Python教程(12)——Python數據結構集合set介紹

集合是一種無序、可變的數據結構，它也是一種變數類型，集合用於存儲唯一的元素。集合中的元素不能重覆，並且沒有固定的順序。在Python 提供了內置的 set 類型來表示集合，所以關鍵字set就是集合的意思。

你可以使用大括弧 {} 或者 set() 函數來創建一個集合。

my_set = {1, 2, 3}  # 使用大括弧創建集合
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3}

my_set = set([1, 2, 3]) # 使用 set() 函數創建集合
print(my_set)  # 輸出: {1,2, 3}

需要註意的是，集合是無序的，沒有固定的順序。因此，集合元素的順序可能與你創建或添加的順序不同。

集合具有以下特點：

• 集合中的元素是唯一的，不重覆。如果重覆相同的元素，集合將自動去重。
• 集合是無序的，沒有固定的順序。因此，你無法像列表或元組那樣索引來訪問集合中的元素。
• 集合是可迭代的，你可以使用 for 迴圈遍歷集合中的元素。
• 集合是可變的，你可以添加、刪除和修改集合中的元素

創建集合

要使用集合，首先就必須要創建，那麼在 Python 中，有哪些創建集合的方式呢？你可以使用以下幾種方式創建集合。

1、 使用大括弧 {} 或者 set() 函數創建一個集合，將元素用逗號隔開：

my_set = {1, 2, 3}  # 使用大括弧創建集合
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3}

my_set = set([1, 2, 3]) # 使用 set() 函數創建集合
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3}

註意，如果你使用空的大括弧 {} 來創建一個對象，那麼創建的將是一個空字典，而非空集合。因此，你必須使用 set() 函數來創建一個空集合：

empty_set = set()
print(empty_set)  # 輸出: set()

2、 使用集合推導式來創建集合。集合推導式的語法類似於列表推導式，只需將中括弧 [ ] 替換為大括弧 { }：

my_set = {i for i in range(1, 5)}
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3, 4}

3、 將其他可迭代的對象（列表、字元串、元組等）轉換為集合，可以使用 set() 函數來實現：

my_list = [1, 2, 3, 2]
my_set = set(my_list)
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3}

my_string = 'hello'
my_set ={my_string}
print(my_set)  # 輸出: {'h', 'e', 'l', 'o'}

訪問集合

由於集合是無序的，沒有固定的索引，使用索引訪問集合中的元素是不可行的，要訪問集合中的元素，你可以使用迭代器或者通過成員運算符來實現。

1、 使用迭代器：通過使用 for 迴圈遍歷集合中的每個元素。

my_set = {1, 2, 3}
for item in my_set:
    print(item)

2、 使用成員運算：使用 in 或者 not in 運算符來檢查元素是否存在於集合中。

my_set = {1, 2, 3}
print(2 in my_set)  # 輸出: True
print(4 not in my_set)  # 輸出: True

刪除集合

在 Python 中，可以使用 del 關鍵字來刪除集合：

1、 使用 del 關鍵字刪除集合變數，刪除之後如果再次訪問，就會發生錯誤。

my_set = {1, 2, 3}
del my_set

修改集合元素

創建的集合，我們可以對其中的集合元素進行操作，不僅可以添加元素，還是可以刪除其中的元素。

添加集合元素

1、使用 add() 方法向集合中添加元素。

my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3, 4}

2、使用列表的解包操作添加多個元素。

my_set = {1, 2, 3}
new_elements = [4, 5]
my_set.update(new_elements)
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3, 4, 5}

因為集合的元素是唯一的，所以如果添加了重覆的元素，那麼重覆的元素不會被添加到集合中，當然執行的過程並不會發生報錯，只是不會被添加進去而已。在使用update()方法時，傳入的參數可以是一個集合、列表或者其他可迭代對象。

刪除集合元素

1、 使用 remove() 方法刪除指定元素：remove() 方法會從集合中刪除指定的元素。如果集合中不存在該元素，會引發 KeyError 異常。

my_set = {1, 2, 3, 4}
my_set.remove(3)
print(my_set)  # 輸出: {1, 2,4}

my_set.remove(5)  # 刪除不存在的元素，引發 KeyError 異常

2、 使用 discard() 方法刪除指定元素：discard() 方法會從集合中刪除指定的元素。如果集合不存在該元素，該不會引發異常而是不進行任何操作。

my_set = {1, 2, 3 4}
my_set.discard(3)
(my_set)  # 輸出: {1, 2, 4}

my_set.discard(5)  # 刪除不存在的元素，不會引發異常

3、 clear() 方法清空集合：clear() 方法會清空集合元素。

my_set = {1, 2, 3, 4}
my_set.clear()
print(my_set)  # 輸出: set()

集合運算：

集合的運算指的是對集合進行一系列操作，包括求並集、交集、差集和對稱差集等。這些運算可通過運算符或方法來進行。

並集（Union）

可以使用 | 運算符或者 union() 方法來獲取兩個集合的並集。所謂的並集就是包含set1和set2集合的所有元素。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
set3 = set1 | set2  # 使用 | 運算符
# 或者使用 union() 方法
# set3 = set1.union(set2)
print(set3)  # 輸出: {1, 2, 3, 4, 5}

交集（Intersection）

可以使用 & 運算符或者 intersection() 方法來獲取兩個集合的交集。所謂的交集就是取set1和set2集合的相同元素，沒有相同元素的話返回的就是set()。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
set3 = set1 & set2  # 使用 & 運算符
# 或者使用 intersection() 方法
# set3 = set1.intersection(set2)
print(set3)  # 輸出: {3}

差集（Difference）

可以使用 - 運算符或者 difference() 方法來獲取兩個集合的差集。所謂的差集就是set1中獨有的元素，如果set1中的元素，在set2中也有，那麼就該元素就不能在差集中。如果是set2 - set1，那就是set2中獨有的元素。結果為空的返回就是set()。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
set3 = set1 - set2  # 使用 - 運算符
# 或者使用 difference() 方法
# set3 = set1.difference(set2)
print(set3)  # 輸出: {1, 2}

對稱差集（Symmetric Difference）

可以使用 ^ 運算符或者 symmetric_difference() 方法來獲取兩個集合的對稱差集。所謂的對稱差集就是set1和set2中相同的元素剔除，剩下的元素就是對稱差集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
set3 = set1 ^ set2  #使用 ^ 運算符
# 或者使用 symmetric_difference() 方法
# set3 = set1.symmetric_difference(set2)
print(set3)  # 輸出: {1, 2, 4, 5}

需要註意的是，在使用集合運算符時，兩個集合的元素類型必須一致。另外，集合的元素是唯一的，不會出現重覆。

除了運算符外，還有其他一些常用的集合方法，比如 intersection_update() 方法用於在原集合上更新為兩個集合的交集，difference_update() 方法用於在原集合上更新為兩個集合的差集，symmetric_difference_update() 方法用於在原集合上更新為兩個集合的對稱差集。

集合的相關函數

Python中的集合也有不少相關的方法，以下就是列舉了集合中常用的方法，如有錯誤的地方歡迎指出。

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