一文掌握Python集合的语法与应用
6.1 基本概念
Python语言中的集合是无序的、可变的容器类对象，所有元素放在一对大括号中，元素之间使用逗号分隔，同一个集合内的每个元素都是唯一的，不允许重复。
集合中只能包含数字、字符串、元组等不可变类型或可哈希的数据，不能包含列表、字典、集合等可变类型或不可哈希的数据，包含列表等可变类型数据的元组也不能作为集合的元素。
集合中的元素是无序的，元素存储顺序和添加顺序并不一致，先放入集合的元素不一定存储在前面。集合中的元素不存在“位置”或“索引”的概念，不支持使用下标直接访问指定位置上的元素，不支持使用切片访问其中的元素，也不支持使用random中的choice()函数从集合中随机选取元素，但支持使用random模块中的sample()函数随机选取部分元素。
6.2 集合创建与删除
除了把若干可哈希对象放在一对大括号内创建集合，也可以使用set()函数将列表、元组、字符串、range对象等其他可迭代对象转换为集合，如果原来的数据中存在重复元素，在转换为集合的时候只保留一个，自动去除重复元素。如果原序列或可迭代对象中有可变类型的数据，无法转换成为集合，抛出TypeError异常并提示对象不可哈希。当不再使用某个集合时，可以使用del语句删除整个集合。下面的代码演示了创建集合的不同形式和方法。
6.3 集合常用方法
Python内置集合类set支持内置函数len()、max()、min()、sum()、sorted()、map()、filter()、enumerate()、all()、any()等内置函数和并集运算符“|”、交集运算符“&”、差集运算符“-”、对称差集运算符“^”、成员测试运算符“in”、同一性测试运算符“is”，不支持内置函数reversed()，相关内置函数的介绍详见本书第2章。另外，set类自身还提供了大量方法，如表6-1所示。
表6-1 Python内置集合类提供的方法
方法 | 功能简介 |
|---|---|
add(...) | 往当前集合中增加一个可哈希元素，如果集合中已经存在该元素，直接忽略该操作，如果参数不可哈希，抛出TypeError异常并提示参数不可哈希。该方法没有返回值 |
clear() | 删除当前集合对象中所有元素，没有返回值 |
copy() | 返回当前集合对象的浅复制 |
difference(...) | 接收一个或多个集合（或其他可迭代对象），返回当前集合对象与所有参数对象的差集，功能类似于差集运算符- |
difference_update(...) | 接收一个或多个集合（或其他可迭代对象），从当前集合中删除所有参数对象中的元素，对当前集合进行更新，该方法没有返回值，功能类似于运算符-= |
discard(...) | 接收一个可哈希对象作为参数，从当前集合中删除该元素，如果参数元素不在当前集合中则直接忽略该操作。该方法没有返回值 |
intersection(...) | 接收一个或多个集合对象（或其他可迭代对象），返回当前集合与所有参数对象的交集，功能类似于交集运算符& |
intersection_update(...) | 接收一个或多个集合（或其他可迭代对象），使用当前集合与所有参数对象的交集更新当前集合对象，功能类似于运算符&= |
isdisjoint(...) | 接收一个集合（或其他可迭代对象），如果当前集合与参数对象的交集为空则返回True |
issubset(...) | 接收一个集合（或其他可迭代对象），测试当前集合是否为参数对象的子集，是则返回True，否则返回False，等价于关系运算符<= |
issuperset(...) | 接收一个集合（或其他可迭代对象），测试当前集合是否为参数对象的超集，是则返回True，否则返回False，等价于关系运算符>= |
pop() | 不接收参数，删除并返回当前集合中的任意一个元素，如果当前集合为空则抛出KeyError异常 |
remove(...) | 从当前集合中删除一个元素，如果参数指定的元素不在集合中，抛出KeyError异常 |
symmetric_difference(...) | 接收一个集合（或其他可迭代对象），返回当前集合与参数对象的对称差集，等价于对称差集运算符^ |
symmetric_difference_update(...) | 接收一个集合（或其他可迭代对象），使用当前集合与参数对象的对称差集更新当前集合，等价于运算符^= |
union(...) | 接收一个或多个集合（或其他可迭代对象），返回当前集合与所有参数对象的并集，功能类似于并集运算符| |
update(...) | 接收一个或多个集合（或其他可迭代对象），把参数对象中所有元素添加到当前集合对象中，没有返回值 |
6.3.1 原地增加/删除集合元素
集合方法add()、update()可以用于向集合中添加新元素，difference_update()、intersection_update()、pop()、remove()、symmetric_difference_update()、clear()可以用于删除集合中的元素，这些方法都是对集合对象原地进行修改。下面的代码演示了部分方法的用法。
6.3.2 计算交集/并集/差集/对称差集返回新集合
集合方法difference()、intersection()、union()分别用来返回当前集合与另外一个或多个集合（或其他可迭代对象）的差集、交集、并集，方法symmetric_difference()用来返回当前集合与另外一个集合（或其他可迭代对象）的对称差集。下面的代码演示了这几个方法的用法。
6.3.3 集合测试
集合方法issubset()、issuperset()、isdisjoint()分别用来测试当前集合是否为另一个集合的子集、是否为另一个集合的超集、是否与另一个集合不相邻（或交集是否为空）。下面的代码演示了这几个方法的用法。
6.4 综合例题解析
例6-1 编写程序，求解买啤酒问题。一位酒商共有5桶葡萄酒和1桶啤酒，6个桶的容量分别为30升、32升、36升、40升和62升，并且只卖整桶酒，不零卖。第一位顾客买走了2整桶葡萄酒，第二位顾客买走的葡萄酒是第一位顾客的2倍。计算有多少升啤酒。
解析：逐个遍历每一桶并假设是啤酒，从剩余几桶中任选两桶并假设是第一位顾客购买的葡萄酒的数量，如果这两桶啤酒恰好是剩余几桶总容量的三分之一，说明本次假设的啤酒是正确的。
例6-2 编写程序，输入包含任意数据的列表，检查列表中数据的重复情况。如果列表内所有元素都是一样的，输出“完全重复”；如果列表内所有元素都互相不一样，输出“完全不重复”；否则输出“部分重复”。
解析：利用集合能够自动去除重复的特点，把列表转换为集合，然后比较列表和集合的长度。如果二者相等，表示原列表中的数据无重复；如果转换为集合后只有一个元素，表示原列表中的数据是完全重复的；如果转换为集合后数据数量减少但没有减少为1，说明原列表中的数据有一部分是重复的。
