_b 之间的差异，因此它们构成了我们的输出。
{1, 2, 3}
减去运算符(-)也可以用来寻找两个集合之间的差异，如下图所示。
set_a = {1, 2, 3, 4, 5}
set_b = {4, 5, 6, 7, 8}
print(set_a - set_b)
这将导致与使用difference() 方法相同的输出。
{1, 2, 3}
集合A和B的对称差是指除了两个集合中共同的元素外，所有元素都在A和B中的集合。它是用Python的symmetric_difference() 方法或^ 操作符确定的。
set_a = {1, 2, 3, 4, 5}
set_b = {4, 5, 6, 7, 8}
symm_diff = set_a.symmetric_difference(set_b)
print(symm_diff)
这将导致
{1, 2, 3, 6, 7, 8}
正如我们之前所说的，对称差也可以用^ 算子找到。
set_a = {1, 2, 3, 4, 5}
set_b = {4, 5, 6, 7, 8}
print(set_a ^ set_b)
这将产生与之前相同的输出。
{1, 2, 3, 6, 7, 8}
Python集合的比较
我们可以根据集合所拥有的元素来进行比较。这样，我们就可以知道一个集合是一个超集还是另一个集合的子集。这种比较的结果将是True 或False 。
为了检查集合A是否是集合B的子集，我们可以使用以下操作。
A <= B
要检查B是否是A的超集，我们可以使用下面的操作。
B >= A
比如说
months_a = set(["Jan", "Feb", "March", "Apr", "May", "June"])
months_b = set(["Jan", "Feb", "March", "Apr", "May", "June", "July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
subset_check = months_a <= months_b
superset_check = months_b >= months_a
print(subset_check)
print(superset_check)
months_a 是months_b 的子集，而 则是months_a 的超集。因此，运行上面的代码将得到。
True
True
子集和超集也可以用issubset() 和issuperset() 方法来检查，如下所示。
months_a = set(["Jan","Feb", "March", "Apr", "May", "June"])
months_b = set(["Jan","Feb", "March", "Apr", "May", "June", "July", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"])
subset_check = months_a.issubset(months_b)
superset_check = months_b.issuperset(months_a)
print(subset_check)
print(superset_check)
其结果与上面的例子中的输出相同。
True
True
Python集合方法
在下面的章节中，我们将讨论一些由Python提供的最常用的集合方法，这些方法我们还没有讨论过。
copy()
这个方法返回有关集合的一个副本。
string_set = {"Nicholas", "Michelle", "John", "Mercy"}
x = string_set.copy()
print(x)
输出显示：x 是集合string_set 的副本。
{'John', 'Michelle', 'Nicholas', 'Mercy'}
isdisjoint()
这个方法检查有关的集合是否有交集。如果这两个集合没有共同项，该方法返回True ，否则返回False 。
names_a = {"Nicholas", "Michelle", "John", "Mercy"}
names_b = {"Jeff", "Bosco", "Teddy", "Milly"}
x = names_a.isdisjoint(names_b)
print(x)
这两个集合没有共同项，因此输出为True 。
True
len()
该方法返回一个集合的长度，也就是该集合中元素的总数。
names_a = {"Nicholas", "Michelle", "John", "Mercy"}
print(len(names_a))
输出显示，该集合的长度为4。
4
Python 冻结集合
Frozenset是一个具有集合特征的类，但是一旦它的元素被分配了，就不能被改变。Tuples 可以被看作是不可变的列表，而冻结集可以被看作是不可变的集合。
注意： 集合是可变的、不可哈希的，这意味着我们不能把它们作为字典的键值。冻结的集合是可散列的，我们可以把它们作为字典的键值使用。
为了创建冻结的集合，我们使用frozenset() 方法。让我们创建两个冻结集，X 和Y 。
X = frozenset([1, 2, 3, 4, 5, 6])
Y = frozenset([4, 5, 6, 7, 8, 9])
print(X)
print(Y)
这将导致
frozenset({1, 2, 3, 4, 5, 6})
frozenset({4, 5, 6, 7, 8, 9})
frozensets支持使用Python集合方法，如copy(),difference(),symmetric_difference(),isdisjoint(),issubset(),intersection(),issuperset(), 和union() 。
总结
本指南对Python中的集合进行了详细介绍。集的数学定义与Python中集的定义相同。集合只是一个无序的项目的集合。集合本身是可变的，但集合的元素是不可变的。然而，我们可以自由地从一个集合中添加和删除元素。在大多数数据结构中，元素是有索引的。然而，集合元素是没有索引的。这使得我们无法执行针对特定集合元素的操作。
