python基本数据类型之集合

python基本数据类型之集合

集合是一种容器，用来存放不同元素。

集合有3大特点：

1. 集合的元素必须是不可变类型（字符串、数字、元组）；
2. 集合中的元素不能重复；
3. 集合是无序的。

在集合中直接存入list或字典类型会直接报错；在创建集合时，重复元素会被剔除；集合是无序的，即集合中的元素无法通过索引进行访问。

集合的定义

集合的定义有两种方式：1、直接定义，即使用大括号{}来表示集合；2、使用set方法从序列中创建集合。

# 第一种方式：使用大括号表示集合，元素之间用逗号隔开
s1 = {'haha', 12, ('nihao', 'yes')}
print(s1)

# 第二种方式：从可遍历对象中创建集合
s2 = set('goodmorning')
print(s2)

打印结果：

{('nihao', 'yes'), 12, 'haha'}
{'o', 'd', 'n', 'i', 'm', 'r', 'g'}

可以看到，创建的集合中，重复元素会自动地去除，并且元素的顺序与创建时也有所不同。

集合本身属于可变类型，python提供了许多内置方法来修改集合中的元素；python还提供了另一种不可变的集合，叫frozenset。

fs = frozenset(['haha', 123, (123, 'yeye')])
print(fs)

打印结果：

frozenset({'haha', 123, (123, 'yeye')})

集合元素的添加和删除

集合中的方法有：add\update、clear\pop\remove\discard、difference\difference_update、intersection\intersection_update、symmetric_difference\symmetric_difference_update、isdisjoint\issubset\issuperset、copy、union。

1、添加方法

add方法可以向集合中添加指定元素。

s = {'haha', 'hello', 123, ('gu', 887)}
s.add('good')
print(s)

打印结果：

{'haha', ('gu', 887), 'good', 'hello', 123}

但是add方法每次只能添加一个元素，如果需要添加多个元素，可以使用update方法。

s = {'haha', 'hello', 123, ('gu', 887)}
s.update({'nihao', 222})
print(s)

打印结果：

{'haha', ('gu', 887), 'hello', 123, 222, 'nihao'}

update传入的参数可以是其他的可遍历类型，如字符串、列表、元组等，update方法会将这些序列进行遍历后将元素单个存入集合。

如果update中传入的参数是字典类型，则集合中只会保留字典的key值。(add方法传入的参数必须是不可变类型，所以不能传入字典）。

s = {'haha', 'hello', 123, ('gu', 887)}

d = {
    'name': 'harry',
    'age': 11
}
s.update(d)
print(s)

打印结果：

{'age', 'name', ('gu', 887), 'haha', 123, 'hello'}

2、删除方法

集合的删除方法有：clear、pop、remove和discard。clear方法是清空集合，用法与字典、列表中的clear方法一致。

集合中的pop方法是随机删除集合中的一个元素并返回。pop方法不需要任何参数。

s = {'haha', 'hello', 123, ('gu', 887)}

v = s.pop()
print(v, s)

打印结果：haha {123, ('gu', 887), 'hello'}

pop方法是随机删除，因此你无法控制程序删除哪一个。而remove和discard方法都可以指定要删除的元素。

s = {'haha', 'hello', 123, ('gu', 887)}

s.remove('hello')
print(s)

s.discard(123)
print(s)

打印结果：

{'haha', 123, ('gu', 887)}
{'haha', ('gu', 887)}

remove与discard方法不同的地方在于：如果要删除的元素不存在，remove方法会报错，而discard方法不会。

s = {'haha', 'hello', 123, ('gu', 887)}

s.discard(222)
print(s)

打印结果：{123, ('gu', 887), 'haha', 'hello'}

如果元素不存在，discard方法不会对集合进行任何更改。因此在实际运用中，一般都会使用discard方法。

集合的关系运算

python中的集合可以进行类似于数学集合一样的运算。python中集合的运算包括：交集(intersection)、并集(union)、差集(difference)以及交叉补集(symmetric_difference)。

1、集合的交集

集合的交集就是求在两个集合中都存在的元素，python会将这些元素作为新的集合返回。

s1 = {'Tom', 'Jerry', 'Harry', 'Ron'}
s2 = {'Homonie', 'Ron', 'Hagrid', 'Tom'}

v = s1.intersection(s2)
print(v)

打印结果：

{'Ron', 'Tom'}

集合的交集使用intersection方法，但是也有一种更为简便的写法：

v = s1 & s2
print(v)

打印结果：{'Tom', 'Ron'}

&的方法就是表示求两个集合的交集，对于多于两个集合求交，也可以使用这个符号。

s1 = {'Tom', 'Jerry', 'Harry', 'Ron'}
s2 = {'Homonie', 'Ron', 'Hagrid', 'Tom'}
s3 = {'Lily', 'Finger', 'Ron', 'Stanford'}

v = s1 & s2 & s3 # &表示AND（和）。
print(v)

打印结果：{'Ron'}

2、集合的并集

集合的并集表示将两个集合中的元素全部放在一个集合中，并去除重复元素。求并集使用的方法是union：

s1 = {'Tom', 'Jerry', 'Harry', 'Ron'}
s2 = {'Homonie', 'Ron', 'Hagrid', 'Tom'}

v = s1.union(s2)
print(v)

