
# 集合

Python 中`set`与`dict`类似，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`。

注意，`key`为不可变类型，即可哈希的值。

【例子】
```python
num = {}
print(type(num))  # <class 'dict'>
num = {1, 2, 3, 4}
print(type(num))  # <class 'set'>
```



## 1. 集合的创建

- 先创建对象再加入元素。
- 在创建空集合的时候只能使用`s = set()`，因为`s = {}`创建的是空字典。

【例子】
```python
basket = set()
basket.add('apple')
basket.add('banana')
print(basket)  # {'banana', 'apple'}
```

- 直接把一堆元素用花括号括起来`{元素1, 元素2, ..., 元素n}`。
- 重复元素在`set`中会被自动被过滤。

【例子】
```python
basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
print(basket)  # {'banana', 'apple', 'pear', 'orange'}
```

- 使用`set(value)`工厂函数，把列表或元组转换成集合。

【例子】
```python
a = set('abracadabra')
print(a)  
# {'r', 'b', 'd', 'c', 'a'}

b = set(("Google", "Lsgogroup", "Taobao", "Taobao"))
print(b)  
# {'Taobao', 'Lsgogroup', 'Google'}

c = set(["Google", "Lsgogroup", "Taobao", "Google"])
print(c)  
# {'Taobao', 'Lsgogroup', 'Google'}
```

【例子】去掉列表中重复的元素
```python
lst = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 3, 1]

temp = []
for item in lst:
    if item not in temp:
        temp.append(item)

print(temp)  # [0, 1, 2, 3, 4, 5]

a = set(lst)
print(list(a))  # [0, 1, 2, 3, 4, 5]
```

从结果发现集合的两个特点：无序 (unordered) 和唯一 (unique)。

由于 `set` 存储的是无序集合，所以我们不可以为集合创建索引或执行切片(slice)操作，也没有键(keys)可用来获取集合中元素的值，但是可以判断一个元素是否在集合中。




## 2. 访问集合中的值

- 可以使用`len()`內建函数得到集合的大小。

【例子】
```python
s = set(['Google', 'Baidu', 'Taobao'])
print(len(s))  # 3
```

- 可以使用`for`把集合中的数据一个个读取出来。

【例子】
```python
s = set(['Google', 'Baidu', 'Taobao'])
for item in s:
    print(item)

# Baidu
# Google
# Taobao
```

- 可以通过`in`或`not in`判断一个元素是否在集合中已经存在

【例子】
```python
s = set(['Google', 'Baidu', 'Taobao'])
print('Taobao' in s)  # True
print('Facebook' not in s)  # True
```

## 3. 集合的内置方法

- `set.add(elmnt)`用于给集合添加元素，如果添加的元素在集合中已存在，则不执行任何操作。

【例子】
```python
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
fruits.add("orange")
print(fruits)  
# {'orange', 'cherry', 'banana', 'apple'}

fruits.add("apple")
print(fruits)  
# {'orange', 'cherry', 'banana', 'apple'}
```

- `set.update(set)`用于修改当前集合，可以添加新的元素或集合到当前集合中，如果添加的元素在集合中已存在，则该元素只会出现一次，重复的会忽略。

【例子】
```python
x = {"apple", "banana", "cherry"}
y = {"google", "baidu", "apple"}
x.update(y)
print(x)
# {'cherry', 'banana', 'apple', 'google', 'baidu'}

y.update(["lsgo", "dreamtech"])
print(y)
# {'lsgo', 'baidu', 'dreamtech', 'apple', 'google'}
```


- `set.remove(item)` 用于移除集合中的指定元素。如果元素不存在，则会发生错误。

【例子】
```python
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # {'apple', 'cherry'}
```

- `set.discard(value)` 用于移除指定的集合元素。`remove()` 方法在移除一个不存在的元素时会发生错误，而 `discard()` 方法不会。

【例子】
```python
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
fruits.discard("banana")
print(fruits)  # {'apple', 'cherry'}
```

- `set.pop()` 用于随机移除一个元素。

【例子】
```python
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
x = fruits.pop()
print(fruits)  # {'cherry', 'apple'}
print(x)  # banana
```

由于 set 是无序和无重复元素的集合，所以两个或多个 set 可以做数学意义上的集合操作。
- `set.intersection(set1, set2)` 返回两个集合的交集。
- `set1 & set2` 返回两个集合的交集。
- `set.intersection_update(set1, set2)` 交集，在原始的集合上移除不重叠的元素。

【例子】
```python
a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)  # {'r', 'a', 'c', 'b', 'd'}
print(b)  # {'c', 'a', 'l', 'm', 'z'}

c = a.intersection(b)
print(c)  # {'a', 'c'}
print(a & b)  # {'c', 'a'}
print(a)  # {'a', 'r', 'c', 'b', 'd'}

a.intersection_update(b)
print(a)  # {'a', 'c'}
```

