Python 进阶之路 (四) 先立Flag, 社区最全的Set用法集锦

摘要：与上面的操作类似，可以使用多种运算符和方法来更改集合的内容。通过修改集合元素方法运算符用法通过修改集合和作用是向集合中添加中所有不存在的元素。

大家好，恰逢初五迎财神，先预祝大家新年财源滚滚！！
在上一期详解tuple元组的用法后，今天我们来看Python里面最后一种常见的数据类型：集合(Set)

与dict类似，set也是一组key的集合，但不存储value。由于key不能重复，所以，在set中，没有重复的key。创建一个set，需要提供一个list作为输入集集合，重复元素在set中会被自动被过滤，通过add(key)方法往set中添加元素，重复添加不会有效果。如果现在你发现我讲的很模糊请不要着急。稍后会有海量例子为大家详解。

总而言之,Set具有三个显著特点：

无序

元素是独一无二的，不允许出现重复的元素

可以修改集合本身，但集合中包含的元素必须是不可变类型

现在让我们开启Set奇幻之旅，我希望这篇文章是SegmentFault社区对于Set介绍最全的模范，哈哈！

我们有两种方式可以创建一个Set，可以使用内置的set()方法，或是使用中括号{}
创建模板如下：

                    x = set()         
                    x = {, , ..., }

现在让我们来看例子~

set()内置方法创建

x = set(["foo", "bar", "baz", "foo", "qux"])   # 传入List
print(x)

y = set(("foo", "bar", "baz", "foo", "qux"))   #传入元组
print(y)

Out: {"qux", "foo", "bar", "baz"}  # 注意到无序了吧~
     {"bar", "qux", "baz", "foo"}
     

这里要注意用set()内置方法创建时一定要传递一个可以迭代的参数，还有从输出结果相信大家已经发现set的第一个特点了：无序

字符串也是可迭代的，因此字符串也可以传递给set（）

s = "quux"
a = set(s)
print(a)

Out: {"u", "q", "x"}      # 无序，唯一

这里又体现了set的第二个特点：元素唯一性

{} 方法创建

>>> x = {"foo", "bar", "baz", "foo", "qux"}
>>> x
{"qux", "foo", "bar", "baz"}

这里考虑到之后例子太多，实在不能每次都打print啦，这种形式大家看的更清楚，这个直接用{}创建很简单，只要传递进元素就行啦

创建空集合

Set可以是空的。但是，请记住Python将空花括号{}解释为空字典，因此定义空集的唯一方法是使用set（）函数

>>> x = set()
>>> type(x)


>>> x = {}
>>> type(x)

一个空集合用布尔类型显示为False

>>> x = set()
>>> bool(x)
False
>>> x or 1
1
>>> x and 1
set()

对比小结

对于这两种方法创建Set，本质区别在于以下两点

set（）的参数是可迭代的。它会生成要放入集合中的所有元素组成的List。

花括号 {} 中的对象完整地放入集合中，即使它们是可迭代的。

补充说明

集合中的元素可以是不同类型的对象，不一定非要是同一类型的，可以包含不同类型，比如：

>>> x = {42, "foo", 3.14159, None}
>>> x
{None, "foo", 42, 3.14159}

但同时不要忘记set元素必须是不可变的。例如，元组可以包括在集合中：

>>> x = {42, "foo", (1, 2, 3), 3.14159}
>>> x
{42, "foo", 3.14159, (1, 2, 3)}

但列表和字典是可变的，因此它们不能成为Set的元素：

>>> a = [1, 2, 3]
>>> {a}
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    {a}
TypeError: unhashable type: "list"


>>> d = {"a": 1, "b": 2}
>>> {d}
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    {d}
TypeError: unhashable type: "dict"

len（）函数返回集合中元素的数量，而in和not in运算符可用于测试是否为Set中的元素：

>>> x = {"foo", "bar", "baz"}
>>> len(x)
3

>>> "bar" in x
True
>>> "qux" in x
False

方法和运算符

许多可用于Python其他数据类型的操作对集合没有意义。例如，无法对集合建立索引或切片。但是，Python在set对象上提供了运算符，这些操作符其实很多和数学里是一模一样的，相信数学好的朋友们对这部分简直不要太熟悉

所以对于Set的操作除了用普通的内置方法，我们也可以使用运算符，比较方便

Union 并集

用法：计算两个或更多集合的并集。

方法: x1.union(x2[, x3 ...])