打印结果：

{'Homonie', 'Jerry', 'Ron', 'Tom', 'Harry', 'Hagrid'}

求并集的简写方法是使用'|'符号，这个符号表示OR（或）的意思。

v = s1 | s2
print(v)

打印结果与使用union时一样。

3、集合的差集

集合的s1与s2的差集表示存在于s1中的但不存在于s2中的元素，差集的方法是difference。同样，求差集也可以简写，差集的符号就是一个减号。

s1 = {'Tom', 'Jerry', 'Harry', 'Ron'}
s2 = {'Homonie', 'Ron', 'Hagrid', 'Tom'}

v = s1.difference(s2)
print(v)

v1 = s1 - s2
print(v1)

打印结果：

{'Harry', 'Jerry'}
{'Harry', 'Jerry'}

求差集的顺序颠倒过来（s2 - s1）就表示存在于s2中但不存在于s1中的元素。

4、交叉补集

集合的另一种关系运算叫做交叉补集，具体说明先看例子：

s1 = {'Tom', 'Jerry', 'Harry', 'Ron'}
s2 = {'Homonie', 'Ron', 'Hagrid', 'Tom'}

v = s1.symmetric_difference(s2)
print(v)

打印结果：

{'Hagrid', 'Jerry', 'Harry', 'Homonie'}

该运算是首先将两个集合内的元素合并，之后去除两个集合共有的元素。在上述例子中，s1与s2合并后的集合为{'Harry', 'Homonie', 'Tom', 'Jerry', 'Hagrid', 'Ron'}，s1与s2中共有的元素为：{'Ron', 'Tom'}，因此s1与s2的交叉补集就是：

{'Hagrid', 'Jerry', 'Harry', 'Homonie'}

交叉补集也有一个简便的运算符号：^

v = s1 ^ s2
print(v)

5、xxx_update方法

在集合的关系运算中，有几个对应的update方法，该方法表示s1在与另一个集合进行关系运算后，将所得集合重新赋给s1。

存在update方法的运算有：交(intersection_update)、差(difference_update)和交叉补集(symmertric_difference_update)。

例如：

s1 = {'Tom', 'Jerry', 'Harry', 'Ron'}
s2 = {'Homonie', 'Ron', 'Hagrid', 'Tom'}

s1.intersection_update(s2)
print(s1)

打印结果：{'Tom', 'Ron'}

注意：union没有_update方法

集合的关系判断

集合的判断方法有3个：isdisjoint、issubset和issuperset

1、isdisjoint方法

该方法用来判断两个集合是否有共有元素，也就是判断它们是否存在交集。如果两个集合没有交集，则返回True；如果两个集合存在共有元素（交集），则返回False。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {4, 5, 6}
s3 = {1, 7, 8}

v = s1.isdisjoint(s2)
print(v)
v1 = s1.isdisjoint(s3)
print(v1)

打印结果：

True
False

2、issubset、issuperset方法

issubset方法用来判断一个集合是否是另一个集合的子集；而issuperset则是判断是否是另一个集合的父集。

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {2, 3}
s3 = {5, 7}

v1 = s2.issubset(s1)
print('s2是否是s1的子集--->', v1)

v2 = s3.issubset(s1)
print('s3是否是s1的子集--->', v2)

v3 = s1.issuperset(s2)
print('s1是否是s2的父集--->', v3)

打印结果：

s2是否是s1的子集---> True
s3是否是s1的子集---> False
s1是否是s2的父集---> True

每个集合也是自己本身的子集和父集：

v4 = s1.issubset(s1)
print('s1是否是s1(自身)的子集--->', v4)

v5 = s1.issuperset(s1)
print('s1是否是s1(自身)的父集--->', v5)

打印结果：

s1是否是s1(自身)的子集---> True
s1是否是s1(自身)的父集---> True

issubset方法的运算关系其实相当于：<=（即小于等于）；而issuperset方法的运算关系相当于：>=（大于等于）。

# 使用<=判断子集：
v1 = s2.issubset(s1)
print('s2是否是s1的子集--->', v1)

v2 = s2 <= s1
print(v2)

v3 = s3 <= s1
print(v3)

# 使用>=判断父集：
v4 = s1 >= s3
print('s1 >= s3 ?', v4)

打印结果：

s2是否是s1的子集---> True
True
False
s1 >= s3 ? False

3、关于集合中的运算符号

集合中除了>= 和 <= 符号外，还可以使用>、< 和 = 来判断集合间的关系。具体比较结果如下：

s1 = {1, 2, 3, 4, 5}
s2 = {1, 2, 3}
s3 = {1, 2, 3, 4, 5}

v1 = s1 > s2
v2 = s1 >= s2
print('s1 > s2 吗？--->', v1)
print('s1 >= s2 吗？--->', v2)

v3 = s1 > s3
v4 = s1 >= s3
print('s1 > s3 吗？--->', v3)
print('s1 >= s3 吗？--->', v4)

打印结果：

s1 > s2 吗？---> True
s1 >= s2 吗？---> True
s1 > s3 吗？---> False
s1 >= s3 吗？---> True

可以这样理解：<= 与 >=都是来判断集合之间是否是子集和父集的；而 < 与 > 是来判断集合之间是否是真子集或'真父集'的关系的。