📚 Python 集合（Set）完整笔记

集合（set）是 Python 中一种 无序、不重复、可变 的容器类型，用于高效地存储唯一元素，并支持数学上的集合运算（如并集、交集、差集等）。

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一、集合的基本特性

特性	说明
无序性	元素没有固定顺序，不支持下标索引（如 s[0] 会报错）
唯一性	自动去重，重复元素只保留一个
可变性	可以添加、删除元素（但元素本身必须是不可变类型）
元素限制	只能包含不可变对象（如 int、str、tuple），不能包含 list、dict、set

# ✅ 合法集合
s1 = {1, "hello", (2, 3)}

# ❌ 非法集合（会报错）
# s2 = {[1, 2], 3}      # TypeError: unhashable type: 'list'
# s3 = {{1, 2}, 3}      # TypeError: unhashable type: 'set'

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二、集合的定义

1. 字面量定义

my_set = {"123", "456", "789", "123"}  # 自动去重
print(my_set)  # {'456', '123', '789'}（顺序不定）

2. 空集合定义

empty_set = set()      # ✅ 正确
empty_dict = {}        # ❌ 这是空字典！不是集合！

⚠️ 重要：{} 创建的是 字典（dict），不是集合！

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三、集合的常用操作

1. 添加元素：add(element)

s = {"123", "456"}
s.add("Python")
print(s)  # {'456', 'Python', '123'}

2. 移除元素：remove(element)

• 元素必须存在，否则报错 KeyError

s.remove("123")
print(s)  # {'456', 'Python'}

💡 安全移除：用 discard(element)（不存在也不报错）

s.discard("不存在的元素")  # 安静地什么都不做

3. 随机弹出元素：pop()

• 因为无序，弹出哪个不确定
• 空集合调用会报错

s = {"123", "456", "789"}
element = s.pop()
print(f"弹出: {element}, 剩余: {s}")

4. 清空集合：clear()

s.clear()
print(s)  # set()

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四、集合的运算（数学操作）

1. 差集：difference(other)

• 返回：在 self 中但不在 other 中的元素
• 不修改原集合

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 5, 6}
diff = set1.difference(set2)  # {2, 3}
print(diff)

✅ 等价写法：set1 - set2

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2. 差集更新：difference_update(other)

• 直接修改原集合，移除与 other 的交集部分
• 返回 None

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 5, 6}
set1.difference_update(set2)  # set1 变为 {2, 3}
print(set1)  # {2, 3}

✅ 等价写法：set1 -= set2

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3. 并集：union(other)

• 返回：两个集合所有不重复元素的集合
• 不修改原集合

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 5, 6}
union_set = set1.union(set2)  # {1, 2, 3, 5, 6}

✅ 等价写法：set1 | set2

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4. 其他常用运算（拓展）

操作	方法	运算符	说明
交集	intersection()	&	两个集合都有的元素
对称差集	symmetric_difference()	^	两个集合有但不共有的元素
子集判断	issubset()	<=	A 是否是 B 的子集
超集判断	issuperset()	>=	A 是否是 B 的超集

A = {1, 2, 3}
B = {2, 3, 4}

print(A & B)          # {2, 3}（交集）
print(A ^ B)          # {1, 4}（对称差集）
print({1, 2} <= A)    # True（{1,2} 是 A 的子集）

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五、集合的遍历

• 只能用 for 循环（因为无序，不支持索引）
• 不能用 while + 索引

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
for element in my_set:
    print(element)

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六、综合案例：列表去重

my_list = ["hang", "lannn", "hang", "lannn", "123", "456", "123", "456"]

# 方法1：用集合去重（最简洁）
my_set = set(my_list)
print(my_set)  # {'lannn', '456', 'hang', '123'}

# 方法2：保持原顺序的去重（需用 dict 或 list）
unique_list = list(dict.fromkeys(my_list))
print(unique_list)  # ['hang', 'lannn', '123', '456']

⚠️ 注意：集合去重会丢失原始顺序！如需保留顺序，用 dict.fromkeys() 或 collections.OrderedDict。

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七、集合 vs 其他容器

容器	有序	可变	允许重复	主要用途
list	✅	✅	✅	存储有序、可变序列
tuple	✅	❌	✅	存储固定数据
str	✅	❌	✅	文本处理
set	❌	✅	❌	去重、成员检测、集合运算
dict	✅（Python 3.7+）	✅	❌（键唯一）	键值对映射

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八、性能优势

• 成员检测极快：x in my_set 平均时间复杂度 O(1)（列表是 O(n)）
• 去重高效：set(my_list) 是去重最快的方式

# 快速判断元素是否存在
allowed = {"admin", "user", "guest"}
if role in allowed:
    print("权限通过")

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✅ 总结口诀

“集合无序又唯一，可变但元素要不可变；
去重就用 set()，成员检测快如电。
add/remove/pop/clear，差集并集全支持；
遍历只能用 for，空集别写 {}！”

掌握集合，让你的数据处理更高效、更简洁！✨