唯一项：集合

Python 提供了多种集合类型，例如列表、元组和字典。set 类型是另一种集合，专门用于存储独一无二的项，并且不考虑元素的顺序。

可以把集合想象成一个数学上的集合：一组不同的对象。如果你尝试添加一个集合中已有的项，什么都不会发生；集合保持不变，因为它只存储每个独一无二项的一个副本。这一特性使得集合在从其他集合中移除重复项，或快速检查某项是否属于某个组等任务中非常有用。

集合的另一个特点是它们是无序的。与列表或元组不同，集合不按任何特定顺序保存元素。这意味着你不能使用索引（例如 my_list[0]）访问元素，因为没有定义“第一个”或“第二个”元素。

创建集合

你可以通过将逗号分隔的元素放在花括号 {} 中来创建一个集合。

# 创建一个包含独一无二元素的集合
unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
print(unique_numbers)
# 输出可能是 {1, 2, 3, 4, 5} 或其他顺序

# 创建一个包含重复项的集合 - 重复项会自动移除
colors = {'red', 'green', 'blue', 'red'}
print(colors)
# 输出: {'blue', 'red', 'green'} (顺序可能不同)

请注意，即使我们最初将 'red' 包含两次，它在 colors 集合中也只出现一次。

一个虽小但重要的地方：创建一个空集合需要使用不带任何参数 (parameter)的 set() 函数。使用空花括号 {} 实际上会创建一个空字典，我们之前已经讲过。

# 创建空集合的正确方法
empty_s = set()
print(type(empty_s))
# Output: <class 'set'>
print(empty_s)
# Output: set()

# 这会创建一个空字典，而不是集合
empty_d = {}
print(type(empty_d))
# Output: <class 'dict'>

你也可以使用 set() 函数从任何可迭代对象（如列表、元组或字符串）创建集合。这是从序列中移除重复项的常用方法。

# 从包含重复项的列表中创建集合
numbers_list = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 4, 5]
unique_numbers_set = set(numbers_list)
print(unique_numbers_set)
# 输出: {1, 2, 3, 4, 5} (顺序可能不同)

# 从字符串创建集合
letters_set = set('hello')
print(letters_set)
# 输出: {'h', 'l', 'o', 'e'} (顺序可能不同)

修改集合

像列表一样，集合是可变的，这意味着你可以在创建后改变它们的内容。

添加元素

要向集合中添加单个元素，请使用 .add() 方法。

permissions = {'read', 'write'}
print(permissions)
# 输出: {'write', 'read'} (顺序可能不同)

# 添加一个新权限
permissions.add('execute')
print(permissions)
# 输出: {'write', 'read', 'execute'} (顺序可能不同)

# 尝试添加一个已有的元素 - 无变化
permissions.add('read')
print(permissions)
# 输出: {'write', 'read', 'execute'} (顺序可能不同)

移除元素

有两种主要方法可以移除元素：

1. .remove(element): 此方法移除指定元素。但是，如果集合中找不到该元素，它会引发 KeyError。
2. .discard(element): 此方法也移除指定元素，但如果找不到该元素，它不会引发错误。在这种情况下，它只是什么都不做。

选择 .remove() 还是 .discard() 取决于你是否希望在尝试移除不存在的元素时（使用 .remove()）程序停止，还是希望它默默地继续执行（使用 .discard()）。

data_points = {10, 20, 30, 40}

# 使用 remove() 移除一个已有的元素
data_points.remove(20)
print(data_points)
# 输出: {10, 40, 30} (顺序可能不同)

# 尝试使用 remove() 移除一个不存在的元素 - 这将导致错误
# data_points.remove(99) # 引发 KeyError: 99

# 使用 discard() 移除一个已有的元素
data_points.discard(30)
print(data_points)
# 输出: {10, 40} (顺序可能不同)

# 尝试使用 discard() 移除一个不存在的元素 - 无错误
data_points.discard(99)
print(data_points)
# 输出: {10, 40} (顺序可能不同)

检查成员资格

集合中最有效率的操作之一是使用 in 关键字检查元素是否存在。这比检查列表中成员资格要快得多，特别是对于大型集合。

allowed_users = {'alice', 'bob', 'charlie'}

# 检查用户是否被允许
print('bob' in allowed_users)
# Output: True

print('eve' in allowed_users)
# Output: False

# 检查用户是否未被允许
print('david' not in allowed_users)
# Output: True

何时使用集合

在以下情况中，集合是理想的选择：

1. 要求独一无二： 你需要存储一组项，其中不允许有重复项或需要自动移除重复项。
2. 频繁进行成员资格检查： 你的程序经常需要检查集合中是否存在某个项。集合提供非常快速的查找。
3. 顺序不重要： 元素的顺序或位置对你的应用不重要。
4. 需要进行数学集合运算： 你计划执行诸如查找共同元素（交集）、组合元素（并集）或查找集合间差异等操作。我们将在下一节讨论这些操作。

例如，如果你有一个从日志条目中获取的用户 ID 列表，并且想要一份访问过系统的独一无二的用户列表：

log_entries = ['user1', 'user2', 'user1', 'user3', 'user2', 'user1']

# 使用集合查找独一无二的用户
unique_users_set = set(log_entries)
print(unique_users_set)
# 输出: {'user2', 'user3', 'user1'} (顺序可能不同)

# 如果你需要一个独一无二的用户列表（顺序可能与原始顺序不同）
unique_users_list = list(unique_users_set)
print(unique_users_list)
# 输出: ['user2', 'user3', 'user1'] (顺序可能不同)

集合提供了一种强大且高效的方法来处理集合，其中独一无二性和快速成员资格检查是主要要求。接下来，我们将学习你可以对集合执行的特定数学操作。