集合(1) · 零基礎學python（第二版）

回顧一下已經學過的數據類型:int/str/bool/list/dict/tuple 還真的不少了. 不過,python是一個發展的語言,沒準以后還出別的呢.看官可能有疑問了,出了這么多的數據類型,我也記不住呀,特別是里面還有不少方法. 不要擔心記不住,你只要記住愛因斯坦說的就好了. > 愛因斯坦在美國演講，有人問：“你可記得聲音的速度是多少？你如何記下許多東西？” > > 愛因斯坦輕松答道：“聲音的速度是多少，我必須查辭典才能回答。因為我從來不記在辭典上已經印著的東西，我的記憶力是用來記憶書本上沒有的東西。” 多么霸氣的回答,這回答不僅僅霸氣,更告訴我們一種方法:只要能夠通過某種方法查找到的,就不需要記憶. 那么,上面那么多數據類型及其各種方法,都不需要記憶了,因為它們都可以通過下述方法但不限于這些方法查到(這句話的邏輯還是比較嚴密的,包括但不限于...) * 交互模式下用dir()或者help() * google(不推薦Xdu,原因自己體會啦) 在已經學過的數據類型中： * 能夠索引的，如list/str，其中的元素可以重復 * 可變的，如list/dict，即其中的元素/鍵值對可以原地修改 * 不可變的，如str/int，即不能進行原地修改 * 無索引序列的，如dict，即其中的元素（鍵值對）沒有排列順序現在要介紹另外一種類型的數據，英文是set，翻譯過來叫做“集合”。它的特點是：有的可變，有的不可變；元素無次序，不可重復。 ## [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/118.md#創建set)創建set tuple算是list和str的雜合(雜交的都有自己的優勢,上一節的末后已經顯示了),那么set則可以堪稱是list和dict的雜合. set擁有類似dict的特點:可以用{}花括號來定義；其中的元素沒有序列,也就是是非序列類型的數據;而且,set中的元素不可重復,這就類似dict的鍵. set也有一點list的特點:有一種集合可以原處修改. 下面通過實驗,進一步理解創建set的方法: ~~~ >>> s1 = set("qiwsir") >>> s1 set(['q', 'i', 's', 'r', 'w']) ~~~ 把str中的字符拆解開,形成set.特別注意觀察:qiwsir中有兩個i，但是在s1中,只有一個i,也就是集合中元素不能重復。 ~~~ >>> s2 = set([123,"google","face","book","facebook","book"]) >>> s2 set(['facebook', 123, 'google', 'book', 'face']) ~~~ 在創建集合的時候，如果發現了重復的元素，就會過濾一下，剩下不重復的。而且，從s2的創建可以看出，查看結果是顯示的元素順序排列與開始建立是不同，完全是隨意顯示的，這說明集合中的元素沒有序列。 ~~~ >>> s3 = {"facebook",123} #通過{}直接創建 >>> s3 set([123, 'facebook']) ~~~ 除了用`set()`來創建集合。還可以使用`{}`的方式，但是這種方式不提倡使用，因為在某些情況下，python搞不清楚是字典還是集合。看看下面的探討就發現問題了。 ~~~ >>> s3 = {"facebook",[1,2,'a'],{"name":"python","lang":"english"},123} Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unhashable type: 'dict' >>> s3 = {"facebook",[1,2],123} Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unhashable type: 'list' ~~~ 從上述實驗中,可以看出,通過{}無法創建含有list/dict元素的set. 認真閱讀報錯信息，有這樣的詞匯：“unhashable”，在理解這個詞之前，先看它的反義詞“hashable”，很多時候翻譯為“可哈希”，其實它有一個不是音譯的名詞“散列”，這個在[《字典(1)》](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/116.md)中有說明。網上搜一下，有不少文章對這個進行詮釋。如果我們簡單點理解，某數據“不可哈希”(unhashable)就是其可變，如list/dict，都能原地修改，就是unhashable。否則，不可變的，類似str那樣不能原地修改，就是hashable（可哈希）的。對于前面已經提到的字典，其鍵必須是hashable數據，即不可變的。現在遇到的集合，其元素也要是“可哈希”的。上面例子中，試圖將字典、列表作為元素的元素，就報錯了。而且報錯信息中明確告知list/dict是不可哈希類型，言外之意，里面的元素都應該是可哈希類型。繼續探索一個情況: ~~~ >>> s1 set(['q', 'i', 's', 'r', 'w']) >>> s1[1] = "I" Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'set' object does not support item assignment ~~~ 這里報錯，進一步說明集合沒有序列，不能用索引方式對其進行修改。 ~~~ >>> s1 set(['q', 'i', 's', 'r', 'w']) >>> lst = list(s1) >>> lst ['q', 'i', 's', 'r', 'w'] >>> lst[1] = "I" >>> lst ['q', 'I', 's', 'r', 'w'] ~~~ 分別用`list()`和`set()`能夠實現兩種數據類型之間的轉化。