一二三,集合了

回顾一下已经了解的数据类型:int/str/bool/list/dict/tuple 还真的不少了. 不过,python是一个发展的语言,没准以后还出别的呢.看官可能有疑问了,出了这么多的数据类型,我也记不住呀,特别是里面还有不少方法. 不要担心记不住,你只要记住爱因斯坦说的就好了. > 爱因斯坦在美国演讲，有人问：“你可记得声音的速度是多少？你如何记下许多东西？” > > 爱因斯坦轻松答道：“声音的速度是多少，我必须查辞典才能回答。**因为我从来不记在辞典上已经印着的东西，我的记忆力是用来记忆书本上没有的东西。**” 多么霸气的回答,这回答不仅仅霸气,更是在告诉我们一种方法:只要能够通过某种方法查找到的,就不需要记忆. 那么,上面那么多数据类型的各种方法,都不需要记忆了,因为它们都可以通过下述方法但不限于这些方法查到(这句话的逻辑还是比较严密的,包括但不限于...) * 交互模式下用dir()或者help() * google(不推荐Xdu,原因自己体会啦) 为了能够在总体上对已经学习过的数据类型有了解,我们不妨做如下分类: 1. 是否为序列类型:即该数据的元素是否能够索引.其中序列类型的包括str/list/tuple 2. 是否可以原处修改:即该数据的元素是否能够**原处**修改(特别提醒看官,这里说的是原处修改问题,有的资料里面说str不能修改,也是指原处修改问题.为了避免误解,特别强调了原处).能够原处修改的是list/dict(特别说明,dict的键必须是不可修改的,dict的值可原处修改) 什么原处修改?看官能不能在交互模式下通过实例解释一下? 到这里,看官可千万不要以为本讲是复习课.本讲的主要内容不是复习,主要内容是要向看官介绍一种新的数据类型:集合(set).彻底晕倒了,到底python有多少个数据类型呢?又多出来了一个. 从基本道理上说,python中的数据类型可以很多,因为每个人都可以自己定义一种数据类型.但是,python官方认可或者说内置的数据类型,就那么几种了.基本上今天的set讲完,就差不多了.在以后的开发过程中,包括今天和以往介绍的数据类型,是常用的.当然,自己定义一个也可以,但是用原生的更好. ## 创建set tuple算是list和str的杂合(杂交的都有自己的优势,上一节的末后已经显示了),那么set则可以堪称是list和dict的杂合. set拥有类似dict的特点:可以用{}花括号来定义；其中的元素没有序列,也就是是非序列类型的数据;而且,set中的元素不可重复,这就类似dict的键. set也有继承了一点list的特点:如可以原处修改(事实上是一种类别的set可以原处修改,另外一种不可以). 下面通过实验,进一步理解创建set的方法: ~~~ >>> s1 = set("qiwsir") #把str中的字符拆解开,形成set.特别注意观察:qiwsir中有两个i >>> s1 #但是在s1中,只有一个i,也就是不能重复 set(['q', 'i', 's', 'r', 'w']) >>> s2 = set([123,"google","face","book","facebook","book"]) #通过list创建set.不能有重复,元素可以是int/str >>> s2 set(['facebook', 123, 'google', 'book', 'face']) #元素顺序排列不是按照指定顺序 >>> s3 = {"facebook",123} #通过{}直接创建 >>> s3 set([123, 'facebook']) ~~~ 再大胆做几个探究,请看官注意观察结果: ~~~ >>> 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' ~~~ 从上述实验中,可以看出,通过{}无法创建含有list/dict元素的set. 继续探索一个情况: ~~~ >>> 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 >>> 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'] ~~~ 上面的探索中,将set和list做了一个对比,虽然说两者都能够做原处修改,但是,通过索引编号(偏移量)的方式,直接修改,list允许,但是set报错. 那么,set如何修改呢? ## 更改set 还是用前面已经介绍过多次的自学方法,把set的有关内置函数找出来,看看都可以对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'] ~~~ 为了看的清楚,我把双划线__开始的先删除掉(后面我们会有专题讲述这些): > '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()可以找到每个函数的具体使用方法,下面列几个例子: ### 增加元素 ~~~ >>> help(set.add) Help on method_descriptor: add(...) Add an element to a set. This has no effect if the element is already present. ~~~ 下面在交互模式这个最好的实验室里面做实验: ~~~ >>> a_set = {} #我想当然地认为这样也可以建立一个set >>> a_set.add("qiwsir") #报错.