Python基本語法_集合set/frozenset_內建方法詳解

發表於2017-04-07

Python

前言

集合是一種組合型的資料型別，分為可變的set和不可變的frozenset。

軟體環境

系統
- UbuntuKylin 14.04
軟體
- Python 2.7.3
- IPython 4.0.0

可變集合Set

集合set是一種無序的、唯一的的元素集，與數學中集合的概念類似，可對其進行交、並、差、補等邏輯運算。不支援索引、切片等序列操作，但仍支援成員關係運算子in-not in、推導式等操作。在特定的場合中可以體現出非常優秀的執行效率。

set()函式建立集合

set(iterable) -> new set object
其中iterable可以是List、Tuple、Dictionary。但是為dict時，只會獲取提Key作為set的元素。

In [12]: s = set([1,2,3])

In [13]: s
Out[13]: {1, 2, 3}

In [14]: type(s)
Out[14]: set

In [141]: s2 = set('jmilk')

In [142]: s2
Out[142]: {'i', 'j', 'k', 'l', 'm'}

In [12]: s = set([1,2,3])

In [13]: s

Out[13]: {1, 2, 3}

In [14]: type(s)

Out[14]: set

In [141]: s2 = set('jmilk')

In [142]: s2

Out[142]: {'i', 'j', 'k', 'l', 'm'}

注意：set()函式只能接受迭代器(String、Tuple、List、Dict、set)作為引數。

In [180]: s1 = set(1)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-180-8804a520da97> in <module>()
----> 1 s1 = set(1)

TypeError: 'int' object is not iterable

In [180]: s1 = set(1)

---------------------------------------------------------------------------

TypeError Traceback (most recent call last)

<ipython-input-180-8804a520da97> in <module>()

----> 1 s1 = set(1)

TypeError: 'int' object is not iterable

傳遞一個非迭代器引數時會報錯。

建立空集合

set() -> new empty set object
通過上面的例子，可見set型別資料和dict型別一樣也是使用{}來標識，但是需要注意的是：dict型別可以使用dic = {}來建立一個空字典，set型別卻不能，只能通過s = set()來建立。

In [15]: s = set()

In [16]: s
Out[16]: set()

In [17]: d = {}

In [18]: d
Out[18]: {}

In [20]: type(s),type(d)
Out[20]: (set, dict)

In [15]: s = set()

In [16]: s

Out[16]: set()

In [17]: d = {}

In [18]: d

Out[18]: {}

In [20]: type(s),type(d)

Out[20]: (set, dict)

注意：因為set()是一個可變的集合，其元素的數量是不固定的，所以有add()、remove()方法。但也因為其可變性所以set()型別的物件沒有雜湊值(雜湊值)，同時也不能作為dict物件的key和其他set物件的元素。
雜湊值：將長度不一的輸入資料來源，通過演算法轉換為長度一致的資料輸出，以此來提高查詢速度。
MD5：對檔案或者資料來源(字串、數值)進行計算後得到一個固定的值，用來驗證檔案或資料來源是否被篡改。一般用於檔案的數字簽名。

集合元素的唯一性

無論是set還是frozenset中的元素都是唯一的，會自動合併重疊元素。

In [17]: li = [1,2,3,1,1,2,'a','b','a']

In [18]: s1 = set(li)

In [19]: s2 = frozenset(li)

In [20]: s1,s2
Out[20]: ({1, 2, 3, 'a', 'b'}, frozenset({1, 2, 3, 'a', 'b'}))

In [17]: li = [1,2,3,1,1,2,'a','b','a']

In [18]: s1 = set(li)

In [19]: s2 = frozenset(li)

In [20]: s1,s2

Out[20]: ({1, 2, 3, 'a', 'b'}, frozenset({1, 2, 3, 'a', 'b'}))

集合推導式

由一個迭代器推倒出一個新的集合。

In [175]: set(x**2 for x in range(1,6) if x < 4)
Out[175]: {1, 4, 9}

1 2	In [175]: set(x**2 for x in range(1,6) if x < 4) Out[175]: {1, 4, 9}

set型別物件的內建方法

add()增加一個元素

add(…)
Add an element to a set.
This has no effect if the element is already present.
增加一個元素到set物件中，如果這個元素已經存在，則沒有效果。

In [41]: s1 = set(range(10))

