Python数据结构-集合的创建及使用

本文作者：田志凡

文字编辑：周聪聪

技术总编：张学人

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在Python语言中，基本的数据结构有列表list、元组tuple、字典dict、集合set等。在本篇推文中，我们将介绍“集合”的创建和使用。集合是任意不重复的、无序的元素的集，这些元素可以是数字，字符串或元组等。

集合的创建

（1）直接创建，将集合中的元素放置在{}中，以逗号分隔，如下：

a={'Stata club','爬虫俱乐部',6,6,6}
print(a)

type(a) #查看a的类型

可以看出创建的a为集合，其中重复的元素6自动保留一个，这些不重复的元素是无序的，每次运行程序，集合print出来的顺序也会不一致。

（2）使用set()函数或forzenset()函数来分别创建可变的集合和不可变的集合（不可变集合，无法对其中的元素进行添加、删除、更新等）。如下：

b=set(['Stata club','爬虫俱乐部',6,6,6])
c=frozenset(['Stata club','爬虫俱乐部',6,6,6])

注意，上述两种方式均可以创建集合，但是对于空集合的创建要使用set函数，因为a={}创建的是空字典，而不是空集合。

集合的运算

（1）单个集合，可以对其中的元素进行添加（add）、删除（remove）、更新（update）、弹出（pop）等操作。如下：

增加元素

d=set(['Stata club','爬虫俱乐部',6,6,6])
d.add(789)
print(d)

如上，元素789被增加到集合d中了。

删除元素

d.remove(6)
print(d)

如上，集合d中的元素6被删除了。

更新元素

d.update([123,456,789])
print(d)

如上，集合d中更新了其中没有的元素123，456。

除列表外，任意序列数据也可被update接收，如下：

d.update("ABC")
print(d)

如上，字母A，B，C被更新到集合d中了。

弹出元素

d.pop()
print(d)

pop()中为空，表示从集合中弹出一个元素，并将此元素从集合中删除。如下，我们运行“弹出”命令，集合中的元素“A”被弹出，且从集合d中删除。

由于集合中的元素是无序的，每次运行程序，弹出的元素也是不确定的。

（2）多个集合，则可以进行取并集（union）、取交集（intersection）、取差集（difference）、判断包含关系等操作，这些集合的运算和数学上的概念一致，具体操作如下：

首先，我们创建4个集合a，b，c，d，然后对这四个集合进行演示。

a={1,2,3}
b={2,3,4,5}
c={3,4,5,6}
d={1,2,3,4,5,6}

取并集

集合a与b取并集，可选下述两种方法之一：

a.union(b) #集合a与b取并集
a|b #集合a与b取并集

集合a与b与c取并集

a.union(b).union(c) #集合a与b与c取并集
a|b|c #集合a与b与c取并集

取交集

集合a与b取交集

a.intersection(b) #集合a与b取交集
a&b

多个集合同取交集，在intersection或&后面添加集合名即可。

取差集

a.difference(b) #集合a中有，而b中没有的元素
a-b #集合a中有，而b中没有的元素

b.difference(a) #集合b中有，而a中没有的元素
b-a #集合b中有，而a中没有的元素

取对称差集

a.symmetric_difference(b) #集合a和b的并集中,去除两集合相交的部分
a^b #集合a和b的并集中,去除两集合相交的部分

包含关系判断

a.issubset(b) #判断集合a是否是集合b的子集

该行代码运行之后，返回一个布尔值，如下：False表示否，即a不是b的子集。

此外，还可以直接使用比较运算符来直接判断，如下：

a<=b #判断集合a是否是集合b的子集
a<=a
a<=d

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集合的使用案例：生成不重复的随机数

集合中最重要的一个特点就是其中的元素互不相同，在使用随机函数生成随机数的过程中，有可能生成重复的随机数。随机函数与集合相结合，将每一个生成的随机数添加到集合中，来剔除重复的随机数，这样便可以生成没有重复数值的随机数序列。

如下程序，生成10个[1,100]之间，不重复的随机整数。

import random
set_a = set([]) #生成空集合set_a
i=len(set_a)  #集合set_a中包含的元素个数
N=10  #生成随机数的个数
while i<N: #当集合中元素的个数少于我们要生成的随机数数量时
    number=random.randint(1,100) #生成[1,100]之间的随机整数
    set_a.add(number) #将随机整数number增加到集合中去
    i=len(set_a)
print(set_a)
sorted(set_a)

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