看看错误信息,居然告诉我dict没有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之后发现,计算机认为我建立的是一个dict <type 'dict'> ~~~ 特别说明一下,{}这个东西,在dict和set中都用.但是,如上面的方法建立的是dict,不是set.这是python规定的.要建立set,只能用前面介绍的方法了. ~~~ >>> a_set = {'a','i'} #这回就是set了吧 >>> type(a_set) <type 'set'> #果然 >>> a_set.add("qiwsir") #增加一个元素 >>> a_set #原处修改,即原来的a_set引用对象已经改变 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]) #这样做是不行滴,跟前面一样,报错. Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unhashable type: 'list' >>> b_set.add('[1,2,3]') #可以这样! >>> 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,还能够从另外一个set中合并过来元素,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的引用对象修改 set(['a', 'qiwsir', 'b', 'github']) >>> s2 #s2的未变 set(['github', 'qiwsir']) ~~~ ### 删除 ~~~ >>> 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() #从set中任意选一个删除,并返回该值 '[1,2,3]' >>> b_set.pop() 'h' >>> b_set.pop() 'o' >>> b_set set(['n', 'p', 't', 'qiwsir', 'y']) >>> b_set.pop("n") #如果要指定删除某个元素,报错了. Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: pop() takes no arguments (1 given) ~~~ set.pop()是从set中任意选一个元素,删除并将这个值返回.但是,不能指定删除某个元素.报错信息中就告诉我们了,pop()不能有参数.此外,如果set是空的了,也报错.这条是帮助信息告诉我们的,看官可以试试. 要删除指定的元素,怎么办? ~~~ >>> 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,必须是set中的元素,否则就报错.试一试: ~~~ >>> 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)类似的还有一个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. ~~~ 与help(set.remove)的信息对比,看看有什么不同.discard(obj)中的obj如果是set中的元素,就删除,如果不是,就什么也不做,do nothing.新闻就要对比着看才有意思呢.这里也一样. ~~~ >>> a_set.discard('a') >>> a_set set(['qiwsir']) >>> a_set.discard('b') >>> ~~~ 在删除上还有一个绝杀,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 ~~~ ## 知识 集合,也是一个数学概念(以下定义来自[维基百科](http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%86%E5%90%88_%28%E6%95%B0%E5%AD%A6%29)) > 集合（或简称集）是基本的数学概念，它是集合论的研究对象。最简单的说法，即是在最原始的集合论─朴素集合论─中的定义，集合就是“一堆东西”。集合里的“东西”，叫作元素。若然 x 是集合 A 的元素，记作 x ∈ A。 > > 集合是现代数学中一个重要的基本概念。集合论的基本理论直到十九世纪末才被创立，现在已经是数学教育中一个普遍存在的部分，在小学时就开始学习了。这里对被数学家们称为“直观的”或“朴素的”集合论进行一个简短而基本的介绍；更详细的分析可见朴素集合论。对集合进行严格的公理推导可见公理化集合论。 在计算机中,集合是什么呢?同样来自[维基百科](http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%86%E5%90%88_%28%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%A7%91%E5%AD%A6%29),这么说的: > 在计算机科学中，集合是一组可变数量的数据项（也可能是0个）的组合，这些数据项可能共享某些特征，需要以某种操作方式一起进行操作。一般来讲，这些数据项的类型是相同的，或基类相同（若使用的语言支持继承）。列表（或数组）通常不被认为是集合，因为其大小固定，但事实上它常常在实现中作为某些形式的集合使用。 > > 集合的种类包括列表，集，多重集，树和图。枚举类型可以是列表或集。 不管是否明白,貌似很厉害呀. 是的,所以本讲仅仅是对集合有一个入门.关于集合的更多操作如运算/比较等,还没有涉及呢.