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Python 集合

Python set 教程 介绍了 Python set 集合。 我们展示了如何创建集合并对其执行操作。

Python 集合

Python 集是无序数据集合，没有重复的元素。 集合支持数学中已知的诸如并集，相交或求差的运算。

Python 集合字面值

从 Python 2.6 开始，可以使用字面值符号创建集合。 我们使用大括号在 Python 中定义一个集合，并且元素之间用逗号分隔。

python_set_literal.py 
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#!/usr/bin/python3

nums = { 1, 2, 2, 2, 3, 4 }

print(type(nums))
print(nums)

该示例创建带有字面值符号的 Python 集。

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nums = { 1, 2, 2, 2, 3, 4 }

集合是唯一元素的集合； 即使我们提供了 3 次值 2，该集合也只包含一个 2。

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$ ./python_set_literal.py 
<class 'set'>
{1, 2, 3, 4}

这是输出。

Python 集合函数

Python set()函数创建一个新集合，其元素来自可迭代对象。 可迭代对象是我们可以迭代的对象； 例如字符串或列表。

python_set_fun.py 
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#!/usr/bin/python3

seasons = ["spring", "summer", "autumn", "winter"]

myset = set(seasons)

print(myset)

在示例中，我们使用set()内置函数从列表创建了一个集合。

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$ ./python_set_fun.py 
{'summer', 'autumn', 'winter', 'spring'}

这是输出。

Python 集合成员性测试

in和not in运算符测试集合中元素的存在。

python_set_membership.py 
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#!/usr/bin/python3

words = { "spring", "table", "cup", "bottle", "coin" }

word = 'cup'

if (word in words):
    print("{0} is present in the set".format(word))
else:
    print("{0} is not present in the set".format(word))    

word = 'tree'

if (word not in words):
    print("{0} is not present in the set".format(word))
else:
    print("{0} is present in the set".format(word))

我们使用成员运算符检查集合中是否存在两个单词。

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$ ./python_set_membership.py 
cup is present in the set
tree is not present in the set

这是输出。

Python 集合内置函数

有几个内置 Python 函数，例如len()或min()，可以在 Python 集上使用。

python_set_builtins.py 
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#!/usr/bin/python3

nums = { 21, 11, 42, 29, 22, 71, 18 }

print(nums)

print("Number of elements: {0}".format(len(nums)))
print("Minimum: {0}".format(min(nums)))
print("Maximum: {0}".format(max(nums)))
print("Sum: {0}".format(sum(nums)))

print("Sorted elements:")

print(sorted(nums))

在示例中，我们对一组整数值应用了五个内置函数。

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print("Number of elements: {0}".format(len(nums)))

len()方法返回集合中的元素数。

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print("Minimum: {0}".format(min(nums)))

min()方法返回集合中的最小值。

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print("Maximum: {0}".format(max(nums)))

max()方法返回集合中的最大值。

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print("Sum: {0}".format(sum(nums)))

sum()方法返回集合中值的总和。

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print(sorted(nums))

最后，使用sorted()方法，我们可以从集合中创建无序列表。

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$ ./python_set_builtins.py 
{71, 42, 11, 18, 21, 22, 29}
Number of elements: 7
Minimum: 11
Maximum: 71
Sum: 214
Sorted elements:
[11, 18, 21, 22, 29, 42, 71]

这是输出。

Python 集合迭代

可以使用 for 循环来迭代 Python 集。

python_set_iteration.py 
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#!/usr/bin/python3

words = { "spring", "table", "cup", "bottle", "coin" }

for word in words:

    print(word)

在示例中，我们遍历该集合并逐个打印其元素。

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$ ./python_set_iteration.py 
table
cup
coin
spring
bottle

这是输出。

Python 集合添加

Python set add()方法将新元素添加到集合中。

python_set_add.py 
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#!/usr/bin/python3

words = { "spring", "table", "cup", "bottle", "coin" }

words.add("coffee")

print(words)

我们有一套话。 我们使用add()方法添加一个新单词。

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$ ./python_set_add.py 
{'table', 'coffee', 'coin', 'spring', 'bottle', 'cup'}

这是输出。

Python 集合更新

Python set update()方法将一个或多个可迭代对象添加到集合中。

python_set_update.py 
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#!/usr/bin/python3

words = { "spring", "table", "cup", "bottle", "coin" }

words.add("coffee")

print(words)

words2 = { "car", "purse", "wind" }
words3 = { "nice", "prime", "puppy" }

words.update(words2, words3)

print(words)

我们有三组单词。 我们使用update()方法将第二组和第三组添加到第一组。

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$ ./python_set_update.py 
{'spring', 'bottle', 'cup', 'coin', 'purse', 'wind', 'nice', 'car', 
 'table', 'prime', 'puppy'}

