Python 集合速查：去重、并交差运算一文掌握

在 Python 的数据结构中，集合（set）常常被忽视，但它在数据去重、数学运算以及快速查找方面有着不可替代的优势。本文将通过示例快速带你掌握集合的常见操作与应用场景，让你在学习和面试中都能从容应对。

一、什么是集合？

集合（set） 是一种 无序、去重、可变 的数据结构。

使用花括号 {} 或 set() 定义，元素必须是不可变对象（如数字、字符串、元组）。

定义集合

s1 = {1, 2, 3, 3, 4}

print(s1) # {1, 2, 3, 4} 自动去重

s2 = set([1, 2, 2, 3])

print(s2) # {1, 2, 3}

二、集合的常用操作

1. 增删改查

s = {1, 2, 3}

2. 添加元素

s.add(4)          

print(s) # {1, 2, 3, 4}

 

3. 移除元素（remove 不存在会报错）

s.remove(2)       

print(s) # {1, 3, 4}

4. 安全移除（discard 不存在也不会报错）

s.discard(10)

5. 随机删除一个元素

s.pop()           

print(s)

6. 清空集合

s.clear()

print(s) # set()

2. 集合运算（核心）

集合天然支持数学运算，常用于数据处理：

a = {1, 2, 3}

b = {3, 4, 5}

print(a | b) # 并集 {1, 2, 3, 4, 5}

print(a & b) # 交集 {3}

print(a - b) # 差集 {1, 2}

print(a ^ b) # 对称差集 {1, 2, 4, 5}

三、集合的应用场景

1. 数据去重

nums = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]

unique = list(set(nums))

print(unique) # [1, 2, 3, 4, 5]

2. 成员关系判断

集合查找的时间复杂度接近 O(1)，比列表更快：

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

print("apple" in fruits) # True

print("orange" in fruits) # False

3. 多集合数据处理

适用于标签筛选、关键词匹配等场景：

skills_a = {"Python", "SQL", "Linux"}

skills_b = {"Python", "Java", "C++"}

print(skills_a & skills_b) # {'Python'} 两人共有技能

print(skills_a - skills_b) # {'SQL', 'Linux'} A独有技能

4. 去除重复字符

s = "hello world"

print(set(s)) # {'h', 'd', 'l', 'o', 'r', 'e', ' ', 'w'}

四、集合面试常见考点

1. 集合与列表的区别

列表：有序，可重复。

集合：无序，不可重复，查找效率高。

2. 集合是否可作为字典的键？

不行，因为集合是可变类型。

但 冻结集合（frozenset） 是不可变的，可以作为字典键。

fs = frozenset([1, 2, 3])

d = {fs: "immutable set"}

print(d) # {frozenset({1, 2, 3}): 'immutable set'}

3. 集合运算的时间复杂度

并集、交集、差集等操作通常在 O(n) 时间内完成，效率高于列表嵌套循环。

五、总结

集合是 去重利器，并且支持 并集、交集、差集、对称差集 等数学运算。

常见应用包括 数据去重、快速查找、多集合处理。

面试中高频考点包括 集合与列表区别、frozenset 的使用 以及 集合运算原理。

熟练掌握集合操作，可以让你在实际开发与算法题中快速解决问题。