异常教程

Python set() 函数（保姆级教程）

更新时间:

💡一则或许对你有用的小广告

欢迎加入小哈的星球 ，你将获得：专属的项目实战 / 1v1 提问 / Java 学习路线 / 学习打卡 / 每月赠书 / 社群讨论

  • 新项目:《从零手撸：仿小红书（微服务架构）》 正在持续爆肝中，基于 Spring Cloud Alibaba + Spring Boot 3.x + JDK 17...，点击查看项目介绍 ;
  • 《从零手撸：前后端分离博客项目（全栈开发）》 2 期已完结，演示链接： http://116.62.199.48/ ;

截止目前， 星球 内专栏累计输出 82w+ 字，讲解图 3441+ 张，还在持续爆肝中.. 后续还会上新更多项目，目标是将 Java 领域典型的项目都整一波，如秒杀系统, 在线商城, IM 即时通讯，权限管理，Spring Cloud Alibaba 微服务等等，已有 2900+ 小伙伴加入学习 ，欢迎点击围观

引言：为什么需要学习 Python set() 函数？

在编程世界中，数据的存储与处理是核心任务之一。Python 提供了多种数据结构来满足不同场景的需求，而集合（Set）作为其中的重要成员，凭借其独特的特性，成为解决许多实际问题的高效工具。无论是数据去重、快速查找，还是数学运算，set() 函数都能提供简洁优雅的解决方案。本文将从基础概念到高级技巧，结合生动的比喻和真实案例，帮助读者全面掌握 Python set() 函数的使用方法。

一、集合的基本概念与核心特性

1.1 什么是集合？

集合是一种无序且不重复的元素集合，可以将其想象为一个分类箱：放入箱中的物品（元素）没有固定顺序，且每个物品只能出现一次。例如，当你整理超市购物清单时，不会重复记录同一商品，这就是集合的典型应用场景。

1.2 集合与列表的对比

特性列表（List）集合（Set）
有序性元素有固定顺序元素无序
重复性允许重复元素元素唯一
访问方式通过索引访问通过成员检测访问
性能适合顺序遍历适合快速成员检测

1.3 如何创建集合？

方法 1：使用 set() 函数

my_list = [1, 2, 2, 3, 4]
unique_numbers = set(my_list)  # 输出：{1, 2, 3, 4}

chars = set("hello")  # 输出：{'h', 'e', 'l', 'o'}

方法 2：集合推导式（Set Comprehension）

even_numbers = {x for x in range(10) if x % 2 == 0}

方法 3：直接使用大括号 {}（注意与字典的区别）

empty_set = set()  # 正确

二、集合的核心操作与方法

2.1 添加与删除元素

添加元素

my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)        # 单个元素添加
my_set.update([5,6]) # 多个元素添加
print(my_set)        # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}

删除元素

my_set.remove(3)     # 删除存在元素
my_set.discard(2)    # 安全删除，不存在时不报错

2.2 集合的数学运算

集合操作的本质是数学中的集合论，可以用 Venn 图形象化理解：

示例场景：两个班级的学生名单交集

class_a = {"Alice", "Bob", "Charlie"}
class_b = {"Bob", "David", "Eve"}

common_students = class_a & class_b  # 等价于 class_a.intersection(class_b)
print(common_students)  # 输出：{'Bob'}

all_students = class_a | class_b     # 等价于 class_a.union(class_b)
print(all_students)  # 输出：{'Alice', 'Bob', 'Charlie', 'David', 'Eve'}

only_a = class_a - class_b           # 等价于 class_a.difference(class_b)
print(only_a)  # 输出：{'Alice', 'Charlie'}

2.3 常用方法与运算符对照表

（与前一段空一行） | 方法/运算符 | 功能描述 | 示例代码 | |---------------------|-----------------------------------|-----------------------------------| | len(s) | 返回集合元素个数 | len({1,2,3}) → 3 | | x in s | 检查元素是否存在 | 3 in {1,2,3} → True | | s.issubset(t) | 判断 s 是否为 t 的子集 | {1,2}.issubset({1,2,3}) → True | | s.union(t) | 返回并集 | 等价于 s | t | | s.intersection(t) | 返回交集 | 等价于 s & t | | s.difference(t) | 返回差集（在 s 中但不在 t 中） | 等价于 s - t |

三、集合的实战应用场景

3.1 数据去重：从杂乱数据中提取唯一值

numbers = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique_numbers = list(set(numbers))  # 转换为列表后输出：[1,2,3,4,5]

3.2 快速查找：判断元素是否存在

allowed_colors = {"red", "green", "blue"}
user_input = input("请输入颜色：").lower()
if user_input in allowed_colors:
    print("颜色有效！")
else:
    print("无效的颜色，请重新输入。")

3.3 统计词频：分析文本中单词的出现次数

text = "apple banana apple orange banana grape"
words = text.split()
word_counts = {}
for word in words:
    if word in word_counts:
        word_counts[word] += 1
    else:
        word_counts[word] = 1

unique_words = set(words)
for word in unique_words:
    print(f"{word}: {words.count(word)}")

四、集合与其它数据结构的对比

4.1 与列表（List）的对比

  • 优势：集合的成员检测速度远快于列表（时间复杂度 O(1) vs O(n)）
  • 劣势：无法通过索引访问元素，不适合需要顺序操作的场景
import time

large_list = list(range(1000000))
large_set = set(large_list)

start = time.time()
1000000 in large_list  # 列表检测
print(f"列表耗时：{time.time()-start:.6f}秒")

start = time.time()
1000000 in large_set   # 集合检测
print(f"集合耗时：{time.time()-start:.6f}秒")

输出结果通常显示集合检测速度更快。

4.2 与字典（Dict）的对比

  • 相似点：两者都使用哈希表实现，支持快速查找
  • 区别：字典存储键值对，集合仅存储单个元素

五、进阶技巧与最佳实践

5.1 冻结集合（Frozen Set）

当需要创建不可变集合时，可以使用 frozenset()：

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

5.2 对称差集：找出两个集合的非公共元素

set_a = {1, 2, 3}
set_b = {3, 4, 5}
symmetric_diff = set_a ^ set_b  # 等价于 set.symmetric_difference()
print(symmetric_diff)  # 输出：{1, 2, 4, 5}

5.3 集合推导式的高级用法

def generate_fib_set(n):
    a, b = 0, 1
    fib_set = {a}
    for _ in range(n-1):
        a, b = b, a + b
        fib_set.add(a)
    return fib_set

print(generate_fib_set(5))  # 输出：{0, 1, 1, 2, 3} → 注意自动去重

结论：掌握集合的三大核心价值

通过本文的学习，我们明确了 Python set() 函数的三大核心价值：

  1. 数据去重：快速消除冗余数据，提升数据处理效率；
  2. 高效查询：通过哈希表实现 O(1) 时间复杂度的成员检测；
  3. 数学运算：直观实现集合的交、并、差等操作，简化逻辑代码。

对于编程初学者，建议从基础语法入手，通过实际案例巩固理解；中级开发者则可以尝试将集合与字典、列表结合，设计更复杂的数据处理流程。记住，掌握一个工具的价值不仅在于“会用”，更在于“善用”。在后续的开发中，不妨多思考：是否可以通过集合简化当前问题？

最后，鼓励读者尝试将本文中的代码示例运行于本地环境，并结合实际项目需求进行实践。只有通过动手操作，才能真正理解集合的魔力。

最新发布

查看更多文章