In [42]: s1
Out[42]: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [43]: s1.add(10)

In [44]: s1
Out[44]: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

In [41]: s1 = set(range(10))

In [42]: s1

Out[42]: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [43]: s1.add(10)

In [44]: s1

Out[44]: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

remove()刪除一個元素

remove(…)
Remove an element from a set; it must be a member.
If the element is not a member, raise a KeyError.
指定刪除set物件中的一個元素，如果集合中沒有這個元素，則返回一個錯誤。

In [47]: s1
Out[47]: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

In [48]: s1.remove(0)

In [49]: s1
Out[49]: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

In [47]: s1

Out[47]: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

In [48]: s1.remove(0)

In [49]: s1

Out[49]: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

一次只能刪除i個元素。

pop()隨機刪除並返回一個元素

pop(…)
Remove and return an arbitrary set element.
Raises KeyError if the set is empty.
隨機刪除並返回一個集合中的元素，若集合為空，則返回一個錯誤。

In [65]: s2 = set(['j','m','i','l','k'])

In [66]: s2.pop()
Out[66]: 'i'

In [67]: s2.pop()
Out[67]: 'k'

In [65]: s2 = set(['j','m','i','l','k'])

In [66]: s2.pop()

Out[66]: 'i'

In [67]: s2.pop()

Out[67]: 'k'

discard()刪除一個元素

discard(…)
Remove an element from a set if it is a member.
If the element is not a member, do nothing.
指定刪除集合中的一個元素，若沒有這個元素，則do nothing。

In [90]: s1
Out[90]: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [91]: s1.discard(1)

In [92]: s1
Out[92]: {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [93]: s1.discard('abc')

In [94]: s1
Out[94]: {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [90]: s1

Out[90]: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [91]: s1.discard(1)

In [92]: s1

Out[92]: {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [93]: s1.discard('abc')

In [94]: s1

Out[94]: {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

clear()

clear(…)
Remove all elements from this set.
清空一個集合中的所有元素

In [94]: s1
Out[94]: {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [95]: s1.clear()

In [96]: s1
Out[96]: set()

In [94]: s1

Out[94]: {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

In [95]: s1.clear()

In [96]: s1

Out[96]: set()

注意：上面列出的函式都是可變型別set物件獨有的函式，除此之外還有一些set和frozenset共有的內建函式，我們後面再介紹。

不可變集合Frozenset

frozenset凍結集合，即不可變集合。frozenset的元素是固定的，一旦建立後就無法增加、刪除和修改。其最大的優點是使用hash演算法實現，所以執行速度快，而且frozenset可以作為dict字典的Key，也可以成為其他集合的元素。

frozenset()建立一個frozenset集合

frozenset(object)
frozenset() -> empty frozenset object
frozenset(iterable) -> frozenset object
Build an immutable unordered collection of unique elements.
建立的固定的無序集合

In [108]: f1 = frozenset()    #空的frozenset集合

In [109]: f2 = frozenset([1,2,3,'JMilk'])

In [110]: f1,f2
Out[110]: (frozenset(), frozenset({1, 2, 3, 'JMilk'}))

In [108]: f1 = frozenset() #空的frozenset集合

In [109]: f2 = frozenset([1,2,3,'JMilk'])

In [110]: f1,f2

Out[110]: (frozenset(), frozenset({1, 2, 3, 'JMilk'}))

set能夠與frozenset作比較

In [4]: s1 = set([1,2,3])

In [5]: s2 = frozenset([1,2,3])

In [6]: s1 == s2
Out[6]: True

In [4]: s1 = set([1,2,3])

In [5]: s2 = frozenset([1,2,3])

In [6]: s1 == s2

Out[6]: True

set和frozenset的混合運算

兩種型別集合之間的混合運算會返回第一個操作元素的型別。

In [12]: s1 = set([1,2,3])

In [13]: s2 = frozenset([2,3,4])

In [14]: s3 = s1 | s2

In [15]: s3,type(s3)
Out[15]: ({1, 2, 3, 4}, set)

In [12]: s1 = set([1,2,3])

In [13]: s2 = frozenset([2,3,4])

In [14]: s3 = s1 | s2

In [15]: s3,type(s3)

Out[15]: ({1, 2, 3, 4}, set)

frozenset集合作為dic的key

In [138]: f = frozenset(['name'])

