1.集合

1.1集合的介绍

Python中的集合，和数学中的集合概念一样，用来保存不重复的元素，即集合中的元素都是唯一的，互不相同。

从形式上看，和字典类似，Python 集合会将所有元素放在一对大括号 {} 中，相邻元素之间用“,”分隔，如下所示：

{element1,element2,...,elementn}

其中，elementn 表示集合中的元素，个数没有限制。

从内容上看，同一集合中，只能存储不可变的数据类型，包括整形、浮点型、字符串、元组，无法存储列表、字典、集合这些可变的数据类型，否则 Pycharm就会抛出 TypeError 错误。比如说：

a = {{'a': 1}}
print(a)
b = {[1, 2, 3]}
print(b)
c = {{1, 2, 3}}
print(c)

运行结果：

Traceback (most recent call last):
   File "E:/实现代码/text.py", line 1, in <module>
    a = {{'a': 1}}
TypeError: unhashable type: 'dict'
​
Traceback (most recent call last):
  File "E:/实现代码/text.py", line 3, in <module>
    b = {[1, 2, 3]}
TypeError: unhashable type: 'list'
​
Traceback (most recent call last):
  File "E:/实现代码/text.py", line 5, in <module>
    c = {{1, 2, 3}}
TypeError: unhashable type: 'set'

并且需要注意的是，数据必须保证是唯一的，因为集合对于每种数据元素，只会保留一份。例如：

a = {1, 2, 1, (1, 2, 3), 'c', 'c'}
print(a)

运行结果：

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

由于 Python 中的 set 集合是无序的，所以每次输出时元素的排序顺序可能都不相同。

1.2 Python创建set集合

Python 提供了 2 种创建 set 集合的方法，分别是使用 {} 创建和使用 set() 函数将列表、元组等类型数据转换为集合。

1.2.1使用 {} 创建

在 Python 中，创建 set 集合可以像列表、元素和字典一样，直接将集合赋值给变量，从而实现创建集合的目的，其语法格式如下：

setname = {element1,element2,...,elementn}

其中，setname 表示集合的名称，起名时既要符合 Python 命名规范，也要避免与 Python 内置函数重名。

举个例子：

a = {1, 'c', 1, (1, 2, 3), 'c'}
print(a)

运行结果：

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

1.2.2 set()函数创建集合

set() 函数为 Python 的内置函数，其功能是将字符串、列表、元组、range 对象等可迭代对象转换成集合。该函数的语法格式如下：

setname = set(iteration)

其中，iteration 就表示字符串、列表、元组、range 对象等数据。

set1 = set("www.baidu.com")
set2 = set([1, 2, 3, 4, 5])
set3 = set((1, 2, 3, 4, 5))
print("set1:", set1)
print("set2:", set2)
print("set3:", set3)

运行结果：

set1: {'u', 'c', 'w', 'm', 'o', 'b', 'a', 'i', '.', 'd'}
set2: {1, 2, 3, 4, 5}
set3: {1, 2, 3, 4, 5}

注意，如果要创建空集合，只能使用 set() 函数实现。因为直接使用一对 {}，Python 解释器会将其视为一个空字典。

1.3 Python访问set集合元素

由于集合中的元素是无序的，因此无法向列表那样使用下标访问元素。Python 中，访问集合元素最常用的方法是使用循环结构，将集合中的数据逐一读取出来。

例如：

a = {1, 'c', 1, (1, 2, 3), 'c'}
for i in a:
    print(i, end=' ')

运行结果：

1 (1, 2, 3) c 

1.4 Python删除set集合

和其他序列类型一样，手动函数集合类型，也可以使用 del() 语句，例如：

a = {1, 'c', 1, (1, 2, 3), 'c'}
print(a)
del (a)
print(a)

运行结果：

{1, (1, 2, 3), 'c'}
Traceback (most recent call last):
  File "E:/实现代码/text.py", line 4, in <module>
    print(a)
NameError: name 'a' is not defined

Python set 集合最常用的操作是向集合中添加、删除元素，以及集合之间做交集、并集、差集等运算。

1.5向 set 集合中添加元素

set 集合中添加元素，可以使用 set 类型提供的 add() 方法实现，该方法的语法格式为：

setname.add(element)

其中，setname 表示要添加元素的集合，element 表示要添加的元素内容。

需要注意的是，使用 add() 方法添加的元素，只能是数字、字符串、元组或者布尔类型（True 和 False）值，不能添加列表、字典、集合这类可变的数据，否则 Python 解释器会报 TypeError 错误。例如：

a = {1, 2, 3}
a.add((1, 2))
print(a)
a.add([1, 2])
print(a)

运行结果：

Traceback (most recent call last):
{(1, 2), 1, 2, 3}
  File "E:/实现代码/text.py", line 4, in <module>
    a.add([1, 2])
TypeError: unhashable type: 'list'

1.6从set集合中删除元素

删除现有 set 集合中的指定元素，可以使用 remove() 方法，该方法的语法格式如下：

setname.remove(element)

使用此方法删除集合中元素，需要注意的是，如果被删除元素本就不包含在集合中，则此方法会抛出 KeyError 错误，例如：

a = {1, 2, 3}
a.remove(1)
print(a)
a.remove(1)
print(a)

运行结果：

Traceback (most recent call last):
{2, 3}
  File "E:/实现代码/text.py", line 4, in <module>
    a.remove(1)
KeyError: 1

上面程序中，由于集合中的元素 1 已被删除，因此当再次尝试使用 remove() 方法删除时，会引发 KeyError 错误。

如果我们不想在删除失败时令解释器提示 KeyError 错误，还可以使用 discard() 方法，此方法和 remove() 方法的用法完全相同，唯一的区别就是，当删除集合中元素失败时，此方法不会抛出任何错误。

例如：

a = {1, 2, 3}
a.remove(1)
print(a)
a.discard(1)
print(a)

运行结果：

{2, 3}
{2, 3}

1.7 Python set集合做交集、并集、差集运算

集合最常做的操作就是进行交集、并集、差集以及对称差集运算，首先有必要给大家普及一下各个运算的含义。

上图中，有 2 个集合，分别为 set1={1,2,3} 和 set2={3,4,5}，它们既有相同的元素，也有不同的元素。以这两个集合为例，分别做不同运算的结果如下表所示。

set1={1,2,3}
set2={3,4,5}
# 交集操作
print(set1.intersection(set2))
print(set1 & set2)
# 并集操作
print(set1.union(set2))
print(set1 | set2)
# 差集操作
print(set1.difference(set2))
print(set1 - set2)
# 对称差集
print(set1.symmetric_difference(set2))
print(set1 ^ set2)

运行结果：

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