Python set() 函数详解:集合运算、查找、去重【附代码示例】

set 函数介绍

在Python中,集合(Set)是一种无序且元素唯一的数据结构。集合中的元素不能重复,即每个元素在集合中只能出现一次。

集合是一种高效的查找结构。

  • Python 中的集合(set)通常是通过哈希表实现的。哈希表是一种数据结构,它使用哈希函数将键映射到存储桶(buckets)中,以便在常数时间复杂度内执行插入、删除和查找操作。
  • 换言之,无论集合中有多少个元素,查找某个元素所需的时间都是固定的,与集合的大小无关。
  • 因此在大数据量的情况下,集合仍然具有高效的性能。
  • 在《【数据分析面试】26.判断相同字符》中,答案使用了set()函数将字符串转换为集合。set()函数会创建一个新的集合对象,并且会去除字符串中重复的字符,因为集合中的元素是唯一的。然后通过len()函数获取集合的长度,如果集合的长度为1,说明字符串中的所有字符都相同,即集合中只包含一个元素,因此返回True,否则返回False。

    集合的其他常见用法包括:

  • 去除重复元素:和unique用法相似:df['列名'].unique()set(df['列名])得到的结果相同。
  • 快速查找:由于集合的特性是每个元素都是唯一的,因此在集合中查找元素的速度非常快。
  • 集合运算:比如集合的交、并、差等。
  • 代码示例

    创建集合

    # 从列表创建集合
    my_list = [1, 2, 3, 3, 4]
    my_set = set(my_list)
    print(my_set)  # 输出:{1, 2, 3, 4}
    
    # 从字符串创建集合
    my_string = "hello"
    my_set = set(my_string)
    print(my_set)  # 输出:{'l', 'o', 'h', 'e'}
    
    # 从元组创建集合
    my_tuple = (1, 2, 3, 3, 4)
    my_set = set(my_tuple)
    print(my_set)  # 输出:{1, 2, 3, 4}
    

    求唯一值

    import pandas as pd
    import numpy as np
    
    # 创建水果列表
    fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子']
    
    # 随机生成包含 20 行的 DataFrame
    df= pd.DataFrame({
        '水果': np.random.choice(fruits, 20),
        '数量': np.random.randint(1, 10, 20),  # 生成随机数量
        '价格': np.random.uniform(1.0, 10.0, 20)  # 生成随机价格
    })
    
    set(df['水果']) # 返回:{'橙子', '苹果', '香蕉'}
    df['水果'].unique() # 返回:array(['苹果', '橙子', '香蕉'], dtype=object)
    #如果使用print,则都返回:{'苹果', '香蕉', '橙子'}
    

    快速查找

    my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
    print(3 in my_set)  # 输出: True
    

    集合的运算

    1. add (添加元素):

      s = {1, 2, 3}
      s.add(4)  # 添加元素4到集合s中
      
    2. clear (清空):

      s = {1, 2, 3}
      s.clear()  # 清空集合s中的所有元素
      
    3. copy (复制):

      s = {1, 2, 3}
      t = s.copy()  # 复制集合s到集合t中
      
    4. difference (差集):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      diff = s1.difference(s2)  # 返回s1中存在但s2中不存在的元素
      diff # 返回s1:{1,2}
      
    5. difference_update (差集更新):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      s1.difference_update(s2)  # 从s1中移除s2中存在的元素
      s1 # 返回:{1,2}
      
    6. discard (移除):

      s = {1, 2, 3}
      s.discard(2)  # 移除集合s中的元素2
      s # 返回:{1,3}
      
    7. intersection (交集):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      intersection = s1.intersection(s2)  # 返回同时存在于s1和s2中的元素
      intersection # 返回: {3}
      
    8. intersection_update (交集更新):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      s1.intersection_update(s2)  # 保留同时存在于s1和s2中的元素到s1中
      s1 # 返回: {3}
      
    9. isdisjoint (不相交):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {4, 5, 6}
      disjoint = s1.isdisjoint(s2)  # 如果s1和s2没有共同元素则返回True
      disjoint # 返回:True
      
    10. issubset (子集):

      s1 = {1, 2}
      s2 = {1, 2, 3, 4}
      subset = s1.issubset(s2)  # 如果s1是s2的子集则返回True
      subset # 返回:True
      
    11. issuperset (超集):

      s1 = {1, 2, 3, 4}
      s2 = {1, 2}
      superset = s1.issuperset(s2)  # 如果s1包含s2则返回True
      superset # 返回:True
      
    12. pop (弹出):

      s = {1, 2, 3}
      popped = s.pop()  # 弹出并返回集合s中的任意元素
      popped # 返回:1(示例中可能得到的任意元素)
      
    13. remove (移除):

      s = {1, 2, 3}
      s.remove(2)  # 从集合s中移除元素2,如果不存在则引发错误
      s # 返回:{1, 3}
      
    14. symmetric_difference (对称差集):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      sym_diff = s1.symmetric_difference(s2)  # 返回仅存在于一个集合中的元素
      sym_diff # 返回:{1, 2, 4, 5}
      
    15. symmetric_difference_update (对称差集更新):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      s1.symmetric_difference_update(s2)  # 更新s1为仅存在于一个集合中的元素
      s1 # 返回:{1, 2, 4, 5}
      
    16. union (并集):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      union_set = s1.union(s2)  # 返回s1和s2的所有元素的集合
      union_set # 返回:{1, 2, 3, 4, 5}
      
    17. update (更新):

      s1 = {1, 2, 3}
      s2 = {3, 4, 5}
      s1.update(s2)  # 将s2中的元素添加到s1中
      s1 # 返回:{1, 2, 3, 4, 5}
      

    作者:Avasla

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