Python 簡明教程 ---13，Python 集合

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如果代碼和註釋不一致，那很可能兩者都錯了。
—— Norm Schryer

前幾節我們已經介紹了Python 中的列表list，元組tuple 和 字典dict，本節來介紹Python 中的最後一種數據結構——集合set。

>>> set
<type 'set'>

1，Python 集合

Python 中的set 與 dict 很像，唯一的不同是，dict 中保存的是鍵值對，而set 中只保存鍵，沒有值。

Python 集合有如下特點：

集合中的元素是唯一的，不重複的
集合中的元素是無序的
集合中的元素可以是任意一種不可變類型，比如字符串，數字，元組
集合中的元素可以動態的增加/刪除
Python 會在需要的時候自動的擴容和縮容集合，方便開發者使用

2，聲明集合

Python 集合的聲明有兩種方式：

使用set() 創建集合，() 中可爲空，也可以是任意的可迭代類型，比如列表，元組，字典
使用大括號{}創建集合，從該創建方式上也能看出集合與字典很像

創建空集合時，只能用set()，而不能用{}：

>>> s = set()  # 空集合
>>> s
set()
>>> s = {}     # 空的 {} 會被解析成字典
>>> s
{}

創建非空集合時，可以用set()，也可以用{}：

>>> s = {1, 'abc', 1.5}       # 用 {} 創建集合
>>> s
{1, 'abc', 1.5}
>>> s = set([1, 'abc', 1.5])  # 用列表創建集合
>>> s
{1, 'abc', 1.5}
>>> s = set((1, 'abc', 1.5))  # 用元組創建集合 
>>> s
{1, 'abc', 1.5}
>>> s = set({'a':1, 'b':2, 'c':3}) # 用字典創建集合
>>> s                              # 只會包含字典中的鍵
{'c', 'b', 'a'}

由於集合中的元素是唯一的，如果初始化時的可迭代數據中有重複的元素，則會自動刪去重複的元素：

>>> s = set([1, 2, 2, 3])  # 列表中有兩個 2
>>> s                      # 集合中只有一個 2
{1, 2, 3}

3，集合元素個數

使用len() 函數可以查看集合中元素的個數：

>>> s = set([1, 'abc', 1.5])
>>> s
{1, 'abc', 1.5}
>>> len(s)   # 元素個數
3

4，訪問集合元素

由於Python 集合中的元素的是無序的，所以可不能使用下標 的方式來訪問集合中的單個元素。

我們可以使用for 循環 來遍歷集合中的所有元素：

>>> s = set([1, 'abc', 1.5])
>>> for i in s:
...     print(i)
... 
1
abc
1.5

5，集合運算

我們可以對兩個集合進行如下運算：

& 運算：計算集合的交集
| 運算：計算集合的並集
in 運算：判斷某個元素是否在集合中

交集與並集

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([2, 3, 4])
>>> s1 & s2   # 交集
{2, 3}
>>> s1 | s2   # 並集
{1, 2, 3, 4}

in 運算

>>> s = set([1 , 2, 3])
>>> 1 in s
True
>>> 2 not in s
False

6，集合函數

使用dir(set) 查看集合支持的所有方法：

>>> dir(set)
['__and__', '__class__', '__contains__', 
'__delattr__', '__dir__', '__doc__', 
'__eq__', '__format__', '__ge__', 
'__getattribute__', '__gt__', '__hash__', 
'__iand__', '__init__', 
'__init_subclass__', '__ior__', 
'__isub__', '__iter__', '__ixor__', 
'__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', 
'__new__', '__or__', '__rand__', 
'__reduce__', '__reduce_ex__', 
'__repr__', '__ror__', '__rsub__', 
'__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', 
'__str__', '__sub__', '__subclasshook__', 
'__xor__', 
'add', 'clear', 'copy', 'difference', 
'difference_update', 'discard', 
'intersection', 'intersection_update', 
'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 
'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 
'symmetric_difference_update', 'union', 
'update']

下面一一介紹這些非魔法方法，共17 個。

1.add 方法

作用：向集合S 中添加元素
原型：S.add(…) -> None
參數：任意不可變類型數據
返回值：總是返回 None

由於集合中的元素是唯一的，向集合中添加元素時有兩種情況：

添加的元素集合中不存在：只要元素類型合法，就會成功添加進去
添加的元素集合中已存在：不會對集合進行任何操作

示例：

>>> s = set([1, 3, 5]) # 初始化一個集合
>>> s
{1, 3, 5}
>>> s.add(7)  # 向集合中添加一個不存在的元素
>>> s
{1, 3, 5, 7}
>>> s.add(5)  # 向集合中添加一個已存在的元素
>>> s
{1, 3, 5, 7}

2.remove 方法

作用：刪除集合S 中的元素
原型：S.remove(…) -> None
參數：任意不可變類型數據
返回值：當要刪除的元素存在時，返回None，否則，拋出異常

示例：

>>> s = set([1, 3, 5])
>>> s
{1, 3, 5}
>>> s.remove(3)   # 元素 3 存在
>>> s             # 成功刪除
{1, 5}
>>> s.remove(3)   # 元素 3，已不存在
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 3       # 拋出異常

3.discard 方法

作用：用於刪除集合S 中的元素，與remove 方法的不同是，如果元素不存在，不會拋出異常
原型：S.discard(…) -> None
參數：任意不可變類型數據
返回值：總是返回None

示例：

>>> s = set([1, 3, 5, 6])
>>> s.discard(3)  # 刪除一個已存在的元素
>>> s
{1, 5, 6}
>>> s.discard(7)  # 刪除一個不存在的元素
>>> s
{1, 5, 6}

