PYTHON基础技能 – Python集合应用：10+个集合操作的实用案例

集合（Set）在Python中是一个无序且不重复元素的序列，它非常适合用于数据去重和集合运算。今天，我们将通过10个实用案例，一步步探索集合的奥秘，让Python编程更加得心应手。

案例1：创建集合和基本操作

目标：理解集合的创建及添加、删除元素。

1
<em>#&nbsp;创建集合</em><br>my_set&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3}<br>print("初始集合:",&nbsp;my_set)<br><br><em>#&nbsp;添加元素</em><br>my_set.add(4)<br>print("添加元素后:",&nbsp;my_set)<br><br><em>#&nbsp;删除元素</em><br>my_set.remove(2)<br>print("删除元素后:",&nbsp;my_set)

输出：

1
初始集合:&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3}<br>添加元素后:&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>删除元素后:&nbsp;{1,&nbsp;3,&nbsp;4}

注意：

用于添加元素，

用于删除元素，若元素不存在会抛出异常。

案例2：集合的并集

目标：合并两个集合的所有元素。

1
set1&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3}<br>set2&nbsp;=&nbsp;{2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>union_set&nbsp;=&nbsp;set1.union(set2)<br>print("并集:",&nbsp;union_set)

输出：

1
并集: {1, 2, 3, 4}

技巧：使用

也可以实现并集操作，如

。

案例3：交集

目标：找出两个集合共有的元素。

1
set1&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>set2&nbsp;=&nbsp;{2,&nbsp;3,&nbsp;4,&nbsp;5}<br>intersection&nbsp;=&nbsp;set1.intersection(set2)<br>print("交集:",&nbsp;intersection)

输出：

1
交集: {2, 3, 4}

小贴士：

是交集的快捷符号，例如

。

案例4：差集

目标：找出在一个集合中但不在另一个集合中的元素。

1
set1&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>set2&nbsp;=&nbsp;{3,&nbsp;4,&nbsp;5,&nbsp;6}<br>difference&nbsp;=&nbsp;set1.difference(set2)<br>print("差集:",&nbsp;difference)

输出：

1
差集: {1, 2}

使用提示：也可以用

操作符来表示差集，如

。

案例5：对称差集

目标：找出两个集合里独有的元素，即非交集部分。

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set1&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>set2&nbsp;=&nbsp;{3,&nbsp;4,&nbsp;5,&nbsp;6}<br>symmetric_difference&nbsp;=&nbsp;set1.symmetric_difference(set2)<br>print("对称差集:",&nbsp;symmetric_difference)

输出：

1
对称差集: {1, 2, 5, 6}

快捷方式：

符号可以用来快速计算对称差集，如

。

案例6：集合的子集和超集

目标：判断一个集合是否是另一个集合的子集或超集。

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subset&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2}<br>superset&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>print("subset是superset的子集吗?",&nbsp;subset.issubset(superset))<br>print("superset是subset的超集吗?",&nbsp;superset.issuperset(subset))

输出：

1
subset是superset的子集吗?&nbsp;True<br>superset是subset的超集吗?&nbsp;True

案例7：集合推导式

目标：利用集合推导式快速生成集合。

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squares&nbsp;=&nbsp;{x**2&nbsp;for&nbsp;x&nbsp;in&nbsp;range(1,&nbsp;6)}<br>print("平方数集合:",&nbsp;squares)

输出：

1
平方数集合: {1, 4, 9, 16, 25}

解释：集合推导式是一种简洁的创建集合的方式，类似于列表推导式。

案例8：集合与字符串

目标：将字符串转换为字符集合，用于去重。

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my_string&nbsp;=&nbsp;"hello"<br>unique_chars&nbsp;=&nbsp;set(my_string)<br>print("去重后的字符集合:",&nbsp;unique_chars)

输出：

1
去重后的字符集合: {'o', 'l', 'e', 'h'}

应用场景：常用于统计文本中不重复字符的数量。

案例9：集合与迭代

目标：遍历集合并执行操作。

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numbers&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3}<br>for&nbsp;num&nbsp;in&nbsp;numbers:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;print(num&nbsp;**&nbsp;2)