运算符：x1 | x2 [| x3 ...]

让我们新建两个Set做测试：

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}

现在我们想求x1,x2的并集，如下图所示：

具体实现方法如下，或是用方法，或是用操作符：

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}

>>> x1.union(x2)
{"foo", "qux", "quux", "baz", "bar"}

>>> x1 | x2
{"foo", "qux", "quux", "baz", "bar"}

如果有两个以上的Set也是没有问题的，原理都是一样的：

>>> a = {1, 2, 3, 4}
>>> b = {2, 3, 4, 5}
>>> c = {3, 4, 5, 6}
>>> d = {4, 5, 6, 7}

>>> a.union(b, c, d)
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

>>> a | b | c | d
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

Intersection 交集

方法: x1.intersection(x2[, x3 ...])

运算符：x1 & x2 [& x3 ...]

用法：计算两个或更多集合的交集。

现在还让我们用刚才创建好的两个set，所求部分如下图：

实现仍然是两种方法：

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}

>>> x1.intersection(x2)
{"baz"}

>>> x1 & x2
{"baz"}

多个集合的情况公示和方法依然有效，结果仅包含所有指定集合中都存在的元素。

>>> a = {1, 2, 3, 4}
>>> b = {2, 3, 4, 5}
>>> c = {3, 4, 5, 6}
>>> d = {4, 5, 6, 7}

>>> a.intersection(b, c, d)
{4}

>>> a & b & c & d
{4}

Difference 差集

方法: x1.difference(x2[, x3 ...])

运算符：x1 - x2 [- x3 ...]

用法：计算两个或更多集合的差集。大白话说就是x1去除x1和x2的共有元素

下图所示为x1.difference(x2)的目标结果：

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}

>>> x1.difference(x2)
{"foo", "bar"}

>>> x1 - x2
{"foo", "bar"}

还是老样子，适用于2个及以上的集合：

>>> a = {1, 2, 3, 30, 300}
>>> b = {10, 20, 30, 40}
>>> c = {100, 200, 300, 400}

>>> a.difference(b, c)
{1, 2, 3}

>>> a - b - c
{1, 2, 3}

指定多个集合时，操作从左到右执行。在上面的示例中，首先计算a - b，得到{1,2,3,300}。然后从该集合中减去c，留下{1,2,3}，具体流程如下图所示：

Symmetric Difference 对称差集

方法: x1.symmetric_difference(x2)

运算符：x1 ^ x2 ¹

用法：计算两个或更多集合的差集。大白话说就是x1去除x1和x2的共有元素

下图所示为x1.symmetric_difference(x2)的目标结果：

实现方法如下；

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}

>>> x1.symmetric_difference(x2)
{"foo", "qux", "quux", "bar"}

>>> x1 ^ x2
{"foo", "qux", "quux", "bar"}

老规矩，支持2个及以上set的连续操作:

>>> a = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> b = {10, 2, 3, 4, 50}
>>> c = {1, 50, 100}

>>> a ^ b ^ c
{100, 5, 10}

当指定多个集合时，操作从左到右执行,奇怪的是，虽然 ^ 运算符允许多个集合，但.symmetric_difference（）方法不允许

>>> a = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> b = {10, 2, 3, 4, 50}
>>> c = {1, 50, 100}

>>> a.symmetric_difference(b, c)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    a.symmetric_difference(b, c)
TypeError: symmetric_difference() takes exactly one argument (2 given)

x1.isdisjoint(x2) 判断是否相交

方法: x1.isdisjoint(x2)

用法：确定两个集合是否具有任何共同的元素

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}

>>> x1.isdisjoint(x2)
False

>>> x2 - {"baz"}
{"quux", "qux"}
>>> x1.isdisjoint(x2 - {"baz"})
True

从这个栗子可以看出，如果两个Set没有共同元素返回True，如果有返回True，如果返回True同时也意味着
他们之间的交集为空集，这个很好理解：

>>> x1 = {1, 3, 5}
>>> x2 = {2, 4, 6}

>>> x1.isdisjoint(x2)
True
>>> x1 & x2
set()

注意：目前还没有运算符对应这个方法

x1.issubset(x2)   判断x1是否为x2子集

方法: x1.issubset(x2)

