一文掌握Python集合的語法與應用

2020 年 2 月 23 日
筆記

6.1 基本概念

Python語言中的集合是無序的、可變的容器類對象，所有元素放在一對大括弧中，元素之間使用逗號分隔，同一個集合內的每個元素都是唯一的，不允許重複。

集合中只能包含數字、字元串、元組等不可變類型或可哈希的數據，不能包含列表、字典、集合等可變類型或不可哈希的數據，包含列表等可變類型數據的元組也不能作為集合的元素。

集合中的元素是無序的，元素存儲順序和添加順序並不一致，先放入集合的元素不一定存儲在前面。集合中的元素不存在「位置」或「索引」的概念，不支援使用下標直接訪問指定位置上的元素，不支援使用切片訪問其中的元素，也不支援使用random中的choice()函數從集合中隨機選取元素，但支援使用random模組中的sample()函數隨機選取部分元素。

6.2 集合創建與刪除

除了把若干可哈希對象放在一對大括弧內創建集合，也可以使用set()函數將列表、元組、字元串、range對象等其他可迭代對象轉換為集合，如果原來的數據中存在重複元素，在轉換為集合的時候只保留一個，自動去除重複元素。如果原序列或可迭代對象中有可變類型的數據，無法轉換成為集合，拋出TypeError異常並提示對象不可哈希。當不再使用某個集合時，可以使用del語句刪除整個集合。下面的程式碼演示了創建集合的不同形式和方法。

6.3 集合常用方法

Python內置集合類set支援內置函數len()、max()、min()、sum()、sorted()、map()、filter()、enumerate()、all()、any()等內置函數和並集運算符「|」、交集運算符「&」、差集運算符「-」、對稱差集運算符「^」、成員測試運算符「in」、同一性測試運算符「is」，不支援內置函數reversed()，相關內置函數的介紹詳見本書第2章。另外，set類自身還提供了大量方法，如表6-1所示。

表6-1 Python內置集合類提供的方法

方法	功能簡介
add(…)	往當前集合中增加一個可哈希元素，如果集合中已經存在該元素，直接忽略該操作，如果參數不可哈希，拋出TypeError異常並提示參數不可哈希。該方法沒有返回值
clear()	刪除當前集合對象中所有元素，沒有返回值
copy()	返回當前集合對象的淺複製
difference(…)	接收一個或多個集合（或其他可迭代對象），返回當前集合對象與所有參數對象的差集，功能類似於差集運算符-
difference_update(…)	接收一個或多個集合（或其他可迭代對象），從當前集合中刪除所有參數對象中的元素，對當前集合進行更新，該方法沒有返回值，功能類似於運算符-=
discard(…)	接收一個可哈希對象作為參數，從當前集合中刪除該元素，如果參數元素不在當前集合中則直接忽略該操作。該方法沒有返回值
intersection(…)	接收一個或多個集合對象（或其他可迭代對象），返回當前集合與所有參數對象的交集，功能類似於交集運算符&
intersection_update(…)	接收一個或多個集合（或其他可迭代對象），使用當前集合與所有參數對象的交集更新當前集合對象，功能類似於運算符&=
isdisjoint(…)	接收一個集合（或其他可迭代對象），如果當前集合與參數對象的交集為空則返回True
issubset(…)	接收一個集合（或其他可迭代對象），測試當前集合是否為參數對象的子集，是則返回True，否則返回False，等價於關係運算符<=
issuperset(…)	接收一個集合（或其他可迭代對象），測試當前集合是否為參數對象的超集，是則返回True，否則返回False，等價於關係運算符>=
pop()	不接收參數，刪除並返回當前集合中的任意一個元素，如果當前集合為空則拋出KeyError異常
remove(…)	從當前集合中刪除一個元素，如果參數指定的元素不在集合中，拋出KeyError異常
symmetric_difference(…)	接收一個集合（或其他可迭代對象），返回當前集合與參數對象的對稱差集，等價於對稱差集運算符^
symmetric_difference_update(…)	接收一個集合（或其他可迭代對象），使用當前集合與參數對象的對稱差集更新當前集合，等價於運算符^=
union(…)	接收一個或多個集合（或其他可迭代對象），返回當前集合與所有參數對象的並集，功能類似於並集運算符\|
update(…)	接收一個或多個集合（或其他可迭代對象），把參數對象中所有元素添加到當前集合對象中，沒有返回值

6.3.1 原地增加/刪除集合元素

集合方法add()、update()可以用於向集合中添加新元素，difference_update()、intersection_update()、pop()、remove()、symmetric_difference_update()、clear()可以用於刪除集合中的元素，這些方法都是對集合對象原地進行修改。下面的程式碼演示了部分方法的用法。

6.3.2 計算交集/並集/差集/對稱差集返回新集合

集合方法difference()、intersection()、union()分別用來返回當前集合與另外一個或多個集合（或其他可迭代對象）的差集、交集、並集，方法symmetric_difference()用來返回當前集合與另外一個集合（或其他可迭代對象）的對稱差集。下面的程式碼演示了這幾個方法的用法。