4. 集合(set)

在Python中，集合（set）是一个无序的不重复元素集。集合用于存储唯一元素，这意味着集合中的所有元素都是唯一的，没有两个元素可以相同。集合是可变的，你可以在创建后添加或删除元素。

4.1 创建集合

集合使用大括号 {} 创建，或者使用 set() 函数。集合中的元素之间用逗号 , 分隔。

# 使用大括号创建集合
my_set = {1, 2, 3}

# 使用 set() 函数创建集合
another_set = set([1, 2, 3, 3])  # 从列表创建集合，重复元素会被自动去除

4.2 访问集合元素

由于集合是无序的，你不能通过索引来访问元素。但你可以使用循环来遍历集合中的所有元素。

# 遍历集合
for element in my_set:
    print(element)

4.3 添加元素

可以使用 add() 方法向集合添加元素。

# 向集合添加新元素
my_set.add(4)

4.4 删除元素

可以使用 remove() 方法删除集合中的元素。如果元素不存在，remove() 方法会抛出 KeyError。如果你想避免这个错误，可以使用 discard() 方法，它在元素不存在时不会抛出错误。

# 删除元素
my_set.remove(2)  # 如果元素不存在，会抛出 KeyError

# 安全地删除元素
my_set.discard(2)

4.5 集合运算

集合支持多种集合运算，包括并集、交集、差集和对称差集。

• union(): 返回两个集合的并集。
• intersection(): 返回两个集合的交集。
• difference(): 返回第一个集合与第二个集合的差集。
• symmetric_difference(): 返回两个集合的对称差集（存在于一个集合中，但不同时存在于两个集合中的元素）。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

# 并集
union_set = set1.union(set2)  # {1, 2, 3, 4, 5}

# 交集
intersection_set = set1.intersection(set2)  # {3}

# 差集
difference_set = set1.difference(set2)  # {1, 2}

# 对称差集
symmetric_difference_set = set1.symmetric_difference(set2)  # {1, 2, 4, 5}

注意事项 集合中的元素必须是不可变类型，如字符串、数字或元组。 集合是无序的，所以你不能依赖元素的顺序。 集合不支持索引、切片或其他列表和字典的操作。 集合在Python 3.5及更高版本中支持直接使用大括号 {} 作为字面量创建。

示例

# 使用集合
my_set = {1, 2, 3}

# 添加新元素
my_set.add(4)

# 删除元素
my_set.remove(2)  # 如果元素不存在，会抛出 KeyError

# 集合运算
set1 = {1, 2}
set2 = {2, 3}
print(set1.union(set2))  # 输出 {1, 2, 3}
print(set1.intersection(set2))  # 输出 {2}
print(set1.difference(set2))  # 输出 {1}
print(set1.symmetric_difference(set2))  # 输出 {1, 3}

集合的特点

集合（set）是Python中的另一种基本数据结构，具有以下特点：

• 无序性：集合中的元素是无序的，这意味着你不能通过索引或位置来访问集合中的元素，也不能依赖元素的顺序。
• 不重复性：集合中的元素是唯一的，即集合不能包含两个相同的元素。如果尝试添加一个已经存在的元素，集合将保持不变。
• 可变性：集合是可变的，你可以在创建后添加或删除元素。
• 使用大括号：集合使用大括号 {} 来定义，元素之间用逗号 , 分隔。注意，即使使用大括号，集合中的元素也是无序的。
• 支持集合运算：集合支持多种集合运算，如并集（union）、交集（intersection）、差集（difference）和对称差集（symmetric_difference）。
• 快速查找：集合提供了非常快速的查找速度，因为它们使用哈希表实现。这使得检查一个元素是否在集合中的时间复杂度接近O(1)。
• 不支持索引：由于集合是无序的，它们不支持索引、切片或其他序列类型的操作。
• 可以为空：集合可以是空的，即不包含任何元素。
• 可以包含任何不可变类型的元素：集合中的元素必须是不可变类型，如整数、浮点数、字符串或元组。这意味着你不能将列表或字典等可变类型作为集合的元素。
• 不支持迭代键值对：与字典不同，集合不支持迭代键值对，因为集合没有键值对的概念，只有元素。
• 丰富的内置方法：集合提供了多种内置方法，如 add(), clear(), copy(), difference(), discard(), intersection(), isdisjoint(), issubset(), issuperset(), pop(), remove(), symmetric_difference(), union(), update() 等，这些方法使得操作集合变得非常方便。