6.2 集合
Python中的集合（set）与数学中的集合概念类似，也是用于保存不重复的元素。它有可变集合（set）和不可变集合（frozenset）两种。其中，本节所要介绍的set集合是无序可变序列，而另一种在本书中不做介绍。在形式上，集合的所有元素都放在一对大括号“{}”中，两个相邻元素间使用逗号“,”分隔。集合最好的应用就是去重，因为集合中的每个元素都是唯一的。
说明
在数学中，集合的定义是把一些能够确定的不同的对象看成一个整体，而这个整体就是由这些对象的全体构成的集合。集合通常用大括号“{}”或者大写的拉丁字母表示。
集合最常用的操作就是创建集合，以及集合的添加、删除、交集、并集和差集等运算，下面分别进行介绍。
6.2.1 创建集合
在Python中提供了两种创建集合的方法，一种是直接使用“{}”创建；另一种是通过set()函数将列表、元组等可迭代对象转换为集合。笔者推荐使用第二种方法。下面分别进行介绍。
1．直接使用“{}”创建
在Python中，创建set集合也可以像列表、元组和字典一样，直接将集合赋值给变量，从而实现创建集合，即直接使用大括号“{}”创建。语法格式如下：
setname = {element 1,element 2,element 3,...,element n}
其中，setname表示集合的名称，可以是任何符合Python命名规则的标识符；element 1、element 2、element 3、element n表示集合中的元素，个数没有限制，并且只要是Python支持的数据类型就可以。
注意
在创建集合时，如果输入了重复的元素，Python会自动只保留一个。
例如，下面的每行代码都可以创建一个集合。
01 set1 = {'水瓶座','射手座','双鱼座','双子座'}
02 set2 = {3,1,4,1,5,9,2,6}
03 set3 = {'Python', 28, ('人生苦短', '我用Python')}
上面的代码将创建以下集合。
{'水瓶座', '双子座', '双鱼座', '射手座'}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 9}
{'Python', ('人生苦短', '我用Python'), 28}
说明
由于Python中的set集合是无序的，所以每次输出时元素的排列顺序可能与上面的不同，不必在意。
场景模拟：某大学的学生选课系统，可选语言有Python和C语言。现创建两个集合分别保存选择Python语言的学生名字和选择C语言的学生名字。
【例6.4】 创建保存学生选课信息的集合。（实例位置：资源包\TM\sl\06\04）
在IDLE中创建一个名称为section_create.py的文件，然后在该文件中定义两个包括4个元素的集合，再输出这两个集合，代码如下：
运行代码后，将显示如图6.7所示的结果。
图6.7 创建集合
2．使用set()函数创建
在Python中，可以使用set()函数将列表、元组等其他可迭代对象转换为集合。set()函数的语法格式如下：
setname = set(iteration)
参数说明如下：
setname：表示集合名称；
iteration：表示要转换为集合的可迭代对象，可以是列表、元组、range对象等。另外，也可以是字符串，如果是字符串，返回的集合将是包含全部不重复字符的集合。
例如，下面的每行代码都可以创建一个集合。
01 set1 = set("命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。")
02 set2 = set([1.414,1.732,3.14159,2.236])
03 set3 = set(('人生苦短', '我用Python'))
上面的代码将创建以下集合。
{'不', '的', '望', '是', '给', '，', '我', '。', '酒', '会', '杯', '运', '们', '予', '而', '失', '机', '命', '之'}
{1.414, 2.236, 3.14159, 1.732}
{'人生苦短', '我用Python'}
从上面创建的集合结果中可以看出，在创建集合时，如果出现了重复元素，那么将只保留一个，例如在第一个集合中的“是”和“之”都只保留了一个。
注意
在创建空集合时，只能使用set()实现，而不能使用一对大括号“{}”实现，这是因为在Python中，直接使用一对大括号“{}”表示创建一个空字典。