In [139]: dic = {f:'Jmilk'}

In [140]: dic
Out[140]: {frozenset({'name'}): 'Jmilk'}

In [138]: f = frozenset(['name'])

In [139]: dic = {f:'Jmilk'}

In [140]: dic

Out[140]: {frozenset({'name'}): 'Jmilk'}

set集合不可以作為Dictionary的Key：

In [144]: s1 = set(['JMilk'])

In [145]: dic = {s1:'name'}
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-145-a2aec7bb3b32> in <module>()
----> 1 dic = {s1:'name'}

TypeError: unhashable type: 'set'  #不具有hash

In [144]: s1 = set(['JMilk'])

In [145]: dic = {s1:'name'}

---------------------------------------------------------------------------

TypeError Traceback (most recent call last)

<ipython-input-145-a2aec7bb3b32> in <module>()

----> 1 dic = {s1:'name'}

TypeError: unhashable type: 'set' #不具有hash

set、frozenset共有的內建函式

set與frozenset型別的集合都支援集合之間的比較、交、並、差操作，類似資料的集合關係比較。但是需要注意的是：因為frozenset是不可變集合，所以下列函式中帶有’_update’關鍵字的函式，frozenset都不可以呼叫。
NOTE: 帶有 _update 的函式，使用原位操作的方法實現，擁有更低的資源消耗。但是這樣的話，函式是沒有返回值的，即不能將結果賦值給一個新的變數。

intersection()、intersection_update()求交集

intersection(…)
Return the intersection of two or more sets as a new set.
返回一個由若干個集合經過交集運算後得到的新交集，可以傳入多個迭代器型別的引數。即可以傳遞Tuple、List、、String、Dictionary、Set等型別引數。

集合之間求交集

In [59]: s1
Out[59]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [60]: s2
Out[60]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [61]: s3 = set([1,3,8,9,10,'d''e','f'])

In [62]: s4 = s1.intersection(s2,s3)

In [63]: s4
Out[63]: {3}

In [59]: s1

Out[59]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [60]: s2

Out[60]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [61]: s3 = set([1,3,8,9,10,'d''e','f'])

In [62]: s4 = s1.intersection(s2,s3)

In [63]: s4

Out[63]: {3}

注意：也可以使用邏輯與運算子 ‘&’

In [28]: s3 = s1 & s2

In [29]: s3
Out[29]: {3, 'b'}

In [28]: s3 = s1 & s2

In [29]: s3

Out[29]: {3, 'b'}

集合和列表求交集

In [64]: li
Out[64]: [1, 2, 3, 1, 1, 2, 'a', 'b', 'a']

In [65]: s4 = s1.intersection(li)

In [66]: s4
Out[66]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [64]: li

Out[64]: [1, 2, 3, 1, 1, 2, 'a', 'b', 'a']

In [65]: s4 = s1.intersection(li)

In [66]: s4

Out[66]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

集合和元組求交集

In [67]: tup = (2,'a','c')

In [68]: s4 = s1.intersection(tup)

In [69]: s4
Out[69]: {2, 'a'}

In [67]: tup = (2,'a','c')

In [68]: s4 = s1.intersection(tup)

In [69]: s4

Out[69]: {2, 'a'}

集合和字串求交集

注意：只能以String中的字元進行相交運算，不能與String的數字做運算。

In [70]: str = '123abc'

In [71]: s4 = s1.intersection(str)

In [72]: s4
Out[72]: {'a', 'b'}

In [79]: s1
Out[79]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [70]: str = '123abc'

In [71]: s4 = s1.intersection(str)

In [72]: s4

Out[72]: {'a', 'b'}

In [79]: s1

Out[79]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

集合和字典求交集

注意：只能與字典中的Key進行相交運算。

In [79]: s1
Out[79]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [80]: dic = {1:'name',2:'age'}

In [81]: s4 = s1.intersection(dic)

In [82]: s4
Out[82]: {1, 2}

In [79]: s1

Out[79]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [80]: dic = {1:'name',2:'age'}

In [81]: s4 = s1.intersection(dic)

