集合(1)

回顧一下已經(jīng)學(xué)過(guò)的數(shù)據(jù)類(lèi)型:int/str/bool/list/dict/tuple

還真的不少了.

不過(guò),python是一個(gè)發(fā)展的語(yǔ)言,沒(méi)準(zhǔn)以后還出別的呢.看官可能有疑問(wèn)了,出了這么多的數(shù)據(jù)類(lèi)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(ài)因斯坦說(shuō)的就好了.

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

愛(ài)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?yàn)槲覐膩?lái)不記在辭典上已經(jīng)印著的東西，我的記憶力是用來(lái)記憶書(shū)本上沒(méi)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(guò)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(lèi)型及其各種方法,都不需要記憶了,因?yàn)樗鼈兌伎梢酝ㄟ^(guò)下述方法但不限于這些方法查到(這句話(huà)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h(yuǎn)elp()
• google(不推薦Xdu,原因自己體會(huì)啦)

在已經(jīng)學(xué)過(guò)的數(shù)據(jù)類(lèi)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(duì)可以原地修改
• 不可變的，如str/int，即不能進(jìn)行原地修改
• 無(wú)索引序列的，如dict，即其中的元素（鍵值對(duì)）沒(méi)有排列順序

現(xiàn)在要介紹另外一種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，英文是set，翻譯過(guò)來(lái)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(shì),上一節(jié)的末后已經(jīng)顯示了),那么set則可以堪稱(chēng)是list和dict的雜合.

set擁有類(lèi)似dict的特點(diǎn):可以用{}花括號(hào)來(lái)定義；其中的元素沒(méi)有序列,也就是是非序列類(lèi)型的數(shù)據(jù);而且,set中的元素不可重復(fù),這就類(lèi)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(guò)實(shí)驗(yàn),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(kāi),形成set.特別注意觀(guān)察:qiwsir中有兩個(gè)i，但是在s1中,只有一個(gè)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(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)了重復(fù)的元素，就會(huì)過(guò)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(kāi)始建立是不同，完全是隨意顯示的，這說(shuō)明集合中的元素沒(méi)有序列。

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

除了用set()來(lái)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?yàn)樵谀承┣闆r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(wèn)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(yàn)中,可以看出,通過(guò){}無(wú)法創(chuàng)建含有l(wèi)ist/dict元素的set.

認(rèn)真閱讀報(bào)錯(cuò)信息，有這樣的詞匯：“unhashable”，在理解這個(gè)詞之前，先看它的反義詞“hashable”，很多時(shí)候翻譯為“可哈?！保鋵?shí)它有一個(gè)不是音譯的名詞“散列”，這個(gè)在《字典(1)》中有說(shuō)明。網(wǎng)上搜一下，有不少文章對(duì)這個(gè)進(jìn)行詮釋。如果我們簡(jiǎn)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(lèi)似str那樣不能原地修改，就是hashable（可哈希）的。

對(duì)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(bào)錯(cuò)了。而且報(bào)錯(cuò)信息中明確告知list/dict是不可哈希類(lèi)型，言外之意，里面的元素都應(yīng)該是可哈希類(lèi)型。

繼續(xù)探索一個(gè)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(bào)錯(cuò)，進(jìn)一步說(shuō)明集合沒(méi)有序列，不能用索引方式對(duì)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(lèi)型之間的轉(zhuǎn)化。

特別說(shuō)明，利用set()建立起來(lái)的集合是可變集合，可變集合都是unhashable類(lèi)型的。

set的方法

還是用前面已經(jīng)介紹過(guò)多次的自學(xué)方法,把set的有關(guān)內(nèi)置函數(shù)找出來(lái),看看都可以對(duì)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(xiàn)__開(kāi)始的先刪除掉(后面我們會(huì)有專(zhuān)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(gè)函數(shù)的具體使用方法,下面列幾個(gè)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(gè)最好的實(shí)驗(yàn)室里面做實(shí)驗(yàn):

>>> a_set = {}              #我想當(dāng)然地認(rèn)為這樣也可以建立一個(gè)set
>>> a_set.add("qiwsir")     #報(bào)錯(cuò).看看錯(cuò)誤信息,居然告訴我dict沒(méi)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(jì)算機(jī)認(rèn)為我建立的是一個(gè)dict     
<type 'dict'>

特別說(shuō)明一下,{}這個(gè)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(gè)元素
>>> a_set                   #原處修改,即原來(lái)的a_set引用對(duì)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(bào)錯(cuò).list是不可哈希的，集合中的元素應(yīng)該是hashable類(lèi)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(gè)set中合并過(guò)來(lái)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(duì)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(gè)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(gè)元素,報(bào)錯(cuò)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(gè)元素,刪除并將這個(gè)值返回.但是,不能指定刪除某個(gè)元素.報(bào)錯(cuò)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(bào)錯(cuò).這條是幫助信息告訴我們的,看官可以試試.

要?jiǎng)h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(bào)錯(cuò).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(lèi)似的還有一個(gè)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(duì)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(duì)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(gè)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(shí)

集合,也是一個(gè)數(shù)學(xué)概念(以下定義來(lái)自維基百科)

集合（或簡(jiǎn)稱(chēng)集）是基本的數(shù)學(xué)概念，它是集合論的研究對(duì)象。最簡(jiǎn)單的說(shuō)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(gè)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(gè)普遍存在的部分，在小學(xué)時(shí)就開(kāi)始學(xué)習(xí)了。這里對(duì)被數(shù)學(xué)家們稱(chēng)為“直觀(guān)的”或“樸素的”集合論進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)短而基本的介紹；更詳細(xì)的分析可見(jiàn)樸素集合論。對(duì)集合進(jìn)行嚴(yán)格的公理推導(dǎo)可見(jiàn)公理化集合論。

在計(jì)算機(jī)中,集合是什么呢?同樣來(lái)自維基百科,這么說(shuō)的:

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，集合是一組可變數(shù)量的數(shù)據(jù)項(xiàng)（也可能是0個(gè)）的組合，這些數(shù)據(jù)項(xiàng)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(lái)講，這些數(shù)據(jù)項(xiàng)的類(lèi)型是相同的，或基類(lèi)相同（若使用的語(yǔ)言支持繼承）。列表（或數(shù)組）通常不被認(rèn)為是集合，因?yàn)槠浯笮」潭?，但事?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(lèi)包括列表，集，多重集，樹(shù)和圖。枚舉類(lèi)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(duì)集合有一個(gè)入門(mén).關(guān)于集合的更多操作如運(yùn)算/比較等,還沒(méi)有涉及呢.