- `set.union(set1, set2)` 返回两个集合的并集。
- `set1 | set2` 返回两个集合的并集。

【例子】
```python
a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)  # {'r', 'a', 'c', 'b', 'd'}
print(b)  # {'c', 'a', 'l', 'm', 'z'}

print(a | b)  
# {'l', 'd', 'm', 'b', 'a', 'r', 'z', 'c'}

c = a.union(b)
print(c)  
# {'c', 'a', 'd', 'm', 'r', 'b', 'z', 'l'}
```

- `set.difference(set)` 返回集合的差集。
- `set1 - set2` 返回集合的差集。
- `set.difference_update(set)` 集合的差集，直接在原来的集合中移除元素，没有返回值。

【例子】
```python
a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)  # {'r', 'a', 'c', 'b', 'd'}
print(b)  # {'c', 'a', 'l', 'm', 'z'}

c = a.difference(b)
print(c)  # {'b', 'd', 'r'}
print(a - b)  # {'d', 'b', 'r'}

print(a)  # {'r', 'd', 'c', 'a', 'b'}
a.difference_update(b)
print(a)  # {'d', 'r', 'b'}
```


- `set.symmetric_difference(set)`返回集合的异或。
- `set1 ^ set2` 返回集合的异或。
- `set.symmetric_difference_update(set)`移除当前集合中在另外一个指定集合相同的元素，并将另外一个指定集合中不同的元素插入到当前集合中。

【例子】
```python
a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)  # {'r', 'a', 'c', 'b', 'd'}
print(b)  # {'c', 'a', 'l', 'm', 'z'}

c = a.symmetric_difference(b)
print(c)  # {'m', 'r', 'l', 'b', 'z', 'd'}
print(a ^ b)  # {'m', 'r', 'l', 'b', 'z', 'd'}

print(a)  # {'r', 'd', 'c', 'a', 'b'}
a.symmetric_difference_update(b)
print(a)  # {'r', 'b', 'm', 'l', 'z', 'd'}
```

- `set.issubset(set)`判断集合是不是被其他集合包含，如果是则返回 True，否则返回 False。
- `set1 <= set2` 判断集合是不是被其他集合包含，如果是则返回 True，否则返回 False。

【例子】
```python
x = {"a", "b", "c"}
y = {"f", "e", "d", "c", "b", "a"}
z = x.issubset(y)
print(z)  # True
print(x <= y)  # True

x = {"a", "b", "c"}
y = {"f", "e", "d", "c", "b"}
z = x.issubset(y)
print(z)  # False
print(x <= y)  # False
```

- `set.issuperset(set)`用于判断集合是不是包含其他集合，如果是则返回 True，否则返回 False。
- `set1 >= set2` 判断集合是不是包含其他集合，如果是则返回 True，否则返回 False。

【例子】
```python
x = {"f", "e", "d", "c", "b", "a"}
y = {"a", "b", "c"}
z = x.issuperset(y)
print(z)  # True
print(x >= y)  # True

x = {"f", "e", "d", "c", "b"}
y = {"a", "b", "c"}
z = x.issuperset(y)
print(z)  # False
print(x >= y)  # False
```

- `set.isdisjoint(set)` 用于判断两个集合是不是不相交，如果是返回 True，否则返回 False。

【例子】
```python
x = {"f", "e", "d", "c", "b"}
y = {"a", "b", "c"}
z = x.isdisjoint(y)
print(z)  # False

x = {"f", "e", "d", "m", "g"}
y = {"a", "b", "c"}
z = x.isdisjoint(y)
print(z)  # True
```

## 4. 集合的转换

【例子】
```python
se = set(range(4))
li = list(se)
tu = tuple(se)

print(se, type(se))  # {0, 1, 2, 3} <class 'set'>
print(li, type(li))  # [0, 1, 2, 3] <class 'list'>
print(tu, type(tu))  # (0, 1, 2, 3) <class 'tuple'>
```

## 5. 不可变集合

Python 提供了不能改变元素的集合的实现版本，即不能增加或删除元素，类型名叫`frozenset`。需要注意的是`frozenset`仍然可以进行集合操作，只是不能用带有`update`的方法。

- `frozenset([iterable])` 返回一个冻结的集合，冻结后集合不能再添加或删除任何元素。

【例子】
```python
a = frozenset(range(10))  # 生成一个新的不可变集合
print(a)  
# frozenset({0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9})

b = frozenset('lsgogroup')
print(b)  
# frozenset({'g', 's', 'p', 'r', 'u', 'o', 'l'})
```



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**参考文献**：
- https://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html
- https://www.bilibili.com/video/av4050443
- https://mp.weixin.qq.com/s/DZ589xEbOQ2QLtiq8mP1qQ

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**练习题**：

1. 怎么表示只包含⼀个数字1的元组。
2. 创建一个空集合，增加 {‘x’,‘y’,‘z’} 三个元素。
3. 列表['A', 'B', 'A', 'B']去重。
4. 求两个集合{6, 7, 8}，{7, 8, 9}中不重复的元素（差集指的是两个集合交集外的部分）。
5. 求{'A', 'B', 'C'}中元素在 {'B', 'C', 'D'}中出现的次数。