4.pop 方法

作用：隨機刪除並返回集合S 中的一個元素
原型：S.pop() -> item
參數：無
返回值：被刪除的元素，如果集合爲空，拋出異常

示例：

>>> s = set([3, 5, 1])
>>> s.pop()  # 刪除並返回 1
1
>>> s.pop()  # 刪除並返回 3
3
>>> s.pop()  # 刪除並返回 5
5
>>> s        # 集合爲空
set()
>>> s.pop()  # 拋出異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'pop from an empty set'

5.union 方法

作用：用於合併多個集合，相當於多個集合做並集運算
原型：set.union(…) -> set
參數：任意多個可迭代類型數據
返回值：返回新的集合

示例：

>>> # 參數中有集合，元組，列表
>>> set.union({2, 3}, (3, 5), [5, 6])
{2, 3, 5, 6}

6.update 方法

作用：向集合S 中添加元素
原型：S.update(…) -> None
參數：任意多個可迭代類型數據
返回值：總是返回 None

示例：

>>> s = set({2})
>>> s
{2}
>>> s.update({3, 5}, {5, 6}, [7, 8])
>>> s
{2, 3, 5, 6, 7, 8}

7.clear 方法

作用：清空集合S
原型：S.clear() -> None
參數：無
返回值：總是返回None

示例：

>>> s = set([1, 3, 5])
>>> s
{1, 3, 5}
>>> s.clear()
>>> s         # 集合爲空
set()

8.copy 方法

作用：淺拷貝集合S
原型：S.copy( ) -> set
參數：無
返回值：一個集合

示例：

>>> s = set([1, 3, 5])
>>> s
{1, 3, 5}
>>> s1 = s.copy()
>>> s1
{1, 3, 5}

9.difference 方法

作用：集合的差集
原型：S.difference(…) -> set
參數：任意多個可迭代類型數據
返回值：一個集合

示例：

>>> s = set([1, 3, 5, 6])
>>> # 參數可以是任意的可迭代類型
>>> s.difference({1}, [3], (4, 5)) 
{6}

10.difference_update 方法

作用：集合的差集，與difference 方法的不同是，difference_update 直接在集合S 上做修改
原型：S.difference_update(…) -> None
參數：任意多個可迭代類型數據
返回值：總是返回None

示例：

>>> s = set([1, 3, 5, 6])
>>> s.difference_update({1}, [3], (4, 5))
>>> s
{6}

11.intersection 方法

作用：集合的交集
原型：S.intersection(…) -> set
參數：任意多個可迭代類型數據
返回值：一個集合

示例：

>>> s = set([1, 3, 5, 6])
>>> s.intersection({1}, [3], (4, 5)) # 相當於 s & {1} & [3] & (4, 5)
set()
>>> s.intersection({1, 3}, [3, 4], (3, 4, 5)) # 相當於 s & {1, 3} & [3,4] & (3, 4, 5)
{3}

12.intersection_update 方法

作用：集合的交集，與intersection 方法的不同是，intersection_update 直接在集合S 上做修改
原型：S.difference_update(…) -> None
參數：任意多個可迭代類型數據
返回值：總是返回None

示例：

>>> s = set([1, 3, 5, 6])
>>> s.intersection_update({1, 3}, [3,4], (3, 4, 5))  
>>> s
{3}

13.isdisjoint 方法

作用：用於判斷兩個集合中是否有相同的元素
原型：S.isdisjoint(…) -> bool
參數：任意可迭代類型數據
返回值：如果有相同的元素，返回False，否則，返回True

示例：

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([3, 4, 5])
>>> s3 = set([5, 6])
>>> s1.isdisjoint(s2) # s1, s2 中有相同的元素
False
>>> s1.isdisjoint(s3) # s1, s3 中沒有相同的元素
True
>>> s1.isdisjoint((4, 5)) # 參數是元組
True

14.issubset 方法

作用：判斷集合S 是否是另一個集合的子集
原型：S.issubset(…) -> bool
參數：任意可迭代類型數據
返回值：bool 類型

示例：

>>> s = set([1, 3, 5])
>>> s.issubset({1, 3, 5, 7}) # 參數是字典
True
>>> s.issubset([1, 3, 5, 7]) # 參數是數組
True
>>> s.issubset([1, 3, 7])
False

15.issuperset 方法

作用：判斷一個集合是否是另一個集合S 的子集，是issubset方法的反義
原型：S.issuperset(…) -> bool
參數：任意可迭代類型數據
返回值：bool 類型

示例：

>>> s.issuperset({1, 3, 5, 7})
False
>>> s.issuperset({1, 3})
True

16.symmetric_difference 方法

作用：返回兩個集合中不重複的元素集合
原型：S.symmetric_difference(…) -> set
參數：任意可迭代類型數據
返回值：一個集合

示例：

>>> s = set([1, 3, 5])
>>> s
{1, 3, 5}
>>> s.symmetric_difference([8, 9])
{1, 3, 5, 8, 9}
>>> s.symmetric_difference([8, 3])
{8, 1, 5}

17.symmetric_difference_update 方法

作用：求兩個集合中不重複的元素集合，與symmetric_difference方法的不同是，symmetric_difference_update 方法，直接在S 修改
原型：S.symmetric_difference_update(…) -> None
參數：任意可迭代類型數據
返回值：總是返回None

示例：

>>> s = set([1, 3, 5])
>>> s.symmetric_difference_update({6, 8})
>>> s
{1, 3, 5, 6, 8}
>>> s.symmetric_difference_update({6, 8})
>>> s
{1, 3, 5}

（完。）

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2，聲明集合

3，集合元素個數

4，訪問集合元素

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