[Python编程] Python3 集合

对于 Python 初学者来说，掌握常用的数据结构是提升编程能力的关键。集合（set）作为 Python 中独特的数据结构，凭借 “无序不重复” 的特性，在去重、关系运算等场景中发挥着重要作用。

一、什么是 Python3 集合？

简单来说，Python3 集合（set）是一个无序的、不包含重复元素的序列。它就像一个 “去重容器”，自动过滤重复数据，同时支持交集、并集、差集等数学中的集合运算，非常适合处理需要 “唯一性” 或 “关系判断” 的问题。

比如统计用户输入的不重复关键词、判断两个列表的共同元素等场景，用集合处理会比列表更高效。

二、如何创建 Python3 集合？

创建集合有两种常用方式：用大括号{}直接创建，或用set()函数从其他数据结构（如列表、元组）转换而来。

1️⃣方式 1：大括号{}创建

直接在大括号中填入元素，元素之间用逗号分隔即可。
注意：大括号{}也用于创建字典，但字典是 “键值对” 形式（如{key: value}），而集合只有 “元素”，这点要区分开。

python

运行

# 用大括号创建集合
set1 = {1, 2, 3, 4}
# 打印集合类型，确认是set
print(type(set1))  # 输出：<class 'set'>

2️⃣方式 2：set()函数创建

如果已有列表、元组等数据，可通过set()函数将其转换为集合，同时自动去除重复元素。

python

运行

# 从列表创建集合（列表中有重复元素）
list1 = [4, 5, 6, 7, 7]  # 列表中的7重复
set2 = set(list1)
print(set2)  # 输出：{4, 5, 6, 7}（重复的7被自动删除）
print(type(set2))  # 输出：<class 'set'>

3️⃣关键特性：自动去重

集合最核心的特性之一就是 “不允许重复元素”，无论创建时是否包含重复值，最终都会被合并为唯一元素。

python

运行

# 示例：统计购物篮中的不重复水果
basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
# 转换为集合，自动去重
unique_fruits = set(basket)
print(unique_fruits)  # 输出：{'apple', 'orange', 'pear', 'banana'}

三、Python3 集合的基本操作

掌握集合的 “增、删、查、清空” 等基本操作，是使用集合的基础。以下是最常用的 5 种基本操作：

1️⃣添加元素

有两种添加元素的方法，适用于不同场景：

• s.add(x)：向集合s中添加单个元素x。如果x已存在，不会报错，也不会重复添加。
• s.update(x)：向集合s中添加多个元素，x可以是列表、元组、字典或另一个集合（会自动提取元素）。

python

运行

set1 = {1, 2, 3, 4}
# 1. add() 添加单个元素
set1.add(5)
print(set1)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5}# 2. update() 添加多个元素（这里添加一个集合）
set1.update({6, 7, 8})
print(set1)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}# update() 也支持列表
set1.update([9, 10])
print(set1)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

2️⃣移除元素

移除元素有 3 种常用方法，核心区别在于 “元素不存在时是否报错”：

• s.remove(x)：删除集合s中的元素x。如果x不存在，会直接报错（初学者需注意）。
• s.discard(x)：删除集合s中的元素x。如果x不存在，不会报错（更安全，推荐优先使用）。
• s.pop()：随机删除集合中的一个元素（因为集合无序，无法指定删除位置），返回被删除的元素。

python

运行

set1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
# 1. remove() 删除存在的元素
set1.remove(2)
print(set1)  # 输出：{1, 3, 4, 5, 6, 7, 8}# 2. discard() 删除不存在的元素（不报错）
set1.discard(9)  # 9不在集合中，无报错，集合不变
print(set1)  # 输出：{1, 3, 4, 5, 6, 7, 8}# 3. pop() 随机删除一个元素
deleted_element = set1.pop()
print("被删除的元素：", deleted_element)  # 输出可能是1（随机）
print(set1)  # 输出：{3, 4, 5, 6, 7, 8}（假设删除了1）

