Python Primer

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Python 的集合（set） ​

是一个基本的数学模型，指若干不同对象形成的总体。类似于只有键（key）的字典，简单来说，集合内的元素不会重复。

字典的字面量使用花括号（{}）包裹一组值表示，例如：

python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Banana', 'Pineapple'}

类型标注 set[str]，表示类型是 元素类型为 str 的集合。

!class: warning 参考 PEP 585，此类型标注需要 Python 版本 $\geq$ 3.9，之前的版本需要引用 typing 模块。

空集 ​

创建空集需要使用 set()，而不能使用 {}，因为后者表示空字典。

通过 list 或 tuple 创建集合 ​

可以通过列表或元组来创建集合，源列表或元组中重复的值会被过滤，从而实现去重：

python
numbers_list:list[int] = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5, 8, 9, 7, 9, 3, 2, 3, 8, 4, 6]
numbers_set:set[int] = set(numbers_list)
print(numbers_list)
print(numbers_set)

numbers_list = list(numbers_set)
print(numbers_list)

判断元素是否存在 ​

和字典类似，使用 in 来判断元素是否在集合中：

python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Banana', 'Pineapple'}
print('Strawberry' in fruits)
print('Strawberry' not in fruits)

添加元素 ​

使用 add 方法添加元素：

python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Banana', 'Pineapple'}
fruits.add('Grape')
print(fruits)

删除元素 ​

可以使用 remove 或 discard 方法删除元素：

  • remove - 删除指定元素，元素不存在时产生错误
  • discard - 删除指定元素，元素不存在时不产生错误
python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Banana', 'Pineapple'}
fruits.remove('Apple')          # 删除 'Apple'
fruits.discard('Banana')        # 删除 'Banana'
print(fruits)

清空集合 ​

可以使用 clear 方法清空集合：

python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Banana', 'Pineapple'}
fruits.clear()
print(fruits)

合并集合 ​

可以使用 update 方法合并集合：

python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry'}
fruits.update({'Banana', 'Pineapple'})
print(fruits)

交集 ​

通过 intersection 方法或 & 运算符，可以求集合的交集（包含两个集合中相同的元素）:

  • 这两种方式都不改变原集合，而是返回一个新的集合。
  • 使用 intersection_update 方法，则修改原集合为交集。
python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Tomato', 'Cucumber'}
vegetables:set[str] = {'Cabbage', 'Tomato', 'Cucumber', 'Spinach'}

print(fruits.intersection(vegetables))
print(fruits & vegetables)

并集 ​

通过 union 方法或 | 运算符，可以求集合的并集（包含两个集合的元素组）:

  • 这两种方式都不改变原集合，而是返回一个新的集合。
  • 使用 update 方法，则修改原集合为并集。
python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Tomato', 'Cucumber'}
vegetables:set[str] = {'Cabbage', 'Tomato', 'Cucumber', 'Spinach'}

print(fruits.union(vegetables))
print(fruits | vegetables)

差集 ​

通过 difference 方法或 | 运算符，可以求集合的差集（包含只在第一个集合中存在的元素）:

  • 这两种方式都不改变原集合，而是返回一个新的集合。
  • 使用 difference_update 方法，则修改原集合为差集。
python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Tomato', 'Cucumber'}
vegetables:set[str] = {'Cabbage', 'Tomato', 'Cucumber', 'Spinach'}

print(fruits.difference(vegetables))
print(fruits - vegetables)

对称差集 ​

通过 symmetric_difference 方法=可以求集合的对称差集（包含两个集合中不同的元素）:

  • 这两种方式都不改变原集合，而是返回一个新的集合。
  • 使用 symmetric_difference_update 方法，则修改原集合为对称差集。
python
fruits:set[str] = {'Apple', 'Orange', 'Strawberry', 'Tomato', 'Cucumber'}
vegetables:set[str] = {'Cabbage', 'Tomato', 'Cucumber', 'Spinach'}

print(fruits.symmetric_difference(vegetables))

子集和超集 ​

如果集合 A 的所有元素都被 集合 B 包含，则 A 是 B 的子集，B 是 A 的超集。
在此基础上，如果 A 和 B 不相等，则称 A 是 B 的真子集，B 是 A 的真超集。

Python 通过比较运算符 <、<=、>、>= 判断集合关系：

关系说明
A <= BA 是 B 的子集
A < BA 是 B 的真子集
A >= BA 是 B 的超集
A > BA 是 B 的真超集