4.5 集合

Python中的集合（Set）与数学中的集合概念类似，也是用于保存不重复的元素，有可变集合（Set）和不可变集合（Frozenset）两种。在形式上，集合的所有元素都放在一对大括号中，两个相邻元素间使用逗号“，”分隔。集合最好的应用就是去重，因为集合中的每个元素都是唯一的。

集合（Set）是不重复元素的无序集，它兼具了列表和字典的一些性质。

集合有类似字典的特点：用花括号“{}”来定义，其元素是非序列类型的数据，也就是没有顺序，并且集合中的元素不可重复，也必须是不可变对象，类似于字典中的键。集合的内部结构与字典很相似，区别是“只有键没有值”。

另一方面，集合也具有一些列表的特点：拥有一系列元素，并且可以修改。由于集合是无序的，不记录元素位置或者插入点，因此不支持索引、切片或其他类序列（Sequence-Like）的操作。

在数学中，集合的定义是把一些能够确定的不同的对象看成一个整体，而这个整体就是由这些对象的全体构成的集合。集合通常用大括号“{}”或者大写的拉丁字母表示。集合最常用的操作就是创建集合，以及集合的增加、删除、交集、并集和差集等运算。

4.5.1 集合的创建

在Python中提供了两种创建集合的方法，一种是直接使用“{}”创建；另一种是通过set函数将列表、元组等可迭代对象转换为集合。一般推荐使用第二种方法。

1.直接使用{}创建集合

在Python中，创建set集合也可以像列表、元组和字典一样，直接将集合赋值给变量，从而实现创建集合，即直接使用大括号“{}”创建。

语法格式如下。

参数说明：

● setname：表示集合的名称，可以是任何符合Python命名规则的标识符。

● element1、element2、element3、elementn：表示集合中的元素，个数没有限制，并且只要是Python支持的数据类型就可以。

在创建集合时，如果输入了重复的元素，Python会自动只保留一个。

【例4-50】 定义并显示集合。

运行结果：

注意：由于集合内部存储的元素是无序的，因此输出的顺序和原列表的顺序有可能是不同的。

2.使用set函数创建集合

在Python中，可以使用set函数将列表、元组等其他可迭代对象转换为集合。

set函数的语法格式如下。

参数说明：

● setname：表示集合名称。

● iteration：表示要转换为集合的可迭代对象，可以是列表、元组、range对象等。另外，也可以是字符串，如果是字符串，返回的集合将是包含全部不重复字符的集合。

【例4-51】 使用set函数将字符串转换为集合。

运行结果：

在创建集合时，如果出现了重复元素，那么将只保留一个。

在创建空集合时，只能使用set函数实现，而不能使用一对大括号“{}”实现，这是因为在Python中，直接使用一对大括号表示创建一个空字典。

4.5.2 集合元素的常见操作（增加、删除、查找）

集合是可变序列，所以在创建集合后，还可以对其添加或者删除元素。

1.向集合中添加元素

（1）add（）方法

向集合中添加元素可以使用add（）方法实现。它的语法格式如下。

其中，setname表示要添加元素的集合；element表示要添加的元素内容。这里只能使用字符串、数字及布尔类型的True或者False等，不能使用列表、元组等可迭代对象。

（2）update（）方法

update（）方法是向集合追加的数据是序列，比如列表，元组，字典等，否则会报错。

【例4-52】 update（）方法应用示例。

运行结果：

2.从集合中删除元素

在Python中，可以使用del命令删除整个集合，也可以使用集合的discard（）方法、pop（）方法或者remove（）方法删除一个元素，或者使用集合对象的clear（）方法清空集合，即删除集合中的全部元素，使其变为空集合。discard（）方法删除集合中的指定数据，如果数据不存在也不会报错。

【例4-53】 向集合中添加、删除、清空元素，并显示。

运行结果：

使用集合的remove（）方法时，如果指定的内容不存在，将抛出异常。所以在移除指定元素前，最好先判断其是否存在。要判断指定的内容是否存在，可以使用in关键字实现。pop（）方法是随机删除集合中的某个数据，并返回这个数据。

3.查找元素

在集合中用in判断数据是否在集合序列；not in判断数据是否不在集合序列。

【例4-54】 判断元素是否在集合中存在的示例。

运行结果：

4.5.3 集合的交集、并集和差集数学运算

集合最常用的操作就是进行交集、并集、差集和对称差集运算。进行交集运算时使用“＆”符号；进行并集运算时使用“|”符号；进行差集运算时使用“-”符号。

【例4-55】 对集合进行交集、并集和差集运算。

运行结果：

集合是可修改的数据类型，但集合中的元素必须是不可修改的。换句话说，集合中的元素只能是数值、字符串、元组之类。由于集合是可修改的，因此集合中的元素不能是集合。但是Python另外提供了frozenset函数来创建不可修改的集合，这种集合可作为字典的key，也可以作为其他集合的元素。