Python内置类型——set

Python中，内置类型set和frozenset用来表示集合，我们首先查看这两个类型支持的特殊对象，从而可以理解他们的特性。

>>> dir(set)
['__and__', '__class__', '__cmp__', '__contains__', '__delattr__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__iand__', '__init__', '__ior__', '__isub__', '__iter__', '__ixor__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__or__', '__rand__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__ror__', '__rsub__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__xor__', ...]
>>>
>>> dir(frozenset)
['__and__', '__class__', '__cmp__', '__contains__', '__delattr__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__or__', '__rand__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__ror__', '__rsub__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__xor__', ...]

set类型支持：

• x in s ：判断x是否在s中，因为set对象支持特殊方法__contains__()
• len(s)：计算set对象中元素的个数，因为set对象支持特殊方法__len__()
• for x in s ：遍历s，即s是可迭代的，因为set对象支持特殊方法__iter__()

set类型的对象不支持：

• 索引（indexing）：试图执行s[0]之类的操作将会抛出异常TypeError
• 切片（slice）：试图执行s[:]之类的操作将会抛出异常TypeError，因为可以看到set类型并不支持特殊方法__getitem__()
• 哈希（hash）：因为set对象的__hash__()方法是None，等于不支持。

此外，Python中另一个重要的内置类型是frozenset：

• frozenset对象是不可变的（即不支持set对象的那些 mutating 方法）
• frozenset对象有哈希值（从而可以作为字典的键和其他set对象的元素）。

例1. frozenset类型支持的非特殊方法

>>> dir(frozenset)
[..., 'copy', 'difference', 'intersection', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'symmetric_difference', 'union']
>>> dir(set)
[..., 'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update']

　　可见frozenset支持与set相同的non-mutating方法，而set支持的可变方法，frozenset则不支持。

　　

例2. 对frozenset与set类型进行哈希运算的结果

>>> s1 = frozenset('123')
>>> s2 = set('123')
>>> hash(s1)
-98267375
>>> hash(s2)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'set'

　　可见frozenset是hashable对象，可以作为字典的键

例3. 将frozenset和set实例作字典键

>>> d= {s1:1}
>>> d= {s2:2}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'set'

例4. 为什么set对象是不可哈希的

>>> dir(set)
['__and__', '__class__', '__cmp__', '__contains__', '__delattr__', '__doc__', '__eq__', '__format__
, '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__iand__', '__init__', '__ior__', '__isub__'
 '__iter__', '__ixor__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__or__', '__rand__',
__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__ror__', '__rsub__', '__rxor__', '__setattr__', '__size
f__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__xor__', 'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'd
fference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issu
erset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update']
>>> type(set.__hash__)
<type 'NoneType'>

　　我们看到，原来set对象没有__hash__()方法（__hash__方法是个None对象），所以它并不支持哈希运算。

non-mutating方法

s.copy()

　　返回集合s的浅拷贝。

s.difference(s1)

　　返回集合s中不在集合s1中的元素的集合，即s-s1。

s.intersection(s1)

　　返回s与s1的交集。即s&s1.

s.issubset(s1)

　　判断s是不是s1的子集。

s.issuperset(s1)

　　判断s是不是s1的超集。

s.symmetric_difference(s1)

　　返回由要么在s中，要么在s1中，但不同时在s和s1中的元素组成的集合。即s^s1。

例：对称差集

 >>> s
 set([1, 2, 3, 5])
 >>> s1
 set([1, 2, 3, 4])
 >>> s.symmetric_difference(s1)
 set([4, 5])

s.union(s1)

　　返回s和s1的并集。即s|s1。

mutating 方法

s.add(x)

　　将x添加到集合s中，如果s中已经有x，则该操作没有影响。

s.clear()

　　清空集合s。

s.discard(x)

　　从集合s中删除x，如果x不在s中，该操作没有影响。

s.pop()

　　返回并删除集合s中的任意一个元素。

s.remove(x)

　　区别于s.discard(x)，当x在集合S中时，二者效果相同，但当x不在集合S中时，remove(x)抛出异常：KeyError；而discard(x)没有影响。

s.difference_update(s1)

　　即：s -= s1

s.intersection_update(s1)

　　即：s &= s1

s.symmetric_difference_update(s1)

　　即：s ^= s1

s.update(s1)

　　即：s |= s1

　　使用运算符进行集合的运算和使用函数的功能相同，当使用（增强）运算符时，两端的运算数都得是set或frozenset，

　　使用函数进行集合运算时，s1只要是元素可哈希的可迭代对象就行。