输出：

1
1<br>4<br>9

提示：集合不适合需要顺序访问的场合，因为它们是无序的。

案例10：实际场景应用：数据清洗

目标：使用集合去除重复数据。

假设我们有两个列表，分别代表数据库的两次查询结果，我们需要合并这些结果并去除重复项。

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query_result_1&nbsp;=&nbsp;&#091;101,&nbsp;102,&nbsp;103]<br>query_result_2&nbsp;=&nbsp;&#091;103,&nbsp;104,&nbsp;105]<br><br><em>#&nbsp;使用集合合并并去重</em><br>unique_results&nbsp;=&nbsp;set(query_result_1&nbsp;+&nbsp;query_result_2)<br>print("去重后的结果:",&nbsp;unique_results)

输出：

1
去重后的结果: {101, 102, 103, 104, 105}

实践技巧：集合操作在数据清洗和预处理中非常有用，特别是当需要快速去除重复项时。

进阶应用：Python集合的高级技巧与实战案例

高级技巧1：集合的 frozenset

目标：了解不可变集合

，及其在需要不可变数据结构的场景下的应用。

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<em>#&nbsp;创建一个frozenset</em><br>frozen_set&nbsp;=&nbsp;frozenset(&#091;1,&nbsp;2,&nbsp;3])<br>try:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;frozen_set.add(4)&nbsp;&nbsp;<em>#&nbsp;尝试添加元素</em><br>except&nbsp;AttributeError&nbsp;as&nbsp;e:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;print(e)

输出：

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'frozenset' object has no attribute 'add'

重要性：

可用于作为字典的键或集合的元素，因为它不可变且哈希。

高级技巧2：集合的异或操作

目标：理解异或操作

在集合中的应用，用于找出两个集合中独有的元素，不包括两者共有的元素。

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set_a&nbsp;=&nbsp;{1,&nbsp;2,&nbsp;3,&nbsp;4}<br>set_b&nbsp;=&nbsp;{3,&nbsp;4,&nbsp;5,&nbsp;6}<br>unique_elements&nbsp;=&nbsp;set_a&nbsp;^&nbsp;set_b<br>print(unique_elements)

输出：

1
{1, 2, 5, 6}

应用：在数据对比时非常有用，找出两边不同的数据。

实战案例：用户权限管理

场景描述：假设你正在开发一个系统，需要管理不同用户的不同权限集合。每个用户拥有一个权限集合，需要检查用户是否拥有特定权限，以及批量分配或移除权限。

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<em>#&nbsp;用户权限初始化</em><br>user_permissions&nbsp;=&nbsp;{<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;'Alice':&nbsp;{'read',&nbsp;'write'},<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;'Bob':&nbsp;{'read'},<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;'Charlie':&nbsp;{'read',&nbsp;'write',&nbsp;'execute'}<br>}<br><br>def&nbsp;check_permission(user,&nbsp;permission):<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;"""检查用户是否有特定权限"""<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;permission&nbsp;in&nbsp;user_permissions.get(user,&nbsp;set())<br><br>def&nbsp;update_permissions(user,&nbsp;*permissions,&nbsp;add=True):<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;"""添加或移除权限"""<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;current_perms&nbsp;=&nbsp;user_permissions.get(user,&nbsp;set())<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;add:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;user_permissions&#091;user]&nbsp;=&nbsp;current_perms.union(permissions)<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;else:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;user_permissions&#091;user]&nbsp;=&nbsp;current_perms.difference(permissions)<br><br><em>#&nbsp;检查权限</em><br>print(check_permission('Alice',&nbsp;'write'))&nbsp;&nbsp;<em>#&nbsp;输出:&nbsp;True</em><br><br><em>#&nbsp;更新权限</em><br>update_permissions('Bob',&nbsp;'write')<br>print(user_permissions&#091;'Bob'])&nbsp;&nbsp;<em>#&nbsp;输出:&nbsp;{'read',&nbsp;'write'}</em><br><br><em>#&nbsp;移除权限</em><br>update_permissions('Bob',&nbsp;'read',&nbsp;add=False)<br>print(user_permissions&#091;'Bob'])&nbsp;&nbsp;<em>#&nbsp;输出:&nbsp;{'write'}</em>

分析：

• 使用集合存储权限，便于进行高效的添加、移除和检查操作。

• 1	check_permission

  函数利用集合的成员运算符快速检查权限。

• 1	update_permissions

  函数展示了集合的并集和差集操作，用于动态管理权限。

通过这个实战案例，我们看到了集合在实际应用中的强大能力，特别是在处理元素的唯一性和集合运算方面。掌握这些技巧，将使你在处理数据和逻辑控制时更加游刃有余。