Python 集合

集合(Set)

  • 集合就像是被移除值，只留下鍵的字典，與字典一樣，每個鍵都是獨一無二的
  • 當只想要知道某個東西是否存在，其他都無所謂時，就是使用集合的時機
  • 若是想要將某些資訊指派給鍵作為它的值，就使用字典

以set()來建立

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>>> empty_set = set()
>>> empty_set
set()
>>> even_numbers = {0, 2, 4, 6, 8}
>>> even_numbers
{0, 8, 2, 4, 6}
>>> odd_numbers = {1, 3, 5, 7, 9}
>>> odd_numbers
{9, 3, 1, 5, 7}
  • 與字典一樣，集合是無序的

因為[]建立一個空串列，或許認為{}也會建立一個空集合
其實，{}會建立一個空字典，這就是解譯器將空集合印成set()，而不是{}的原因
因為在Python中，字典可優先取用大括號

用 set()轉換成其他類型

  • 你可能會用串列、字串、tuple或字典來建立集合，並丟棄任何重複的值
  • 一個字串裡面可能有重複的字母：
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>>> set('letters')
{'l', 'e', 't', 'r', 's'}

  • 這個集合裡面只有一個’e’和’t’

  • 接著將串列變成集合

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>>> set(['Dasher', 'Dancer', 'Prancer', 'Mason-Dixon'])
{'Dancer', 'Dasher', 'Prancer', 'Mason-Dixon'}
  • tuple 變集合
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>>> set(('Ummagumma', 'Echoes', 'Atom Heart Mother'))
{'Ummagumma', 'Atom Heart Mother', 'Echoes'}
  • 字典丟給 set()，他只會用到鍵
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>>> set({'apple': 'red', 'orange': 'orange', 'cherry': 'red'})
{'apple', 'cherry, 'orange'}

使用 in來測試值

  • 這是集合最常用到的地方，先建立一個稱為drinks 的字典，其中，每一個鍵都是一種混合飲料的名稱，他對應的值是他的材料集合：
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>>> drinks = {
	'martini': {'vodka', 'vermouth'}, 
	'black russian': {'vodka', 'kahlua'},
	'white russian': {'cream', 'kahlua', 'vodka'},
	'manhattan': {'rye', 'vermouth', 'bitters'},
	'screwdriver': {'orange juice', 'vodka'}
}
  • 集合都是用大括號包起來的，但他們只是一系列的值，字典是一或多個鍵：值對
  • 哪些飲料有vodka？
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>>> for name, contents in drinks.items():
		if 'vodka' in contents:
			print(name)

screwdriver
martini
black russian
white russian
  • 想喝有vodka的飲料，但有乳糖不耐症，且覺得vermouth喝起來像煤油：
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>>> for name, contents in drinks.items():
		if 'vodka' in contents and not ('vermouth' in contents or 'cream' in contents):
			print(name)

screwdriver
black russian

結合與運算子

  • 使用集合交集運算子，也就是 & 符號
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>>> for name, contents in drinks.items():
		if contents & {'vermouth', 'orange juice'}:
			print(name)

screwdriver
martini
manhattan
  • & 運算子會產生一個集合，裡面存有你所比較的兩個串列內都有的項目，如果contents裡面沒有任何那些材料，&會回傳一個空集合，他會被視為false
  • 接著來改寫上面的範例
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>>> for name, contents in drinks.items():
		if 'vodka' in contents and not contents & {'vermouth', 'cream'}:
			print(name)

screwdriver
black russian
  • 將這兩個飲料的材料集合存在變數內，節省之後範例的打字次數
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>>> bruss = drinks['black russian']
>>> wruss = drinks['white russian']
  • 以下是使用集合運算子的範例
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>>> a = {1, 2}
>>> b = {2, 3}
  • 用&符號或集合的 intersection()來取得交集
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>>> a & b
{2}
>>> a.intersection(b)
{2}
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>>> bruss & wruss
{'kahlua', 'vodka'}
  • 使用 | 或 union()集合函式來取得聯集(兩組集合的成員)
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>>> a | b
{1, 2, 3}
>>> a.union(b)
{1, 2, 3}
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>>> bruss | wruss
{'cream', 'kahlua', 'vodka'}
  • 差集(屬於第一個集合，但不屬於第二個集合的成員)的取得方式，是使用 -字元，或 difference()
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>>> a - b
{1}
>>> a.difference(b)
{1}

