在 Python 中使用集合的5個層次

2021-10-22 02:30:02 字數 4689 閱讀 9608

引言

集合是元素唯一的無序集合。它是電腦科學中最核心的資料結構之一。像其他程式語言一樣，python也具有集合及其操作函式的內建實現。

1.了解集合的基本特徵

python中集合的性質由數學中的集合論決定。其基本特徵如下：

·集合中的元素是無序的

·集合不能包含重複的元素

·集合上有3種基本運算: 並運算、交運算和補運算

因此，python中的集合只能包含不可變的物件，重複的元素將被刪除。

s = 


print(s)  # duplicate numbers were removed


# s =  # tuple is an immutable type


print(s)


# s =   # can't contain a mutable type


# typeerror: unhashable type: 'list'
如上所述，集合將丟棄重複的數字，即使我們定義了它們。

另一方面，不可變型別的元組可以是集合的元素，但可變型別的列表則不能。否則將引發typeerror。

順便說一句，使用集合是刪除列表中重複項的常用方法。

leaders = ["yang zhou", "elon mask", "yang zhou"]


unique_leaders = list(set(leaders))


print(unique_leaders)


# ['yang zhou', 'elon mask']
2.三種方法建立集合有三種方法可以在python中建立集合：

直接用大括號定義

>>> s = 


>>> type(s)
這是定義set物件的一種直觀方法。正如前面提到的，如果有一些重複的元素，那麼就會丟棄它們。

使用set方法

>>> s = set([1,2,3,4])


>>> type(s)
這個方法最多只能接收乙個引數，這個引數必須是可迭代的。如果沒有引數，將生成乙個新的空集。

·set(): 獲取乙個新的空 set 物件

·set(iterable): 獲取乙個新集合，該集合的元素來自可迭代物件

任何迭代都可以用來生成乙個 set 物件。當使用字典時，我們應該注意它的鍵或值是否會被應用。

d = 


s = set(d) # use its keys by default


print(s)


# s2 = set(d.values())


print(s2)


#
使用集合解析這是一種生成集合的優雅方式:

s = 


print(s)


#
3.巧妙地修改集合建立集合後，我們可以使用內建函式對其進行修改。常用方法如下：

·add():向集合中新增乙個元素。如果已經包含該元素，則沒有效果

·remove():刪除乙個元素。如果元素不是成員，將引發乙個keyerror。

·pop():刪除並返回乙個任意元素。如果集合為空，將引發keyerror。

·discard():丟棄元素。如果元素不是成員，則無效。

·clear():丟棄集合中的所有元素

s = 


s.add(9)


print(s)


# s.remove(1)


print(s)


# s.discard(100)  # no effect


print(s)


# s.discard(9)


print(s)


# s.pop()


print(s)


# s.clear()


print(s)


# set()


# s.remove(100)


# keyerror: 100
4.掌握集合的運算如上所述，集合上有3種基本操作：並集，交集和補集。它們可以通過維恩圖進行演示，如下所示：

我們可以通過python集合中的內建運算子或方法來實現它們。

獲得多個集合的並集

集a和集b的並集定義為乙個新集，它由屬於集a或集b（或兩者）的所有元素組成。

有3種方法可以得到兩個集合的並集：

a = 


b = 


c = a.union(b)


print(c, a, b)


#   


c = a | b


print(c, a, b)


#   


a.update(b)


print(a, b)


#
如上所示，我們可以使用|運算子，union()或update()方法來獲取聯合集。區別如下：

·union()函式或|運算子返回乙個新的並集,並且不會對集合a產生影響

·update()函式不返回任何內容，而是在集合a上進行更改。

d = a.union(b, c)


a.update(b, c)


d = a | b | c
得到多個集合的交集集a和集b的交集定義為乙個集合，該集合由同時屬於a和b的所有元素組成。

與並集類似，也有三種計算交集的方法：

a = 


b = 


c = a.interp(b)


print(c, a, b)


#   


c = a & b


print(c, a, b)


#   


a.interp_update(b)


print(a, b)


#
得到集合的補集和差值數學集合論中對補和差的定義如下：

集合a的補集是乙個集合，其所有元素都在給定的總集合u中，但不在集合a中。

集合a和集合b的相對補或差是乙個集合，其所有元素都在a中，但不在b中。

簡而言之，總集合是包含集合a的更大集合。因此，補集和差值操作本質上是相同的。唯一的區別是：

·補集是針對乙個集合（集合a的補集）

·差值是針對多個集合（集合a和集合b的差值）

python同樣提供了三種方法來獲得補集或差值：

a = 


b = 


c = a.difference(b)


print(c, a, b)


#   


c = a - b


print(c, a, b)


#   


a.difference_update(b)


print(a, b)


#
5.正確使用凍結集正如元組是不可變的列表，凍結的集合也是不可變的集合。python 以這種方式定義它的資料結構，給我們更多的靈活性。雖然這看起來不常見，但有時我們確實需要使用集合的不可變版本。

例如，如果我們想使用集合作為字典的鍵:

frozen_s1 = frozenset()


frozen_s2 = frozenset()


d = 


print(d)


# ): 'yang', frozenset(): 'zhou'}


s1 = 


s2 = 


d = 


# typeerror: unhashable type: 'set'
如上所述，我們可以使用不可變的凍結集而不是普通集合作為字典的鍵。

由於凍結集是不可變的，因此無法使用3中提到的方法來修改凍結集。

frozen_s1 = frozenset()


frozen_s1.add(4)


# attributeerror: 'frozenset' object has no attribute 'add'
總結集合不僅僅是數學中的重要概念，在電腦科學中同樣重要，由於它的特殊性，我們應該熟練掌握並應用它。

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