In [82]: s4

Out[82]: {1, 2}

intersection()與intersection_update()的區別

intersection_update(…)
Update a set with the intersection of itself and another.
更新一個經過相交後的集合給自己。
注意：當我們希望將兩個物件相交後的結果更新給其中一個操作物件時，建議使用intersection_update()函式，這個函式使用原位操作的方法實現，擁有更低的資源消耗。但是intersection_update()函式是沒有返回值的，即不能將結果賦值給一個新的變數。

In [94]: s1
Out[94]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [95]: s2
Out[95]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [96]: s1.intersection_update(s2)

In [97]: s1
Out[97]: {3, 'b'}

In [94]: s1

Out[94]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [95]: s2

Out[95]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [96]: s1.intersection_update(s2)

In [97]: s1

Out[97]: {3, 'b'}

union()、update()求並集

與intersection()一樣，可以傳遞不同的迭代器型別引數。

union() 返回並集

union(…)
Return the union of sets as a new set.

In [108]: s4
Out[108]: {1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 'a', 'b', 'c', 'd', 'de', 'f'}

1 2	In [108]: s4 Out[108]: {1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 'a', 'b', 'c', 'd', 'de', 'f'}

注意：可以使用邏輯或運算子 ‘|’

In [109]: s4 = s1 | s2 | s3

In [110]: s4
Out[110]: {1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 'a', 'b', 'c', 'd', 'de', 'f'}

In [109]: s4 = s1 | s2 | s3

In [110]: s4

Out[110]: {1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 'a', 'b', 'c', 'd', 'de', 'f'}

update()更新並集

update(…)
Update a set with the union of itself and others.
update()方法沒有返回值。


In [111]: s1.update(s2,s3)

In [112]: s1
Out[112]: {1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 'a', 'b', 'c', 'd', 'de', 'f'}

In [111]: s1.update(s2,s3)

In [112]: s1

Out[112]: {1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 'a', 'b', 'c', 'd', 'de', 'f'}

difference()、difference_update()求差

difference()

difference(…)
Return the difference of two or more sets as a new set.
返回由一個集合中不存在於其他若干個集合的元素組成的新集合。

In [122]: s1
Out[122]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [123]: s2
Out[123]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [124]: s3 = s1.difference(s2)

In [125]: s3
Out[125]: {1, 2, 'a'}

In [122]: s1

Out[122]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [123]: s2

Out[123]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [124]: s3 = s1.difference(s2)

In [125]: s3

Out[125]: {1, 2, 'a'}

注意：可以使用算術運算子減 ‘-‘

In [126]: s3 = s1 - s2

In [127]: s3
Out[127]: {1, 2, 'a'}

In [126]: s3 = s1 - s2

In [127]: s3

Out[127]: {1, 2, 'a'}

difference_update()

difference_update(…)
Remove all elements of another set from this set.
更新原來集合。

In [130]: s1.difference_update(s2)

In [131]: s1
Out[131]: {1, 2, 'a'}

In [130]: s1.difference_update(s2)

In [131]: s1

Out[131]: {1, 2, 'a'}

symmetric_difference()、symmetric_difference_update()求集合彼此之差的並集

symmetric_difference()

symmetric_difference(…)
Return the symmetric difference of two sets as a new set.
即返回(set1 – set2)|(set2 – set1)的結果

In [138]: s1
Out[138]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [139]: s2
Out[139]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [140]: s3 = s1.symmetric_difference(s2)

In [141]: s3
Out[141]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

In [138]: s1

Out[138]: {1, 2, 3, 'a', 'b'}

In [139]: s2

Out[139]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [140]: s3 = s1.symmetric_difference(s2)

In [141]: s3

Out[141]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

等效於：

In [147]: s1 - s2
Out[147]: {1, 2, 'a'}

In [148]: s2 - s1
Out[148]: {4, 5, 'c', 'd'}

In [144]: s3 = (s1 - s2)|(s2 - s1)

In [145]: s3
Out[145]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

In [147]: s1 - s2

Out[147]: {1, 2, 'a'}

In [148]: s2 - s1

Out[148]: {4, 5, 'c', 'd'}

In [144]: s3 = (s1 - s2)|(s2 - s1)

In [145]: s3

Out[145]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

注意：可以使用^來代替

In [142]: s3 = s1 ^ s2

In [143]: s3
Out[143]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

In [142]: s3 = s1 ^ s2

In [143]: s3

Out[143]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

symmetric_difference_update()

symmetric_difference_update(…)
Update a set with the symmetric difference of itself and another.

