第九章集合 | AI大学堂

我们先来一起复习下上一关元组的内容：

今天我们来学习集合。

集合是无序元素的集合，集合中的元素不可重复，并且创建完成后，其中的元素不可更改。但是整个集合是可以更改的，我们可以向其增加元素，也可以从中删除元素。也就是说，我们无法修改集合中的元素，但是我们可以对整个集合进行添加或者是删除等更改的操作。

集合的创建非常简单，只需要将以逗号分隔的元素放在花括号 {} 中，{元素1,元素2,元素3,...,元素n}。

# 1 集合创建

不知道大家是否有个武侠梦呢，我从小就喜欢看武侠小说，以及根据小说改编的各种电视剧，最爱的就是气度翩翩的赵敏，黎姿版的赵敏真的是一眸一笑深入人心…啧啧啧，有些跑偏，还不小心暴露了年纪，我们还是回到课程中来。

现在呢，我们来创建一个名为 novels 的集合，集合中的元素为武侠小说的名称，让我们在集合的世界里畅游武侠江湖！

novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels)

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集合中的元素不可重复，如果有重复元素，重复的元素将被忽略。

novels = {'飞狐外传', '飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels)

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我们看到集合中有两个元素 '飞狐外传'，但是打印的集合中，只显示一个飞狐外传，集合中的第二个元素 '飞狐外传' 被认定为是重复元素，被忽略，没有显示。

# 2 集合访问

我们在介绍集合时，提到了集合中的元素是无序的！（列表、元组都是有序的哦）

元素的顺序主要应用在索引中，集合中的元素是无序的，也就无法应用索引进行访问了。

那么访问集合中的元素可以通过哪些方式呢？

我们可以通过 for 循环来遍历集合的元素，另外，还可以使用 in 关键字来判断集合中是否存在某个元素。

我们首先来看通过 for 循环遍历集合的元素。

# 2.1 `for` 循环

novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

for novel in novels:
    print(novel)

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# 2.2 `in`

使用 in 关键字来判断集合中是否存在某个元素，如果元素在集合内，返回 True，如果元素不在集合内，返回 False，运行下方语句：

novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print('鸳鸯刀' in novels)
print('越女剑' in novels)

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鸳鸯刀在集合中，因此返回 True；越女剑不在集合中，返回 False。

# 3 集合修改

我们也可以对整个集合进行一些修改。

# 3.1 `add() and update()`

add() 和 update() 都可用于向集合添加元素。

语法规则为：集合名.add(元素名)、集合名.update({元素1,元素2,...,元素n})

我们看到 add() 和 update() 的一个区别是 add() 添加的是一个元素；update() 添加的是集合或者是列表，添加的是多个元素，我们一起来运行下方语句：

novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记'}

novels.add('笑傲江湖')
print(novels)
novels.add('书剑恩仇录')
print(novels)
novels.add('神雕侠侣')
print(novels)

novels.update({'侠客行', '倚天屠龙记'})  # update 的参数为集合
print(novels)
novels.update(['碧血剑', '鸳鸯刀'])
print(novels)  # update 的参数为列表

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我们看到执行 add() 和 update() 的语句后，在集合结尾处添加了相应的元素。

# 3.2 `discard() and remove()`

除了可以对整个集合添加元素，我们还可以删除集合中的元素。

discard() 和 remove() 用于从集合中删除元素。

语法规则为：集合名.discard()、集合名.remove()。这两个函数的区别在于，从集合中删除一个不存在的元素时，discard() 不会执行任何操作，而 remove() 会抛出一个异常。

# 3.2.1 删除存在的元素

我们首先看一下删除存在的元素，discard() 和 remove()的使用是一样的，结果也是一样的，运行下方语句：

novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

novels.discard('飞狐外传')
print(novels)
novels.remove('雪山飞狐')
print(novels)

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# 3.2.2 删除不存在的元素

对于删除不存在的元素，discard() 不会执行任何操作，而 remove() 会抛出一个异常，运行下方语句：

novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

novels.discard('越女剑')  # 不会执行任何操作
print(novels)

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novels = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

novels.remove('越女剑')  # 会抛出异常
print(novels)

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我们看到 discard() 不会执行任何操作，而 remove() 会抛出一个异常。

大家在删除集合中的元素时，要灵活掌握这些方法哦！

# 4 集合操作

我们在数学中，也学习到了集合的相关概念，在数学中，我们可以对集合进行一系列的操作，比如并集、交集和差集。Python 中的集合，我们也可以做相应的操作，实现 Python 集合的并集、交集和差集。

