Python 集合（Set）核心知识点

 

集合是 Python 中无序、可变、无重复元素的容器，主要用于数据去重、集合运算（如交集、并集），元素必须是不可变类型（如字符串、数字、元组）。

1. 集合的分类与创建

Python 有两种核心集合类型：普通集合（set）（可变）和冻结集合（frozenset）（不可变）。

（1）普通集合（set）创建

• 直接赋值：用大括号 {} 包裹元素，元素间用 , 分隔（注意：空集合不能用 {}，否则会创建空字典）。
  示例：s1 = {1, 2, 3, "apple"}（自动去重，如 {1,1,2} 最终为 {1,2}）
• set() 函数：通过可迭代对象（如列表、字符串）创建，支持空集合。
  示例 1（去重）：s2 = set([1,2,2,3]) # 结果 {1,2,3}
  示例 2（空集合）：empty_set = set() # 正确创建空集合

（2）冻结集合（frozenset）创建

• 仅通过 frozenset() 函数创建，元素不可修改，可作为字典键或放入普通集合。
  示例：fs = frozenset([1,2,3])（无法执行添加 / 删除操作）

2. 集合的核心操作（以普通集合为例）

（1）添加元素

• add(element)：添加单个不可变元素，若元素已存在则不报错、不操作。
  示例：s1.add(4) # s1 变为 {1,2,3,"apple",4}
• update(iterable)：添加可迭代对象（如列表、字符串）中的所有元素，自动去重。
  示例：s1.update([4,5,"banana"]) # s1 变为 {1,2,3,"apple",4,5,"banana"}

（2）删除元素

• remove(element)：删除指定元素，若元素不存在则报错 KeyError。
  示例：s1.remove(4) # s1 移除元素 4
• discard(element)：删除指定元素，若元素不存在则不报错、不操作（比 remove 更安全）。
  示例：s1.discard(10) # 元素 10 不存在，无操作
• pop()：随机删除并返回一个元素（因集合无序，无法指定删除位置），空集合调用会报错。
  示例：s1.pop() # 随机返回一个元素并移除
• clear()：清空集合中所有元素，集合变为空集合。
  示例：s1.clear() # s1 变为 set()

3. 集合的核心运算（数学集合操作）

假设有两个集合：a = {1,2,3,4}，b = {3,4,5,6}，常见运算如下：

运算类型	符号表示	方法表示	功能描述	结果示例
交集	a & b	a.intersection(b)	取两集合共有的元素	{3,4}
并集	`a	b`	a.union(b)	取两集合所有不重复元素	{1,2,3,4,5,6}
差集	a - b	a.difference(b)	取仅在 a 中存在的元素	{1,2}
对称差集	a ^ b	a.symmetric_difference(b)	取仅在 a 或仅在 b 中的元素	{1,2,5,6}
子集判断	a <= b	a.issubset(b)	判断 a 是否完全包含于 b	False（a 不是 b 的子集）
超集判断	a >= b	a.issuperset(b)	判断 a 是否完全包含 b	False（a 不是 b 的超集）

4. 集合的遍历与判断

（1）遍历集合

因集合无序，遍历顺序与元素插入顺序无关，直接用 for 循环即可。
示例：

s = {1, "apple", 3.14}
for elem in s:
    print(elem)  # 输出顺序可能为 1, 3.14, "apple"

 

（2）判断元素是否存在

用 in（存在）或 not in（不存在），效率极高（底层基于哈希表）。
示例：

 

print(2 in s)    # 输出 False（s 中无元素 2）
print("apple" in s)  # 输出 True

 

5. 集合的注意事项

1. 元素不可变性：集合元素必须是不可变类型（如 int、str、tuple），列表（list）、普通集合（set）等可变类型不能作为元素，否则报错 TypeError。
   错误示例：s = {[1,2], 3} # 列表作为元素，报错
2. 无序性：集合不支持索引访问（如 s[0] 会报错），也不保证元素顺序（Python 3.7+ 普通集合会记录插入顺序，但仍不支持索引）。
3. 去重特性：集合会自动删除重复元素，适合快速去重（如将列表转为集合再转回列表：list(set([1,2,2,3]))）。
4. 冻结集合的特殊性：frozenset 不可修改，因此没有 add()、remove() 等方法，但支持所有集合运算（如交集、并集），可作为字典键或放入普通集合。