In [150]: s1.symmetric_difference_update(s2)

In [151]: s1
Out[151]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

In [150]: s1.symmetric_difference_update(s2)

In [151]: s1

Out[151]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

集合間的關係

相等：只有每一個一個set都互相是另一個set的子集時，這兩個set才相等。
小於(set1包含於set2)：只有當第一個set1是另一個set2的子集，別且兩個set不相等時，第一個set1小於第二個set2。
大於(set1包含set2)：只有第一個set1是第二個set2的超集、並且兩者不相等時，第一個set2大於第二個set2。

isdisjoint()兩個集合不相交

isdisjoint(…)
Return True if two sets have a null intersection.
即set1 & set2 == set() 時，為True

In [155]: s1
Out[155]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

In [156]: s2
Out[156]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [158]: (s1 - s2) & s2 == set()
Out[158]: True

In [159]: s2.isdisjoint(s1-s2)
Out[159]: True

In [155]: s1

Out[155]: {1, 2, 4, 5, 'a', 'c', 'd'}

In [156]: s2

Out[156]: {3, 4, 5, 'b', 'c', 'd'}

In [158]: (s1 - s2) & s2 == set()

Out[158]: True

In [159]: s2.isdisjoint(s1-s2)

Out[159]: True

issuperset()一個集合包含另一個集合

issuperset(…)
Report whether this set contains another set.

In [169]: s1
Out[169]: {0, 1, 2}

In [170]: s2
Out[170]: {0, 1, 2, 3, 4}

In [172]: s2.issuperset(s1)
Out[172]: True

In [169]: s1

Out[169]: {0, 1, 2}

In [170]: s2

Out[170]: {0, 1, 2, 3, 4}

In [172]: s2.issuperset(s1)

Out[172]: True

s2大於s1

issubset()一個集合包含於另一個集合

issubset(…)
Report whether another set contains this set.

In [169]: s1
Out[169]: {0, 1, 2}

In [170]: s2
Out[170]: {0, 1, 2, 3, 4}

In [171]: s1.issubset(s2)
Out[171]: True

In [169]: s1

Out[169]: {0, 1, 2}

In [170]: s2

Out[170]: {0, 1, 2, 3, 4}

In [171]: s1.issubset(s2)

Out[171]: True

s1被s2包含

集合的資料型別轉換

主要轉換為序列型別。

In [1]: set1 = set(range(5))

In [2]: li = list(set1)

In [3]: tup = tuple(set1)

In [4]: string = str(set1)

In [5]: li,tup,string
Out[5]: ([0, 1, 2, 3, 4], (0, 1, 2, 3, 4), 'set([0, 1, 2, 3, 4])')

In [1]: set1 = set(range(5))

In [2]: li = list(set1)

In [3]: tup = tuple(set1)

In [4]: string = str(set1)

In [5]: li,tup,string

Out[5]: ([0, 1, 2, 3, 4], (0, 1, 2, 3, 4), 'set([0, 1, 2, 3, 4])')

最後

集合是一個非常有意思的資料結構，他或許不被經常使用，但是在比較嚴格的執行環境下，集合是一個非常好的選擇。

請使用手機”掃一掃”x

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前言

軟體環境

可變集合Set

set()函式建立集合

建立空集合

集合元素的唯一性

集合推導式

set型別物件的內建方法

add()增加一個元素

remove()刪除一個元素

pop()隨機刪除並返回一個元素

discard()刪除一個元素

clear()

不可變集合Frozenset

frozenset()建立一個frozenset集合

set能夠與frozenset作比較

set和frozenset的混合運算

frozenset集合作為dic的key

set、frozenset共有的內建函式

intersection()、intersection_update()求交集

集合之間求交集

集合和列表求交集

集合和元組求交集

集合和字串求交集

集合和字典求交集

intersection()與intersection_update()的區別

union()、update()求並集

union() 返回並集

update()更新並集

difference()、difference_update()求差

difference()

difference_update()

symmetric_difference()、symmetric_difference_update()求集合彼此之差的並集

symmetric_difference()

symmetric_difference_update()

集合間的關係

isdisjoint()兩個集合不相交

issuperset()一個集合包含另一個集合

issubset()一個集合包含於另一個集合

集合的資料型別轉換

最後

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