集合(1)

回顧一下已經(jīng)學(xué)過的數(shù)據(jù)類型:int/str/bool/list/dict/tuple

還真的不少了.

不過,Python 是一個發(fā)展的語言,沒準(zhǔn)以后還出別的呢.看官可能有疑問了,出了這么多的數(shù)據(jù)類型,我也記不住呀,特別是里面還有不少方法.

不要擔(dān)心記不住,你只要記住愛因斯坦說的就好了.

愛因斯坦在美國演講，有人問：“你可記得聲音的速度是多少？你如何記下許多東西？”

愛因斯坦輕松答道：“聲音的速度是多少，我必須查辭典才能回答。因為我從來不記在辭典上已經(jīng)印著的東西，我的記憶力是用來記憶書本上沒有的東西?！?/p>

多么霸氣的回答,這回答不僅僅霸氣,更告訴我們一種方法:只要能夠通過某種方法查找到的,就不需要記憶.

那么,上面那么多數(shù)據(jù)類型及其各種方法,都不需要記憶了,因為它們都可以通過下述方法但不限于這些方法查到(這句話的邏輯還是比較嚴(yán)密的,包括但不限于...)

• 交互模式下用 dir()或者 help()
• google(不推薦 Xdu,原因自己體會啦)

在已經(jīng)學(xué)過的數(shù)據(jù)類型中：

• 能夠索引的，如 list/str，其中的元素可以重復(fù)
• 可變的，如 list/dict，即其中的元素/鍵值對可以原地修改
• 不可變的，如 str/int，即不能進(jìn)行原地修改
• 無索引序列的，如 dict，即其中的元素（鍵值對）沒有排列順序

現(xiàn)在要介紹另外一種類型的數(shù)據(jù)，英文是 set，翻譯過來叫做“集合”。它的特點(diǎn)是：有的可變，有的不可變；元素?zé)o次序，不可重復(fù)。

創(chuàng)建 set

tuple 算是 list 和 str 的雜合(雜交的都有自己的優(yōu)勢,上一節(jié)的末后已經(jīng)顯示了),那么 set 則可以堪稱是 list 和 dict 的雜合.

set 擁有類似 dict 的特點(diǎn):可以用{}花括號來定義；其中的元素沒有序列,也就是是非序列類型的數(shù)據(jù);而且,set 中的元素不可重復(fù),這就類似 dict 的鍵.

set 也有一點(diǎn) list 的特點(diǎn):有一種集合可以原處修改.

下面通過實(shí)驗,進(jìn)一步理解創(chuàng)建 set 的方法:

>>> s1 = set("qiwsir")  
>>> s1                  
set(['q', 'i', 's', 'r', 'w'])

把 str 中的字符拆解開,形成 set.特別注意觀察:qiwsir 中有兩個 i，但是在 s1 中,只有一個 i,也就是集合中元素不能重復(fù)。

>>> s2 = set([123,"google","face","book","facebook","book"])
>>> s2
set(['facebook', 123, 'google', 'book', 'face'])                

在創(chuàng)建集合的時候，如果發(fā)現(xiàn)了重復(fù)的元素，就會過濾一下，剩下不重復(fù)的。而且，從 s2 的創(chuàng)建可以看出，查看結(jié)果是顯示的元素順序排列與開始建立是不同，完全是隨意顯示的，這說明集合中的元素沒有序列。

>>> s3 = {"facebook",123}       #通過{}直接創(chuàng)建
>>> s3
set([123, 'facebook'])

除了用 set()來創(chuàng)建集合。還可以使用{}的方式，但是這種方式不提倡使用，因為在某些情況下，Python 搞不清楚是字典還是集合。看看下面的探討就發(fā)現(xiàn)問題了。

>>> s3 = {"facebook",[1,2,'a'],{"name":"Python","lang":"english"},123}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'dict'

>>> s3 = {"facebook",[1,2],123}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

從上述實(shí)驗中,可以看出,通過{}無法創(chuàng)建含有 list/dict 元素的 set.