运算符：x1 <= x2

用法：如果返回True，x1为x2子集，反之返回False

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x1.issubset({"foo", "bar", "baz", "qux", "quux"})
True

>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}
>>> x1 <= x2
False

一个集合本身当然是它自己的子集啦：

>>> x = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> x.issubset(x)
True
>>> x <= x
True

x1

>>> x1 = {"foo", "bar"}
>>> x2 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x1 < x2
True

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x1 < x2
False

>>> x = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> x <= x
True
>>> x < x
False

x1.issuperset(x2)  判断x1是否为x2的超集

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}

>>> x1.issuperset({"foo", "bar"})
True

>>> x2 = {"baz", "qux", "quux"}
>>> x1 >= x2
False

>>> x = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> x.issuperset(x)
True
>>> x >= x
True

x1 > x2  判断x1是否为x2的真超集

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "bar"}
>>> x1 > x2
True

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x1 > x2
False

>>> x = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> x > x
False

x1.update(x2) 通过union修改集合元素 

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "baz", "qux"}

>>> x1 |= x2
>>> x1
{"qux", "foo", "bar", "baz"}

>>> x1.update(["corge", "garply"])
>>> x1
{"qux", "corge", "garply", "foo", "bar", "baz"}

x1.intersection(x2) 通过intersection修改集合元素 

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "baz", "qux"}

>>> x1 &= x2
>>> x1
{"foo", "baz"}

>>> x1.intersection_update(["baz", "qux"])
>>> x1
{"baz"}

x1.difference_update(x2) 通过difference修改集合元素 

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "baz", "qux"}

>>> x1 -= x2
>>> x1
{"bar"}

>>> x1.difference_update(["foo", "bar", "qux"])
>>> x1
set()

x1.symmetric_difference_update(x2) 通过对称差集修改集合元素 

>>> x1 = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x2 = {"foo", "baz", "qux"}
>>> 
>>> x1 ^= x2
>>> x1
{"bar", "qux"}
>>> 
>>> x1.symmetric_difference_update(["qux", "corge"])
>>> x1
{"bar", "corge"}

x.add( 添加元素

>>> x = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x.add("qux")
>>> x
{"bar", "baz", "foo", "qux"}

x.remove() 删除元素

>>> x = {"foo", "bar", "baz"}

>>> x.remove("baz")
>>> x
{"bar", "foo"}

>>> x.remove("qux")
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    x.remove("qux")
KeyError: "qux"

>>> x = {"foo", "bar", "baz"}

>>> x.discard("baz")
>>> x
{"bar", "foo"}

>>> x.discard("qux")
>>> x
{"bar", "foo"}

>>> x = {"foo", "bar", "baz"}

>>> x.pop()
"bar"
>>> x
{"baz", "foo"}

>>> x.pop()
"baz"
>>> x
{"foo"}

>>> x.pop()
"foo"
>>> x
set()

>>> x = {"foo", "bar", "baz"}
>>> x
{"foo", "bar", "baz"}
>>> 
>>> x.clear()
>>> x
set()

Frozen Sets是什么东西

>>> x = frozenset(["foo", "bar", "baz"])
>>> x
frozenset({"foo", "baz", "bar"})

>>> len(x)
3

>>> x & {"baz", "qux", "quux"}
frozenset({"baz"})

>>> x = frozenset(["foo", "bar", "baz"])

>>> x.add("qux")
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    x.add("qux")
AttributeError: "frozenset" object has no attribute "add"

>>> x.pop()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    x.pop()
AttributeError: "frozenset" object has no attribute "pop"

>>> x.clear()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    x.clear()
AttributeError: "frozenset" object has no attribute "clear"

>>> x
frozenset({"foo", "bar", "baz"})

基本使用举例

>>> x1 = set(["foo"])
>>> x2 = set(["bar"])
>>> x3 = set(["baz"])
>>> x = {x1, x2, x3}
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    x = {x1, x2, x3}
TypeError: unhashable type: "set"

>>> x1 = frozenset(["foo"])
>>> x2 = frozenset(["bar"])
>>> x3 = frozenset(["baz"])
>>> x = {x1, x2, x3}
>>> x
{frozenset({"bar"}), frozenset({"baz"}), frozenset({"foo"})}