数据类型之集合

在python中集合分两种:

• set: 可变集合
• fronzenset: 不可变集合

集合的特点:

• 无序，非线性结构，不可以索引
• 不重复，常用于去重
• 可迭代
• 元素必须是可hash的，即不可变类型，包括嵌套数据结构中的元素
• 通过hash table实现，查询速度极快，可以高效地判断元素是否存在于某个集合
• 集合很消耗内存

线性结构的查询时间复杂度是O(n)，即随着数据规模的增大而耗时增加。set和dict通过hash table实现，时间复杂度是O(1)，查询时间与数据规模无关。

创建一个set。注意:创建一个空集合必须使用set()而不是{}，{}用来创建一个空字典

s1 = set('abcde')
s2 = set(['a','b','c','d','e'])
s3 = {'a','b', 'c', 'd', 'e'}
print(s1)
print(s2)
print(s3)
# {'c', 'a', 'e', 'd', 'b'}
# {'c', 'a', 'e', 'd', 'b'}
# {'c', 'a', 'e', 'd', 'b'}

创建一个frozenset

s4 = frozenset('abcde')
print(s4)
# frozenset({'c', 'a', 'e', 'd', 'b'})

集合运算

s5 = set('cefxyz')

# 并集(合集)，相加
print(s1 | s5)
# 这里可以传递一个或多个iterable，返回一个新的集合
print(s1.union(s5))
# 'z', 'd', 'f', 'c', 'x', 'a', 'e', 'b', 'y'}

# 并等
s1 |= s5
print(s1)
# {'c', 'd', 'e', 'z', 'b', 'f', 'a', 'y', 'x'}
# 这里也可以传递一个或者多个iterable，不同的是这里是就地修改
s1.update('opq')
print((s1))
# {'o', 'a', 'm', 'd', 'c', 'b', 'e', 'q', 'p'}

# 交集，公共部分
print(s1 & s5)
print(s1.intersection(s5))
# {'c', 'e'}

# 交等
s1 &= s5
print(s1)
print(s1.intersection_update('opq'))
# {'c', 'e'}

# 差集，相减
print(s1 - s5)
print(s1.difference(s5))
# {'b', 'a', 'd'}

# 差等
s1 -= s5
print(s1)
s1.difference_update(s5)
# {'b', 'a', 'd'}

# 对称差集，并集减去交集
print(s1 ^ s5)
print(s1.symmetric_difference(s5))
# {'x', 'a', 'b', 'z', 'y', 'd', 'f'}

# 对称差等
s1 ^= s5
print(s1)
s1.symmetric_difference_update(s5)
# {'x', 'a', 'b', 'z', 'y', 'd', 'f'}

对于两个集合A和B，如果A是B的子集，且A不等于B，那么A就是B的真子集，B是A的真超集。

判断一个集合是否是另一个集合的子集

s6 = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'}
print(s1.issubset(s6))
# True
print(s1 <= s6)
# True

# 判断真子集
print(s1 < s6)
# True

判断一个集合是否是另一个集合的超集(父集)

print(s6.issuperset(s1))
# True
print(s6 >= s1)
# True

# 判断真超集
print(s6 > s1)
# True

判断两个集合是否没有交集

print(s1.isdisjoint(s6))
# False

添加一个元素

s1.add('m')
print((s1))
# {'a', 'c', 'e', 'b', 'm', 'd'}

删除一个元素

# 对于remove()方法，如果元素不存在将抛出KeyError异常
s1.remove('a')
print((s1))
# {'p', 'e', 'c', 'd', 'm', 'o', 'q', 'b'}

# discard()方法同样用来删除一个元素，不过元素不存在时不做任何操作，并且不会抛出异常
s1.discard('b')
print(s1)
# {'q', 'd', 'o', 'e', 'p', 'c', 'm'}

# pop()删除任意一个元素并返回它的值，如果集合为空将抛出KeyError异常
res = s1.pop()
print(res)
# d

参考：
https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#set-types-set-frozenset
http://www.runoob.com/python3/python3-set.html
https://zh.wikipedia.org/wiki/集合_(数学)