>>> bruss - wruss
set()
>>> wruss - bruss
{'cream'}
  • 互斥或(只屬於其中一個集合的項目)使用 ^ 或 symmetric_difference()：
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>>> a ^ b
{1, 3}
>>> a.symmetric_difference(b)
{1, 3}

>>> bruss ^ wruss
{'cream'}
  • ≤或 issubset()檢查某個集合是否為另一個集合的子集合(第一個集合的所有成員都屬於第二個集合)：
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>>> a ≤ b
False
>>> a.issubset(b)
False

>>> bruss ≤ wruss
True

>>> a ≤ a
True
>>> a.issubset(a)
True
  • 要讓**真子集(proper subset)**成立，第二個集合必須擁有第一個集合的所有成員，此外還要有其他的成員
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>>> a < b
False
>>> a < a
False

>>> bruss < wruss
True
  • **超集合(superset)**是子集合的相反(第二個集合的所有成員都是第一個集合的成員)
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>>> a ≥ b
False
>>> a.issuperset(b)
False

>>> wruss ≥ bruss
True
  • 所有集合都是自己的集合
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>>> a ≥ a
True
>>> a.issuperset(a)
True
  • 使用 > 來找出真超集合(proper superset)
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>>> a > b
False
>>> wruss > bruss
True
  • 集合無法成為自己的真超集合：
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>>> a > a
False

比較資料結構

  • 使用方括號[]製作串列
  • 用逗號製作tuple
  • 用大括號製作字典{}
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>>> marx_list = ['Groucho', 'Chico', 'Harpo']
>>> marx_tuple = 'Groucho', 'Chico', 'Harpo'
>>> marx_dict = {'Groucho': 'banjo', 'Chico': 'piano', 'Harpo': 'harp'}
>>> marx_list[2]
'Harpo'
>>> marx_tuple[2]
'Harpo'
>>> marx_dict['Harpo']
'harp'
  • 對串列與tuple，方括號內的值是整數位移值
  • 對字典而言，它是鍵

製作更大的資料結構

  • 從三個不同的串列開始：
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>>> marxes = ['Groucho', 'Chico', 'Harpo']
>>> pythons = ['Chapman', 'Cleese', 'Gilliam', 'Jones', 'Palin']
>>> stooges = ['Moe', 'Curly', 'Larry']
  • 製作一個tuple，將每個串列當成元素：
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>>> tuple_of_lists = marxes, pythons, stooges
>>> tuple_of_lists
(['Groucho', 'Chico', 'Harpo'], ['Chapman', 'Cleese', 'Gilliam', 'Jones', 'Palin'], ['Moe', 'Curly', 'Larry'])
  • 也可製作一個含有這三個串列的串列：
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>>> list_of_lists = [marxes, pythons, stooges]
>>> list_of_lists
[['Groucho', 'Chico', 'Harpo'], ['Chapman', 'Cleese', 'Gilliam', 'Jones', 'Palin'], ['Moe', 'Curly', 'Larry']]
  • 製作字典
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>>> dict_of_lists = {'Marxes': marxes, 'Pythons': pythons, 'Stooges': stooges}
>>> dict_of_lists
{'Stooges': ['Moe', 'Curly', 'Larry'], 'Marxes': ['Groucho', 'Chico', 'Harpo'], 'Pythons': ['Chapman', 'Cleese', 'Gilliam', 'Jones', 'Palin']}
  • 唯一的限制就是這些資料類型本身，如：字典鍵是不可變的，所以不能將串列、字典或集合當成其他字典的鍵，但是tuple可以，例如：可以用GPS座標來指引位置：
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>>> houses = {(44.79, -93.14, 285): 'My House', (38.89, -77.03, 13): 'The White House'}