6.2　集合

Python中的集合（set）與數學中的集合概念類似，也是用于保存不重復的元素。它有可變集合（set）和不可變集合（frozenset）兩種。其中，本節所要介紹的set集合是無序可變序列，而另一種在本書中不做介紹。在形式上，集合的所有元素都放在一對大括號“{}”中，兩個相鄰元素間使用逗號“,”分隔。集合最好的應用就是去重，因為集合中的每個元素都是唯一的。

集合最常用的操作就是創建集合，以及集合的添加、刪除、交集、并集和差集等運算，下面分別進行介紹。

6.2.1　創建集合

在Python中提供了兩種創建集合的方法，一種是直接使用“{}”創建；另一種是通過set()函數將列表、元組等可迭代對象轉換為集合。筆者推薦使用第二種方法。下面分別進行介紹。

1．直接使用“{}”創建

在Python中，創建set集合也可以像列表、元組和字典一樣，直接將集合賦值給變量，從而實現創建集合，即直接使用大括號“{}”創建。語法格式如下：

    setname = {element 1,element 2,element 3,...,element n}

其中，setname表示集合的名稱，可以是任何符合Python命名規則的標識符；element 1、element 2、element 3、element n表示集合中的元素，個數沒有限制，并且只要是Python支持的數據類型就可以。

例如，下面的每行代碼都可以創建一個集合。

01  set1 = {'水瓶座','射手座','雙魚座','雙子座'}
02  set2 = {3,1,4,1,5,9,2,6}
03  set3 = {'Python', 28, ('人生苦短', '我用Python')}

上面的代碼將創建以下集合。

    {'水瓶座', '雙子座', '雙魚座', '射手座'}
    {1, 2, 3, 4, 5, 6, 9}
    {'Python', ('人生苦短', '我用Python'), 28}

場景模擬：某大學的學生選課系統，可選語言有Python和C語言?，F創建兩個集合分別保存選擇Python語言的學生名字和選擇C語言的學生名字。

【例6.4】　創建保存學生選課信息的集合。（實例位置：資源包\TM\sl\06\04）

在IDLE中創建一個名稱為section_create.py的文件，然后在該文件中定義兩個包括4個元素的集合，再輸出這兩個集合，代碼如下：

運行代碼后，將顯示如圖6.7所示的結果。

圖6.7　創建集合

2．使用set()函數創建

在Python中，可以使用set()函數將列表、元組等其他可迭代對象轉換為集合。set()函數的語法格式如下：

    setname = set(iteration)

參數說明如下：

　setname：表示集合名稱；

　iteration：表示要轉換為集合的可迭代對象，可以是列表、元組、range對象等。另外，也可以是字符串，如果是字符串，返回的集合將是包含全部不重復字符的集合。

例如，下面的每行代碼都可以創建一個集合。

01  set1 = set("命運給予我們的不是失望之酒，而是機會之杯。")
02  set2 = set([1.414,1.732,3.14159,2.236])
03  set3 = set(('人生苦短', '我用Python'))

上面的代碼將創建以下集合。

    {'不', '的', '望', '是', '給', '，', '我', '。', '酒', '會', '杯', '運', '們', '予', '而', '失', '機', '命', '之'}
    {1.414, 2.236, 3.14159, 1.732}
    {'人生苦短', '我用Python'}

從上面創建的集合結果中可以看出，在創建集合時，如果出現了重復元素，那么將只保留一個，例如在第一個集合中的“是”和“之”都只保留了一個。

下面將實例6.4修改為使用set()函數創建保存學生選課信息的集合。修改后的代碼如下：

執行結果如圖6.7所示。

6.2.2　向集合中添加和刪除元素

集合是可變序列，所以在創建集合后，還可以對其添加或者刪除元素。下面分別進行介紹。

1．向集合中添加元素

向集合中添加元素可以使用add()方法實現。它的語法格式如下：

    setname.add(element)