这是输出。

Python 集合删除

Python 有两种删除元素的基本方法：remove()和discard()。 remove()方法从集合中删除指定的元素，如果元素不在集合中，则提高KeyError。 discard()方法从集合中删除元素，如果要删除的元素不在集合中，则不执行任何操作。

python_set_remove.py 
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#!/usr/bin/python3

words = { "spring", "table", "cup", "bottle", "coin" }

words.discard("coin")
words.discard("pen")

print(words)

words.remove("cup")

try:
    words.remove("cloud")
except KeyError as e:
    pass    

print(words)

在示例中，我们使用remove()和discard()删除集合元素。

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try:
    words.remove("cloud")
except KeyError as e:
    pass

如果我们没有抓住KeyError，脚本将终止而不执行最后一条语句。

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$ ./python_set_remove.py 
{'table', 'cup', 'bottle', 'spring'}
{'table', 'bottle', 'spring'}

这是输出。

Python 集合弹出&清除

pop()方法从集合中移除并返回任意元素。 clear()方法从集合中删除所有元素。

python_set_remove2.py 
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#!/usr/bin/python3

words = { "spring", "table", "cup", "bottle", "coin", "pen", "water" }

print(words.pop())
print(words.pop())

print(words)

words.clear()

print(words)

在示例中，我们删除并打印两个随机元素，并显示其余元素。 然后，使用clear()从集合中删除所有元素。

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$ ./python_set_remove2.py 
water
pen
{'cup', 'spring', 'table', 'bottle', 'coin'}
set()

这是输出。

Python 集合运算

使用 Python 集，我们可以执行特定的运算：并集，交集，差和对称差。

python_set_operations.py 
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#!/usr/bin/python3

set1 = { 'a', 'b', 'c', 'c', 'd' }
set2 = { 'a', 'b', 'x', 'y', 'z' }

print("Set 1:", set1)
print("Set 2:", set2)
print("intersection:", set1.intersection(set2))
print("union:", set1.union(set2))
print("difference:", set1.difference(set2))
print("symmetric difference:", set1.symmetric_difference(set2))

该示例显示了四个设置操作。

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print("intersection:", set1.intersection(set2))

intersection()方法执行相交操作，该操作返回set1和set2中的元素。

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print("union:", set1.union(set2))

union()方法执行联合操作，该操作返回两个集合中的所有元素。

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print("difference:", set1.difference(set2))

difference()方法执行差分操作，该操作返回set1中而不是set2中的元素。

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print("symmetric difference:", set1.symmetric_difference(set2))

symmetric_difference()方法执行对称差分操作，该操作返回set1或set2中的元素，但不返回两者中的元素。

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$ ./python_set_operations.py 
Set 1: {'c', 'b', 'a', 'd'}
Set 2: {'y', 'b', 'a', 'x', 'z'}
intersection: {'b', 'a'}
union: {'b', 'a', 'z', 'c', 'x', 'y', 'd'}
difference: {'c', 'd'}
symmetric difference: {'z', 'c', 'x', 'y', 'd'}

这是一个示例输出。

可以使用&，|，-和^运算符执行这些操作。

python_set_operations2.py 
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#!/usr/bin/python3

set1 = { 'a', 'b', 'c', 'c', 'd' }
set2 = { 'a', 'b', 'x', 'y', 'z' }

print("Set 1:", set1)
print("Set 2:", set2)
print("intersection:", set1 & set2)
print("union:", set1 | set2)
print("difference:", set1 - set2)
print("symmetric difference:", set1 ^ set2)

该示例显示了使用运算符的四个 set 操作。

子集和超集

如果集合 A 的所有元素都包含在集合 B 中，则将 A 称为 B 的子集，将 B 称为 A 的超集。

python_subset_superset.py 
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#!/usr/bin/python3

set1 = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' }
set2 = { 'a', 'b', 'c' }
set3 = {'x', 'y', 'z' }

if (set2.issubset(set1)):
    print("set2 is a subset of set1")

if (set1.issuperset(set2)):
    print("set1 is a superset of set2")    

if (set2.isdisjoint(set3)):
    print("set2 and set3 have no common elements")

在示例中，我们使用issubset()，issuperset()和isdisjoint()方法。

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if (set2.issubset(set1)):
    print("set1 is a subset of set2")

使用issubset()方法，我们检查set2是否是s1的子集。

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if (set1.issuperset(set2)):
    print("set1 is a superset of set2")

使用issuperset()方法，我们检查set1是否是s2的超集。

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if (set2.isdisjoint(set3)):
    print("set2 and set3 have no common elements")

使用isdisjoint()方法，我们检查set2和set3是否没有共同的元素。

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$ ./python_subset_superset.py 
set1 is a subset of set2
set1 is a superset of set2
set2 and set3 have no common elements

这是输出。

Python 不可变集

不可变的集（无法修改的集）是使用frozenset()功能创建的。

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>>> s1 = frozenset(('blue', 'green', 'red'))
>>> s1
frozenset({'red', 'green', 'blue'})
>>> s1.add('brown')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'

当我们尝试向冻结集中添加新元素时出现错误。