python2中集合如何定义

Python 2 中集合的定义方法：使用 set() 函数、使用大括号 {}、使用 frozenset() 函数。Python 2 中集合的定义可以通过多种方式完成，其中最常见的方法是使用 set() 函数。接下来，我们将详细探讨这些方法的使用以及它们的特点和应用场景。

一、使用 `set()` 函数

在 Python 2 中，最常见的定义集合的方法是使用 set() 函数。set() 函数可以将一个可迭代对象（如列表、元组）转换为集合。

# 定义一个空集合
empty_set = set()
定义一个包含元素的集合
num_set = set([1, 2, 3, 4, 5])
str_set = set("hello")

使用 set() 函数定义集合有几个优点：

灵活性高：可以将任何可迭代对象转换为集合。
简洁易读：代码简洁明了，易于理解。

例如，当你需要从一个包含重复元素的列表中提取唯一元素时，使用 set() 函数非常方便：

# 从列表中提取唯一元素
num_list = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique_num_set = set(num_list)
print(unique_num_set)  # 输出: set([1, 2, 3, 4, 5])

二、使用大括号 `{}`

在 Python 2 中，不支持直接使用大括号 {} 定义集合。然而，在 Python 3 中，可以使用 {} 定义集合：

# Python 3 中定义集合
num_set = {1, 2, 3, 4, 5}

由于问题是关于 Python 2 的集合定义，因此在此不做详细探讨。

三、使用 `frozenset()` 函数

frozenset 是 Python 中的一个内置类型，表示不可变的集合。与 set 不同，frozenset 一旦创建，就不能再添加或删除元素。使用 frozenset() 函数可以定义一个不可变集合：

# 定义一个不可变集合
immutable_set = frozenset([1, 2, 3, 4, 5])

frozenset 的优点包括：

不可变性：适用于需要不可变对象的场景，如集合中的集合。
安全性：避免了集合元素被意外修改的风险。

例如，当你需要将集合作为字典的键时，可以使用 frozenset：

# 使用 frozenset 作为字典的键
dict_with_set_keys = {frozenset([1, 2, 3]): "value1", frozenset([4, 5, 6]): "value2"}
print(dict_with_set_keys)  # 输出: {frozenset([1, 2, 3]): 'value1', frozenset([4, 5, 6]): 'value2'}

四、集合的基本操作

在定义集合后，可以对集合进行各种操作，如添加元素、删除元素、集合运算等。

1、添加元素

使用 add() 方法可以向集合中添加元素：

num_set = set([1, 2, 3])
num_set.add(4)
print(num_set)  # 输出: set([1, 2, 3, 4])

2、删除元素

使用 remove() 方法可以从集合中删除指定元素。如果元素不存在，将引发 KeyError：

num_set = set([1, 2, 3, 4])
num_set.remove(4)
print(num_set)  # 输出: set([1, 2, 3])

使用 discard() 方法删除元素，如果元素不存在，不会引发异常：

num_set = set([1, 2, 3])
num_set.discard(4)  # 不会引发异常
print(num_set)  # 输出: set([1, 2, 3])

3、集合运算

集合支持多种运算，如并集、交集、差集、对称差等。

并集

使用 union() 方法或 | 运算符可以求两个集合的并集：

set1 = set([1, 2, 3])
set2 = set([3, 4, 5])
union_set = set1.union(set2)
print(union_set)  # 输出: set([1, 2, 3, 4, 5])

交集

使用 intersection() 方法或 & 运算符可以求两个集合的交集：

set1 = set([1, 2, 3])
set2 = set([3, 4, 5])
intersection_set = set1.intersection(set2)
print(intersection_set)  # 输出: set([3])

差集

使用 difference() 方法或 - 运算符可以求两个集合的差集：

set1 = set([1, 2, 3])
set2 = set([3, 4, 5])
difference_set = set1.difference(set2)
print(difference_set)  # 输出: set([1, 2])

对称差

使用 symmetric_difference() 方法或 ^ 运算符可以求两个集合的对称差：

set1 = set([1, 2, 3])
set2 = set([3, 4, 5])
symmetric_difference_set = set1.symmetric_difference(set2)
print(symmetric_difference_set)  # 输出: set([1, 2, 4, 5])

五、集合的应用场景

集合在 Python 中有广泛的应用场景，以下是一些常见的例子：

1、去重

集合的一个重要特性是元素的唯一性，因此可以使用集合来去除重复元素：

num_list = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique_num_list = list(set(num_list))
print(unique_num_list)  # 输出: [1, 2, 3, 4, 5]

2、集合关系判断

可以使用集合来判断元素关系，如子集、超集等：

set1 = set([1, 2, 3])
set2 = set([1, 2])
判断 set2 是否是 set1 的子集
print(set2.issubset(set1))  # 输出: True
判断 set1 是否是 set2 的超集
print(set1.issuperset(set2))  # 输出: True

3、集合运算

集合运算在数据分析、数学计算等领域有广泛应用：

set1 = set([1, 2, 3])
set2 = set([3, 4, 5])
并集
print(set1.union(set2))  # 输出: set([1, 2, 3, 4, 5])
交集
print(set1.intersection(set2))  # 输出: set([3])
差集
print(set1.difference(set2))  # 输出: set([1, 2])
对称差
print(set1.symmetric_difference(set2))  # 输出: set([1, 2, 4, 5])

4、集合与字典

集合可以与字典结合使用，例如在字典中存储集合：

# 字典中的值是集合
student_courses = {
    "Alice": set(["Math", "English"]),
    "Bob": set(["Math", "Physics"]),
}
添加课程
student_courses["Alice"].add("Physics")
删除课程
student_courses["Bob"].remove("Physics")
print(student_courses)  # 输出: {'Alice': set(['Math', 'English', 'Physics']), 'Bob': set(['Math'])}

5、去除重复单词

使用集合可以轻松去除文本中的重复单词：

text = "this is a test this is only a test"
words = text.split()
unique_words = set(words)
print(unique_words)  # 输出: set(['this', 'is', 'a', 'test', 'only'])

六、性能比较

集合在某些操作上的性能优于列表，例如在判断元素是否存在时，集合的时间复杂度为 O(1)，而列表的时间复杂度为 O(n)：

import time
创建一个包含 1000000 个元素的列表和集合
num_list = list(range(1000000))
num_set = set(num_list)
测试列表的查找性能
start_time = time.time()
print(999999 in num_list)  # 输出: True
end_time = time.time()
print("列表查找时间:", end_time - start_time)
测试集合的查找性能
start_time = time.time()
print(999999 in num_set)  # 输出: True
end_time = time.time()
print("集合查找时间:", end_time - start_time)