其中，setname表示要添加元素的集合；element表示要添加的元素內容。這里只能使用字符串、數字及布爾類型的True或者False等，不能使用列表、元組等可迭代對象。

例如，定義一個保存明日科技零基礎學系列圖片名字的集合，然后向該集合中添加一個剛剛上市的圖書名字，代碼如下：

01  mr = set(['零基礎學Java','零基礎學Android','零基礎學C語言','零基礎學C#','零基礎學PHP'])
02  mr.add('零基礎學Python')  # 添加一個元素
03  print(mr)

上面的代碼運行后，將輸出以下集合。

    {'零基礎學PHP', '零基礎學Android', '零基礎學C#', '零基礎學C語言', '零基礎學Python', '零基礎學Java'}

2．從集合中刪除元素

在Python中，可以使用del命令刪除整個集合，也可以使用集合的pop()方法或者remove()方法刪除一個元素，或者使用集合對象的clear()方法清空集合，即刪除集合中的全部元素，使其變為空集合。

例如，下面的代碼將分別實現從集合中刪除指定元素、刪除一個元素和清空集合。

上面的代碼運行后，將輸出以下內容。

    使用remove()方法移除指定元素后： {'零基礎學Android', '零基礎學PHP', '零基礎學C語言', '零基礎學Java', '零
    基礎學C#'}
    使用pop()方法移除一個元素后： {'零基礎學PHP', '零基礎學C語言', '零基礎學Java', '零基礎學C#'}
    使用clear()方法清空集合后： set()

注意

使用集合的remove()方法時，如果指定的內容不存在，將拋出如圖6.8所示的異常。所以在移除指定元素前，最好先判斷其是否存在。要判斷指定的內容是否存在，可以使用in關鍵字實現。例如，使用“'零語'in c”可以判斷在c集合中是否存在“零語”。

圖6.8　從集合中移除的元素不存在時拋出異常

場景模擬：仍然是某大學的學生選課系統，聽說連小學生都學Python，“零語”同學決定放棄學習C語言，改為學習Python。

【例6.5】　學生更改所選課程。（實例位置：資源包\TM\sl\06\05）

在IDLE中創建一個名稱為section_add.py的文件，然后在該文件中定義一個包括4個元素的集合，并且應用add()函數向該集合中添加一個元素，再定義一個包括4個元素的集合，并且應用remove()方法從該集合中刪除指定的元素，最后輸出這兩個集合，代碼如下：

運行代碼后，將顯示如圖6.9所示的結果。

圖6.9　向集合中添加和刪除元素

6.2.3　集合的交集、并集和差集運算

集合最常用的操作就是進行交集、并集、差集和對稱差集運算。進行交集運算時使用“&”符號；進行并集運算時使用“｜”符號；進行差集運算時使用“-”符號，進行對稱差集運算時使用“^”符號。下面通過一個具體的實例演示如何對集合進行交集、并集和差集運算。

場景模擬：仍然是某大學的學生選課系統，學生選課完畢后，老師要對選課結果進行統計。這時，需要知道哪些學生既選擇了Python語言又選擇了C語言，參與選課的全部學生，以及選擇了Python語言但沒有選擇C語言的學生。

【例6.6】　對選課集合進行交集、并集和差集運算。（實例位置：資源包\TM\sl\06\06）

在IDLE中創建一個名稱為section_operate.py的文件，然后在該文件中定義兩個包括4個元素的集合，再根據需要對兩個集合進行交集、并集和差集運算，并輸出運算結果，代碼如下：

在上面的代碼中，為了獲取既選擇了Python語言又選擇C語言的學生名字，對兩個集合進行交集運算；為了獲取參與選課的全部學生名字，對兩個集合進行并集運算；為了獲取選擇了Python語言但沒有選擇C語言的學生名字，對兩個集合進行差集運算。

運行代碼后，將顯示如圖6.10所示的結果。

圖6.10　對選課集合進行交集、并集和差集運算