3️⃣计算集合元素个数

用len(s)函数即可获取集合s中元素的数量，用法和列表、字符串一致。

python

运行

set1 = {1, 2, 3, 4}
print(len(set1))  # 输出：4

4️⃣清空集合

用s.clear()可以清空集合中的所有元素，清空后集合变为空集合（表示为set()，而非{}，因为{}代表空字典）。

python

运行

set1 = {1, 2, 3, 4}
set1.clear()
print(set1)  # 输出：set()

5️⃣判断元素是否存在

用x in s判断元素x是否在集合s中，返回True（存在）或False（不存在），效率比列表的in操作更高。

python

运行

set1 = {1, 2, 3, 4}
print(2 in set1)  # 输出：True
print(5 in set1)  # 输出：False

四、Python3 集合的内置方法（全解析）

除了基本操作，集合还提供了丰富的内置方法，用于实现交集、并集、子集判断等功能。下表整理了所有常用内置方法，包含功能说明和简单示例：

方法名	功能说明	示例（以set_a = {1,2,3}, set_b = {3,4,5}为例）
add(x)	向集合添加单个元素x	set_a.add(4) → {1,2,3,4}
clear()	清空集合所有元素，变为空集合	set_a.clear() → set()
copy()	拷贝一个新集合（浅拷贝，修改新集合不影响原集合）	new_set = set_a.copy() → {1,2,3}
difference(set2)	返回差集：原集合有、但set2没有的元素（原集合不变）	set_a.difference(set_b) → {1,2}
difference_update(set2)	原地差集：删除原集合中与set2相同的元素（原集合被修改）	set_a.difference_update(set_b) → set_a变为{1,2}
discard(x)	删除元素x，不存在则不报错	set_a.discard(5) → set_a仍为{1,2,3}
intersection(set2)	返回交集：原集合和set2都有的元素	set_a.intersection(set_b) → {3}
isdisjoint(set2)	判断两个集合是否 “无交集”，无交集返回True，有则返回False	set_a.isdisjoint(set_b) → False（有交集 3）
issubset(set2)	判断原集合是否是set2的子集（原集合所有元素都在set2中）	set_a.issubset({1,2,3,4}) → True
issuperset(set2)	判断原集合是否是set2的超集（set2所有元素都在原集合中）	set_a.issuperset({1,2}) → True
pop()	随机删除一个元素并返回该元素	set_a.pop() → 可能返回 1，set_a变为{2,3}
remove(x)	删除元素x，不存在则报错	set_a.remove(5) → 报错（KeyError）
symmetric_difference(set2)	返回对称差集：只在原集合或只在set2中的元素（无交集元素）	set_a.symmetric_difference(set_b) → {1,2,4,5}
symmetric_difference_update(set2)	原地对称差集：原集合变为对称差集元素（原集合被修改）	set_a.symmetric_difference_update(set_b) → set_a变为{1,2,4,5}
union(set2)	返回并集：原集合和set2的所有不重复元素	set_a.union(set_b) → {1,2,3,4,5}
update(x)	向集合添加多个元素，x可是列表、元组、集合等	set_a.update([4,5]) → {1,2,3,4,5}
len(s)	（函数，非方法）返回集合元素个数	len(set_a) → 3

五、初学者常见问题 & 注意事项

1. 空集合的创建：不能用{}创建空集合（{}是空字典），必须用set()。
   错误：empty_set = {}（类型是 dict）；正确：empty_set = set()（类型是 set）。

2. remove() vs discard()：删除元素时，优先用discard()，避免因元素不存在导致报错；如果确认元素一定存在，可用remove()。

3. 集合的无序性：集合没有索引，不能通过set[0]这样的方式访问元素，只能通过in判断存在性或for循环遍历。

4. 元素类型限制：集合的元素必须是 “不可变类型”（如整数、字符串、元组），不能是列表、字典等可变类型（会报错）。
   错误：set1 = {[1,2], 3}（列表是可变类型）；正确：set1 = {(1,2), 3}（元组是不可变类型）。

总结

Python3 集合是一种 “高效去重 + 关系运算” 的工具，核心特性是无序、不重复。本文从定义、创建、基本操作到内置方法，覆盖了集合的所有重点知识，尤其适合初学者入门。