認(rèn)真閱讀報錯信息，有這樣的詞匯：“unhashable”，在理解這個詞之前，先看它的反義詞“hashable”，很多時候翻譯為“可哈?！保鋵?shí)它有一個不是音譯的名詞“散列”，這個在《字典(1)》中有說明。網(wǎng)上搜一下，有不少文章對這個進(jìn)行詮釋。如果我們簡單點(diǎn)理解，某數(shù)據(jù)“不可哈?！?unhashable)就是其可變，如 list/dict，都能原地修改，就是 unhashable。否則，不可變的，類似 str 那樣不能原地修改，就是 hashable（可哈希）的。

對于前面已經(jīng)提到的字典，其鍵必須是 hashable 數(shù)據(jù)，即不可變的。

現(xiàn)在遇到的集合，其元素也要是“可哈?！钡?。上面例子中，試圖將字典、列表作為元素的元素，就報錯了。而且報錯信息中明確告知 list/dict 是不可哈希類型，言外之意，里面的元素都應(yīng)該是可哈希類型。

繼續(xù)探索一個情況:

>>> s1
set(['q', 'i', 's', 'r', 'w'])
>>> s1[1] = "I"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'set' object does not support item assignment

這里報錯，進(jìn)一步說明集合沒有序列，不能用索引方式對其進(jìn)行修改。

>>> s1     
set(['q', 'i', 's', 'r', 'w'])
>>> lst = list(s1)
>>> lst
['q', 'i', 's', 'r', 'w']
>>> lst[1] = "I"
>>> lst
['q', 'I', 's', 'r', 'w']

分別用 list()和 set()能夠?qū)崿F(xiàn)兩種數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)化。

特別說明，利用 set()建立起來的集合是可變集合，可變集合都是 unhashable 類型的。

set 的方法

還是用前面已經(jīng)介紹過多次的自學(xué)方法,把 set 的有關(guān)內(nèi)置函數(shù)找出來,看看都可以對 set 做什么操作.

>>> dir(set)
['__and__', '__class__', '__cmp__', '__contains__', '__delattr__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__iand__', '__init__', '__ior__', '__isub__', '__iter__', '__ixor__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__or__', '__rand__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__ror__', '__rsub__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__xor__', 'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update']

為了看的清楚,我把雙劃線__開始的先刪除掉(后面我們會有專題講述這些):

'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update'

然后用 help()可以找到每個函數(shù)的具體使用方法,下面列幾個例子:

add, update

>>> help(set.add)

Help on method_descriptor:

add(...)
Add an element to a set.  
This has no effect if the element is already present.

下面在交互模式這個最好的實(shí)驗室里面做實(shí)驗:

>>> a_set = {}              #我想當(dāng)然地認(rèn)為這樣也可以建立一個 set
>>> a_set.add("qiwsir")     #報錯.看看錯誤信息,居然告訴我 dict 沒有 add.我分明建立的是 set 呀.
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'dict' object has no attribute 'add'
>>> type(a_set)             #type 之后發(fā)現(xiàn),計算機(jī)認(rèn)為我建立的是一個 dict     
<type 'dict'>

特別說明一下,{}這個東西,在 dict 和 set 中都用.但是,如上面的方法建立的是 dict,不是 set.這是 Python 規(guī)定的.要建立 set,只能用前面介紹的方法了.

>>> a_set = {'a','i'}       #這回就是 set 了吧
>>> type(a_set)
  <type 'set'>              #果然

>>> a_set.add("qiwsir")     #增加一個元素
>>> a_set                   #原處修改,即原來的 a_set 引用對象已經(jīng)改變
set(['i', 'a', 'qiwsir'])

>>> b_set = set("python")
>>> type(b_set)
<type 'set'>
>>> b_set
set(['h', 'o', 'n', 'p', 't', 'y'])
>>> b_set.add("qiwsir")
>>> b_set
set(['h', 'o', 'n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y'])

>>> b_set.add([1,2,3])      #報錯.list 是不可哈希的，集合中的元素應(yīng)該是 hashable 類型。
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

>>> b_set.add('[1,2,3]')    #可以這樣!
>>> b_set
set(['[1,2,3]', 'h', 'o', 'n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y'])

除了上面的增加元素方法之外,還能夠從另外一個 set 中合并過來元素,方法是 set.update(s2)

>>> help(set.update)
update(...)
    Update a set with the union of itself and others.