下面将实例6.4修改为使用set()函数创建保存学生选课信息的集合。修改后的代码如下：
执行结果如图6.7所示。
说明
在Python中，创建集合时推荐采用set()函数实现。
6.2.2 向集合中添加和删除元素
集合是可变序列，所以在创建集合后，还可以对其添加或者删除元素。下面分别进行介绍。
1．向集合中添加元素
向集合中添加元素可以使用add()方法实现。它的语法格式如下：
setname.add(element)
其中，setname表示要添加元素的集合；element表示要添加的元素内容。这里只能使用字符串、数字及布尔类型的True或者False等，不能使用列表、元组等可迭代对象。
例如，定义一个保存明日科技零基础学系列图片名字的集合，然后向该集合中添加一个刚刚上市的图书名字，代码如下：
01 mr = set(['零基础学Java','零基础学Android','零基础学C语言','零基础学C#','零基础学PHP'])
02 mr.add('零基础学Python') # 添加一个元素
03 print(mr)
上面的代码运行后，将输出以下集合。
{'零基础学PHP', '零基础学Android', '零基础学C#', '零基础学C语言', '零基础学Python', '零基础学Java'}
2．从集合中删除元素
在Python中，可以使用del命令删除整个集合，也可以使用集合的pop()方法或者remove()方法删除一个元素，或者使用集合对象的clear()方法清空集合，即删除集合中的全部元素，使其变为空集合。
例如，下面的代码将分别实现从集合中删除指定元素、删除一个元素和清空集合。
上面的代码运行后，将输出以下内容。
使用remove()方法移除指定元素后： {'零基础学Android', '零基础学PHP', '零基础学C语言', '零基础学Java', '零
基础学C#'}
使用pop()方法移除一个元素后： {'零基础学PHP', '零基础学C语言', '零基础学Java', '零基础学C#'}
使用clear()方法清空集合后： set()
注意
使用集合的remove()方法时，如果指定的内容不存在，将抛出如图6.8所示的异常。所以在移除指定元素前，最好先判断其是否存在。要判断指定的内容是否存在，可以使用in关键字实现。例如，使用“'零语'in c”可以判断在c集合中是否存在“零语”。
图6.8 从集合中移除的元素不存在时抛出异常
场景模拟：仍然是某大学的学生选课系统，听说连小学生都学Python，“零语”同学决定放弃学习C语言，改为学习Python。
【例6.5】 学生更改所选课程。（实例位置：资源包\TM\sl\06\05）
在IDLE中创建一个名称为section_add.py的文件，然后在该文件中定义一个包括4个元素的集合，并且应用add()函数向该集合中添加一个元素，再定义一个包括4个元素的集合，并且应用remove()方法从该集合中删除指定的元素，最后输出这两个集合，代码如下：
运行代码后，将显示如图6.9所示的结果。
图6.9 向集合中添加和删除元素
6.2.3 集合的交集、并集和差集运算
集合最常用的操作就是进行交集、并集、差集和对称差集运算。进行交集运算时使用“&”符号；进行并集运算时使用“｜”符号；进行差集运算时使用“-”符号，进行对称差集运算时使用“^”符号。下面通过一个具体的实例演示如何对集合进行交集、并集和差集运算。
场景模拟：仍然是某大学的学生选课系统，学生选课完毕后，老师要对选课结果进行统计。这时，需要知道哪些学生既选择了Python语言又选择了C语言，参与选课的全部学生，以及选择了Python语言但没有选择C语言的学生。
【例6.6】 对选课集合进行交集、并集和差集运算。（实例位置：资源包\TM\sl\06\06）
在IDLE中创建一个名称为section_operate.py的文件，然后在该文件中定义两个包括4个元素的集合，再根据需要对两个集合进行交集、并集和差集运算，并输出运算结果，代码如下：
在上面的代码中，为了获取既选择了Python语言又选择C语言的学生名字，对两个集合进行交集运算；为了获取参与选课的全部学生名字，对两个集合进行并集运算；为了获取选择了Python语言但没有选择C语言的学生名字，对两个集合进行差集运算。
运行代码后，将显示如图6.10所示的结果。
图6.10 对选课集合进行交集、并集和差集运算