Python 的集合类型

引言

在前面的课程中，我们已经学习了 Python 的基本输入输出、数据类型及其转换、顺序结构、分支结构、循环结构、循环控制语句、字符串类型、列表类型、元组类型以及字典类型。本课时将介绍 Python 中的集合类型，包括集合的创建与操作、集合的常用操作（如并集、交集、差集），并通过一个具体的示例来展示如何使用集合来查找重复的元素。

集合类型简介

集合是一种无序的、不重复的数据类型，可以存储唯一的元素。集合支持数学上的集合运算，如并集、交集、差集等。集合中的元素必须是不可变的类型（如数字、字符串、元组等）。

集合的创建与操作

创建集合：
- 使用花括号 {} 来创建集合，并在括号内放入元素。
- 使用 set() 构造函数来创建集合。
```
empty_set = set()
set_with_values = {1, 2, 3, 4}
set_from_list = set([1, 2, 3, 3, 4, 4, 5])
```
添加元素到集合：
- 使用 add() 方法向集合中添加元素。
```
set_with_values.add(5)
```
删除集合中的元素：
- 使用 remove() 方法从集合中删除元素。
```
set_with_values.remove(5)
```
检查元素是否在集合中：
- 使用成员运算符 in 来检查元素是否存在于集合中。
```
element_in_set = 3 in set_with_values  # True
```

集合的常用操作

集合支持多种数学上的集合运算，以下是一些常用的集合操作：

并集：

使用 union() 方法或 | 操作符来计算两个集合的并集。

union_result = set_with_values.union({3, 4, 5})
union_result = set_with_values | {3, 4, 5}

交集：

使用 intersection() 方法或 & 操作符来计算两个集合的交集。

intersection_result = set_with_values.intersection({3, 4, 5})
intersection_result = set_with_values & {3, 4, 5}

差集：

使用 difference() 方法或 - 操作符来计算两个集合的差集。

difference_result = set_with_values.difference({3, 4, 5})
difference_result = set_with_values - {3, 4, 5}

对称差集：

使用 symmetric_difference() 方法或 ^ 操作符来计算两个集合的对称差集。

symmetric_difference_result = set_with_values.symmetric_difference({3, 4, 5})
symmetric_difference_result = set_with_values ^ {3, 4, 5}

查找重复的元素

现在我们通过一个具体的示例来展示如何使用集合来查找重复的元素，并演示集合的一些基本操作。

示例代码：

# 创建一个包含可能重复元素的列表
data = [1, 2, 3, 2, 4, 3, 5, 6, 7, 6, 8]

# 使用集合来查找重复元素
unique_elements = set(data)
duplicates = set()

# 遍历原列表，找出重复元素
for element in data:
    if unique_elements.remove(element) and element in unique_elements:
        duplicates.add(element)

# 输出结果
print(f"原列表：{data}")
print(f"重复元素：{duplicates}")
print(f"唯一元素：{unique_elements}")

示例解析

创建集合：
- 使用花括号 {} 来创建集合 unique_elements，并将列表 data 转换成集合。
查找重复元素：
- 使用集合 duplicates 来记录重复元素。
- 遍历列表 data，如果元素在 unique_elements 中存在并且移除它后还能找到它（即重复），则将其添加到 duplicates 集合中。
输出结果：
- 输出原列表、重复元素集合和唯一元素集合。