特別說明，利用`set()`建立起來的集合是可變集合，可變集合都是unhashable類型的。 ## [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/118.md#set的方法)set的方法還是用前面已經介紹過多次的自學方法,把set的有關內置函數找出來,看看都可以對set做什么操作. ~~~ >>> dir(set) ['__and__', '__class__', '__cmp__', '__contains__', '__delattr__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__iand__', '__init__', '__ior__', '__isub__', '__iter__', '__ixor__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__or__', '__rand__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__ror__', '__rsub__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__xor__', 'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update'] ~~~ 為了看的清楚,我把雙劃線__開始的先刪除掉(后面我們會有專題講述這些): > 'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update' 然后用help()可以找到每個函數的具體使用方法,下面列幾個例子: ### [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/118.md#add-update)add, update ~~~ >>> help(set.add) Help on method_descriptor: add(...) Add an element to a set. This has no effect if the element is already present. ~~~ 下面在交互模式這個最好的實驗室里面做實驗: ~~~ >>> a_set = {} #我想當然地認為這樣也可以建立一個set >>> a_set.add("qiwsir") #報錯.看看錯誤信息,居然告訴我dict沒有add.我分明建立的是set呀. Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'dict' object has no attribute 'add' >>> type(a_set) #type之后發現,計算機認為我建立的是一個dict <type 'dict'> ~~~ 特別說明一下,{}這個東西,在dict和set中都用.但是,如上面的方法建立的是dict,不是set.這是python規定的.要建立set,只能用前面介紹的方法了. ~~~ >>> a_set = {'a','i'} #這回就是set了吧 >>> type(a_set) <type 'set'> #果然 >>> a_set.add("qiwsir") #增加一個元素 >>> a_set #原處修改,即原來的a_set引用對象已經改變 set(['i', 'a', 'qiwsir']) >>> b_set = set("python") >>> type(b_set) <type 'set'> >>> b_set set(['h', 'o', 'n', 'p', 't', 'y']) >>> b_set.add("qiwsir") >>> b_set set(['h', 'o', 'n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y']) >>> b_set.add([1,2,3]) #報錯.list是不可哈希的，集合中的元素應該是hashable類型。 Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unhashable type: 'list' >>> b_set.add('[1,2,3]') #可以這樣! >>> b_set set(['[1,2,3]', 'h', 'o', 'n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y']) ~~~ 除了上面的增加元素方法之外,還能夠從另外一個set中合并過來元素,方法是set.update(s2) ~~~ >>> help(set.update) update(...) Update a set with the union of itself and others. >>> s1 set(['a', 'b']) >>> s2 set(['github', 'qiwsir']) >>> s1.update(s2) #把s2的元素并入到s1中. >>> s1 #s1的引用對象修改 set(['a', 'qiwsir', 'b', 'github']) >>> s2 #s2的未變 set(['github', 'qiwsir']) ~~~ ### [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/118.md#pop-remove-discard-clear)pop, remove, discard, clear ~~~ >>> help(set.pop) pop(...) Remove and return an arbitrary set element. Raises KeyError if the set is empty. >>> b_set set(['[1,2,3]', 'h', 'o', 'n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y']) >>> b_set.pop() #從set中任意選一個刪除,并返回該值 '[1,2,3]' >>> b_set.pop() 'h' >>> b_set.pop() 'o' >>> b_set set(['n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y']) >>> b_set.pop("n") #如果要指定刪除某個元素,報錯了. Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: pop() takes no arguments (1 given) ~~~ set.pop()是從set中任意選一個元素,刪除并將這個值返回.但是,不能指定刪除某個元素.報錯信息中就告訴我們了,pop()不能有參數.此外,如果set是空的了,也報錯.這條是幫助信息告訴我們的,看官可以試試. 要刪除指定的元素,怎么辦? ~~~ >>> help(set.remove) remove(...) Remove an element from a set; it must be a member. If the element is not a member, raise a KeyError. ~~~ `set.remove(obj)`中的obj,必須是set中的元素,否則就報錯.試一試: ~~~ >>> a_set set(['i', 'a', 'qiwsir']) >>> a_set.remove("i") >>> a_set set(['a', 'qiwsir']) >>> a_set.remove("w") Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> KeyError: 'w' ~~~ 跟remove(obj)類似的還有一個discard(obj): ~~~ >>> help(set.discard) discard(...) Remove an element from a set if it is a member. If the element is not a member, do nothing. ~~~ 與`help(set.remove)`的信息對比,看看有什么不同.discard(obj)中的obj如果是set中的元素,就刪除,如果不是,就什么也不做,do nothing.新聞就要對比著看才有意思呢.這里也一樣. ~~~ >>> a_set.discard('a') >>> a_set set(['qiwsir']) >>> a_set.discard('b') >>> ~~~ 在刪除上還有一個絕殺,就是set.clear(),它的功能是:Remove all elements from this set.(看官自己在交互模式下help(set.clear)) ~~~ >>> a_set set(['qiwsir']) >>> a_set.clear() >>> a_set set([]) >>> bool(a_set) #空了,bool一下返回False. False ~~~ ## [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/118.md#知識)知識集合,也是一個數學概念(以下定義來自[維基百科](http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%86%E5%90%88_%28%E6%95%B0%E5%AD%A6%29)) > 集合（或簡稱集）是基本的數學概念，它是集合論的研究對象。最簡單的說法，即是在最原始的集合論─樸素集合論─中的定義，集合就是“一堆東西”。集合里的“東西”，叫作元素。若然 x 是集合 A 的元素，記作 x ∈ A。 > > 集合是現代數學中一個重要的基本概念。集合論的基本理論直到十九世紀末才被創立，現在已經是數學教育中一個普遍存在的部分，在小學時就開始學習了。這里對被數學家們稱為“直觀的”或“樸素的”集合論進行一個簡短而基本的介紹；更詳細的分析可見樸素集合論。對集合進行嚴格的公理推導可見公理化集合論。在計算機中,集合是什么呢?同樣來自[維基百科](http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%86%E5%90%88_%28%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%A7%91%E5%AD%A6%29),這么說的: > 在計算機科學中，集合是一組可變數量的數據項（也可能是0個）的組合，這些數據項可能共享某些特征，需要以某種操作方式一起進行操作。一般來講，這些數據項的類型是相同的，或基類相同（若使用的語言支持繼承）。列表（或數組）通常不被認為是集合，因為其大小固定，但事實上它常常在實現中作為某些形式的集合使用。 > > 集合的種類包括列表，集，多重集，樹和圖。枚舉類型可以是列表或集。不管是否明白,貌似很厲害呀. 是的,所以本講僅僅是對集合有一個入門.關于集合的更多操作如運算/比較等,還沒有涉及呢.