终于弄懂了Python集合的基本操作

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大数据张老师 2024-11-13 15:40:21 ©著作权

文章标签 python Python集合 Python程序设计操作符集合运算 文章分类 HarmonyOS 后端开发

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集合的基本操作

在 Python 编程中，集合是一种独特的数据结构，具有不重复和无序的特性。集合不仅提供了灵活的元素存储方式，还支持多种基本操作，使得我们能够轻松地对集合中的元素进行管理。接下来，我们将详细讲解集合的基本操作，包括元素的添加、删除、成员测试以及集合运算等。

1. 添加元素

在集合中，添加元素是一个非常常见且简单的操作。我们可以使用 add() 方法将单个元素添加到集合中。如果尝试添加一个已经存在于集合中的元素，该操作不会产生任何变化，确保集合中的元素始终保持唯一性。示例如下：

# 创建一个空集合
my_set = set()

# 使用 add() 方法添加元素
my_set.add(1)
my_set.add(2)
my_set.add(3)

print(my_set)  # 输出: {1, 2, 3}

在这个示例中，我们首先创建了一个空集合 my_set，然后逐个通过 add() 方法添加元素。需要注意的是，如果添加一个已存在的元素，例如再次添加 2，集合的内容不会变化：

my_set.add(2)  # 尝试添加重复元素
print(my_set)  # 输出: {1, 2, 3}，集合保持不变

这种特性使得集合特别适合用于需要唯一性的数据存储场景。

2. 删除元素

集合中的元素可以通过 remove() 或 discard() 方法进行删除。两者的主要区别在于，remove() 方法在试图删除一个不存在于集合中的元素时会引发 KeyError，而 discard() 方法则不会，因此在使用时，discard() 方法更加安全。以下是两者的用法示例：

# 使用 remove() 删除元素
my_set.remove(2)
print(my_set)  # 输出: {1, 3}

# 尝试删除一个不存在的元素（会引发错误）
# my_set.remove(2)  # Uncommenting this line will raise KeyError

# 使用 discard() 删除元素
my_set.discard(3)
print(my_set)  # 输出: {1}

# 尝试删除一个不存在的元素（不会引发错误）
my_set.discard(2)  # 不会有任何变化，也不会报错
print(my_set)  # 输出: {1}

3. 清空集合

如果我们需要清空集合中的所有元素，可以使用 clear() 方法。此方法会将集合中的所有元素删除，使其变为空集合，这在需要重新使用集合时非常实用：

my_set.clear()
print(my_set)  # 输出: set()，表示集合已清空

4. 成员测试

集合提供了高效的成员测试功能，我们可以使用 in 关键字快速检查某个元素是否存在于集合中。这种操作在处理大量数据时非常高效，能够迅速判断某个元素是否在集合中：

my_set = {1, 2, 3}
print(1 in my_set)  # 输出: True，表示元素1在集合中
print(4 in my_set)  # 输出: False，表示元素4不在集合中

这种成员测试的高效性使得集合在数据查找和过滤方面特别有用。

5. 集合运算

集合还支持多种集合运算，使得我们可以进行丰富的数据分析。以下是一些常见的集合运算：

并集：通过 | 操作符或 union() 方法，获取两个集合的并集，即包含所有元素的集合。

set_a = {1, 2, 3}
set_b = {3, 4, 5}
union_set = set_a | set_b  # 使用 | 操作符
print(union_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}

# 或者使用 union() 方法
union_set = set_a.union(set_b)
print(union_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}

交集：使用 & 操作符或 intersection() 方法，获取两个集合的交集，即只包含同时存在于两个集合中的元素。

intersection_set = set_a & set_b  # 使用 & 操作符
print(intersection_set)  # 输出: {3}

# 或者使用 intersection() 方法
intersection_set = set_a.intersection(set_b)
print(intersection_set)  # 输出: {3}

差集：使用 - 操作符或 difference() 方法，获取一个集合中存在而另一个集合中不存在的元素。

difference_set = set_a - set_b  # 使用 - 操作符
print(difference_set)  # 输出: {1, 2}

# 或者使用 difference() 方法
difference_set = set_a.difference(set_b)
print(difference_set)  # 输出: {1, 2}

对称差集：使用 ^ 操作符或 symmetric_difference() 方法，获取只存在于一个集合中而不存在于另一个集合中的元素。

symmetric_difference_set = set_a ^ set_b  # 使用 ^ 操作符
print(symmetric_difference_set)  # 输出: {1, 2, 4, 5}

# 或者使用 symmetric_difference() 方法
symmetric_difference_set = set_a.symmetric_difference(set_b)
print(symmetric_difference_set)  # 输出: {1, 2, 4, 5}