>>> s1
set(['a', 'b'])
>>> s2
set(['github', 'qiwsir'])
>>> s1.update(s2)       #把 s2 的元素并入到 s1 中.
>>> s1                  #s1 的引用對象修改
set(['a', 'qiwsir', 'b', 'github'])
>>> s2                  #s2 的未變
set(['github', 'qiwsir'])

pop, remove, discard, clear

>>> help(set.pop)
pop(...)
    Remove and return an arbitrary set element.
    Raises KeyError if the set is empty.

>>> b_set
set(['[1,2,3]', 'h', 'o', 'n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y'])
>>> b_set.pop()     #從 set 中任意選一個刪除,并返回該值
'[1,2,3]'
>>> b_set.pop()
'h'
>>> b_set.pop()
'o'
>>> b_set
set(['n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y'])

>>> b_set.pop("n")  #如果要指定刪除某個元素,報錯了.
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: pop() takes no arguments (1 given)

set.pop()是從 set 中任意選一個元素,刪除并將這個值返回.但是,不能指定刪除某個元素.報錯信息中就告訴我們了,pop()不能有參數(shù).此外,如果 set 是空的了,也報錯.這條是幫助信息告訴我們的,看官可以試試.

要刪除指定的元素,怎么辦?

>>> help(set.remove)

remove(...)
    Remove an element from a set; it must be a member.    

    If the element is not a member, raise a KeyError.

set.remove(obj)中的 obj,必須是 set 中的元素,否則就報錯.試一試:

>>> a_set
set(['i', 'a', 'qiwsir'])
>>> a_set.remove("i")
>>> a_set
set(['a', 'qiwsir'])
>>> a_set.remove("w")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'w'

跟 remove(obj)類似的還有一個 discard(obj):

>>> help(set.discard)

discard(...)
    Remove an element from a set if it is a member.

    If the element is not a member, do nothing.

與 help(set.remove)的信息對比,看看有什么不同.discard(obj)中的 obj 如果是 set 中的元素,就刪除,如果不是,就什么也不做,do nothing.新聞就要對比著看才有意思呢.這里也一樣.

>>> a_set.discard('a')
>>> a_set       
set(['qiwsir'])
>>> a_set.discard('b')
>>>

在刪除上還有一個絕殺,就是 set.clear(),它的功能是:Remove all elements from this set.(看官自己在交互模式下 help(set.clear))

>>> a_set
set(['qiwsir'])
>>> a_set.clear()
>>> a_set
set([])
>>> bool(a_set)     #空了,bool 一下返回 False.
False

知識

集合,也是一個數(shù)學(xué)概念(以下定義來自維基百科)

集合（或簡稱集）是基本的數(shù)學(xué)概念，它是集合論的研究對象。最簡單的說法，即是在最原始的集合論─樸素集合論─中的定義，集合就是“一堆東西”。集合里的“東西”，叫作元素。若然 x 是集合 A 的元素，記作 x ∈ A。

集合是現(xiàn)代數(shù)學(xué)中一個重要的基本概念。集合論的基本理論直到十九世紀(jì)末才被創(chuàng)立，現(xiàn)在已經(jīng)是數(shù)學(xué)教育中一個普遍存在的部分，在小學(xué)時就開始學(xué)習(xí)了。這里對被數(shù)學(xué)家們稱為“直觀的”或“樸素的”集合論進(jìn)行一個簡短而基本的介紹；更詳細(xì)的分析可見樸素集合論。對集合進(jìn)行嚴(yán)格的公理推導(dǎo)可見公理化集合論。

在計算機(jī)中,集合是什么呢?同樣來自維基百科,這么說的:

在計算機(jī)科學(xué)中，集合是一組可變數(shù)量的數(shù)據(jù)項（也可能是 0 個）的組合，這些數(shù)據(jù)項可能共享某些特征，需要以某種操作方式一起進(jìn)行操作。一般來講，這些數(shù)據(jù)項的類型是相同的，或基類相同（若使用的語言支持繼承）。列表（或數(shù)組）通常不被認(rèn)為是集合，因為其大小固定，但事實(shí)上它常常在實(shí)現(xiàn)中作為某些形式的集合使用。

集合的種類包括列表，集，多重集，樹和圖。枚舉類型可以是列表或集。

不管是否明白,貌似很厲害呀.

是的,所以本講僅僅是對集合有一個入門.關(guān)于集合的更多操作如運(yùn)算/比較等,還沒有涉及呢.

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