我们先一起来看下 Python 中集合的并集：

# 4.1 并集

在数学中，关于并集的定义是：给定两个集合A，B，把他们所有的元素合并在一起组成的集合，叫做集合 A 与集合 B 的并集，记作 A∪B，读作 A 并 B。

Python 中的并集也是一个含义，将集合 A 和集合 B 的所有元素合并在一起，就组成了集合 A 和集合 B 的并集。Python 中，实现集合并集可以使用 union() 和 | 操作符。

# 4.1.1 `union()`

我们先来看下使用 union() 实现集合的并集，语法规则为：集合1.union(集合2)，运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1.union(novels_2))
print(novels_2.union(novels_1))

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我们看到，通过 union() 实现了集合 novels_1 和集合 novels_2 的并集。

# 4.1.2 `|`

也可以使用 | 对两个集合进行并集的运算，语法规则为 集合1|集合2，运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1 | novels_2)

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# 4.2 交集

我们继续一起来看交集：

A，B 是两个集合，由所有属于集合 A 且属于集合 B 的元素所组成的集合，叫做集合 A 与集合 B 的交集（intersection），记作 A∩B。我们使用 intersection() 和 & 实现不同集合间的交集。

# 4.2.1 `intersection()`

可以实现集合 A 和集合 B 的交集运算，语法规则是 集合1.intersection(集合2)，运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1.intersection(novels_2))
print(novels_2.intersection(novels_1))

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# 4.2.2 `&`

& 也可以实现集合 A 和集合 B 的交集运算，语法规则是 集合1 & 集合2，运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1 & novels_2)

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我们看到打印出了两个集合间的交集。

# 4.3 差集

集合 A 和集合 B 中，只属于其中一个集合，不属于另一个集合的元素。比如属于集合 A 不属于集合 B 的元素集合，或者是属于集合 B 不属于集合 A 的元素集合。

# 4.3.1 `difference()`

我们可以使用 difference() 来实现差集的运算，语法规则为集合1.difference(集合2)：即实现属于集合 1 不属于集合 2 的差集，我们一起运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1.difference(novels_2))
print(novels_2.difference(novels_1))

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当集合 novels_1 在 difference() 之前时，打印的是属于集合 novels_1 不属于集合 novels_2 的元素集合，集合 novels_2 在 difference() 之前时，打印的是属于集合 novels_2 不属于集合 novels_1 的元素集合。

# 4.3.2 `-`

我们可以使用-来实现差集的运算，语法规则为 集合1-集合2：即实现属于集合 1 不属于集合 2 的差集，我们一起运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1 - novels_2)
print(novels_2 - novels_1)

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# 4.4 对称差集

对称差集就是属于集合 A，不属于集合 B 的以及属于集合 B 不属于集合 A 的元素集合，就是集合 A 与集合 B 的并集减去集合 A 与集合 B 的交集。

# 4.4.1 `symmetric_difference()`

我们可以使用 symmetric_difference() 来实现对称差集的运算，语法规则是：集合1.symmetric_difference(集合2)，一起来运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1.symmetric_difference(novels_2))
print(novels_2.symmetric_difference(novels_1))

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# 4.4.2 `^`

我们可以使用 ^ 来实现对称差集的运算，语法规则是：集合1^集合2，一起来运行下方语句：

novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖'}
novels_2 = {'鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}

print(novels_1 ^ novels_2)
print(novels_2 ^ novels_1)

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# 5 总结

今天的介绍就到这里了，我们一起看下本关总结：

# 6 练习题

求集合 novels_1 = {'飞狐外传', '雪山飞狐', '连城诀', '天龙八部', '射雕英雄传', '白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录'}和novels_2 = {'白马啸西风', '鹿鼎记', '笑傲江湖', '书剑恩仇录', '神雕侠侣', '侠客行', '倚天屠龙记', '碧血剑', '鸳鸯刀'}的并集，交集，差集和对称差集。

# 1 集合创建

# 2 集合访问

# 2.1 for 循环

# 2.2 in

# 3 集合修改

# 3.1 add() and update()

# 3.2 discard() and remove()

# 3.2.1 删除存在的元素

# 3.2.2 删除不存在的元素

# 4 集合操作

# 4.1 并集

# 4.1.1 union()

# 4.1.2 |

# 4.2 交集

# 4.2.1 intersection()

# 4.2.2 &

# 4.3 差集

# 4.3.1 difference()

# 4.3.2 -

# 4.4 对称差集

# 4.4.1 symmetric_difference()

# 4.4.2 ^

# 5 总结

# 6 练习题

# 2.1 `for` 循环

# 2.2 `in`

# 3.1 `add() and update()`

# 3.2 `discard() and remove()`

# 4.1.1 `union()`

# 4.1.2 `|`

# 4.2.1 `intersection()`

# 4.2.2 `&`

# 4.3.1 `difference()`

# 4.3.2 `-`

# 4.4.1 `symmetric_difference()`

# 4.4.2 `^`