【Python】集合set详细讲解（语法、操作、集合运算、性能、使用场景）

1. 语法

• 集合(set)：一组key的集合，key具有唯一性；但不存储value，是一种 无序、不重复元素 的数据结构
• 通过 {} 或者 set() 函数定义
• 当使用花括号定义时，至少要有一个元素，否则会被解释为字典；即 空集合必须用 set() 创建 。

1.1 使用 {} 定义

my_set_0 = {1,2,3}
print(my_set_0)

输出：

1.2 使用 set() 定义

my_set_0 = {1,2,3}
print(my_set_0)
my_set_1 = set([1,2,3]) #通过set()函数定义，需要提供一个list作为输入集合
print(my_set_1) #打印的{1，2，3}只是表明set内部由1，2，3这三个元素，显示的顺序不表示set是有序的
my_set_2 = {1,2,3,4,4,4,4}
print(my_set_2) #重复元素在set中被自动过滤

输出：

2. 特点

• 无序性 ：集合中元素没有特定顺序，不能通过索引来访问
• 元素的唯一性 ：集合中不允许由重复的元素
• 可变性 ：可以添加或删除元素，但集合中的 元素必须是不可变类型 （整数、字符串、元组）

3. 常用操作

3.1 访问元素

由于集合中的元素是无序的，因此无法向列表那样使用下标访问元素。Python 中，访问集合元素最常用的方法是使用循环结构，将集合中的数据逐一读取出来

a = {1,'c',1,(1,2,3),'c'}
for ele in a:
    print(ele,end=' ')

输出：

3.2 查找数据

通过 in \ not in 进行数据的查找判断，打印判断结果True\False

my_set_0 = {1,2,3}
print(8 in my_set_0)
print(8 not in my_set_0)

输出：

3.3 添加元素

3.3.1 add() 方法

add()方法添加单个元素

my_set_0 = {1,2,3}
my_set_0.add(4)
print(my_set_0)

输出：

3.3.2 update()方法

update()方法添加多个元素
(集合有去重功能，当追加的数据是已有数据的话，则不进行任何操作)

my_set_0 = {1,2,3}
my_set_0.update([3,5,6,7,8])  #集合有去重功能，当追加的数据是已有数据的话，则不进行任何操作
print(my_set_0)

输出：

3.4 删除元素

3.4.1 remove()方法

remove()方法删除指定元素，如果元素不存在会抛出KeyError异常

my_set_0 = {1,2,3}
my_set_0.remove(3)
print(my_set_0)
my_set_0.remove(10)
print(my_set_0)

输出：

3.4.2 discard()方法

discard()方法删除指定元素，如果元素不存在不会抛出异常

my_set_0 = {1,2,3}
my_set_0.discard(3)
print(my_set_0)
my_set_0.discard(10)
print(my_set_0)

输出：

3.4.3 pop()方法

pop()方法随机删除集合中的某个元素，没有参数；当集合为空时再次使用pop方法会抛出KeyError异常

my_set_0 = {1,2,3}
del_num = my_set_0.pop()
print(del_num)
print(my_set_0)
del_num2 = my_set_0.pop()
print(del_num2)
print(my_set_0)
del_num3 = my_set_0.pop()
print(del_num3)
print(my_set_0)
del_num4 = my_set_0.pop() #当集合为空时再次使用pop方法会抛出KeyError异常

输出：

3.4.4 clear()方法

clear()方法删除集合中的所有元素，打印set()

my_set_0 = {1,2,3}
my_set_0.clear()
print(my_set_0)

输出：

3.5 集合运算

集合运算：set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合，因此多个set可以做数学意义上的集合运算
定义以下两个集合：

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}

3.5.1 并集：| 或者 union()

并集：使用 | 运算符或者 union()方法
当对多个集合进行合并时，用 , 隔开

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}
union_set1 = set1 | set2
union_set2 = set1.union(set2)
print(union_set1)
print(union_set2)
set3 = {'happies','wealth','big house'}
union_sets = set.union(set1,set2,set3) #多个集合合并时，用 , 隔开
print(union_sets)

输出：

3.5.2 交集：& 、intersection() 或者 intersection_update()

• & 运算符 、intersection()方法：用于返回包含 多个集合中都包含的元素集,即交集；不修改原集合，生成一个新集合，原集合保持不变
• intersection_update()方法：是一个操作， 保留交集 ；将当前集合更新为与一个或多个可迭代对象的交集。直接修改原集合：不返回新集合，而是返回 None

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}
set4 = {'c','1','2','3'}

in_set = set1 & set2
print(in_set) # 返回 set1 和 set2 的交集 {'c', 'd'}

in_set = set1.intersection(set2)
print(in_set) # 返回 set1 和 set2 的交集 {'c', 'd'}

in_set = set.intersection(set1,set2,set4)
print(in_set) # 返回 set1、set2、set4 多个集合的交集 {'c'}

in_set = set1.intersection_update(set2)
print(in_set) # intersection_update()方法不生成新集合，返回 None
print(set1) # intersection_update()方法直接修改原集合 set1
print(set2) # intersection_update()方法不修改 set2

输出：

3.5.3 差集 - 、difference() 或者 difference_update()

• -运算符、s1.difference(s2)方法：返回一个包含两个集合之间差异的集合,返回的集合中包含仅存在在s1中但不存在s2中的元素；会返回一个新的集合，不包括不需要的元素
• difference_update()方法：是一个操作， 保留差集 ；从原始集合中删除两个集合中存在的元素；不返回新集合，而是返回 None

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}

print(set1.difference(set2))
print(set1 - set2)

print(set1.difference_update(set2)) #difference_update是在原集合中进行的一个操作，所以返回值为 None
set1.difference_update(set2)
print(set1)

输出：

3.5.4 对称差集（异或）^ 或者 symmetric_difference() 方法

对称差集是指在两个集合中，只在其中一个集合中出现的元素组成的集合

• ^ 或者 symmetric_difference() 方法：返回新的集合，保留对称差集
• symmetric_difference_update()：是一个操作， 保留对称差集 ；不返回新集合，而是返回 None

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}

print(set1 ^ set2)
print(set1.symmetric_difference(set2))

set1.symmetric_difference_update(set2)
print(set1)
print(set2)

输出：

3.6 判断数据

3.6.1 .issubset()方法

s1.issubset(s2)方法：判断s1是否 是s2的子集 ；用于判断集合的所有元素是否都在指定集合中，返回布尔值

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}

union_set = set1 | set2
print(set1.issubset(set2))
print(set1.issubset(union_set))

输出：

3.6.2 .isdisjoint()方法

isdisjoint()方法：判断是否 无交集 ，判断两个集合中有无相同的元素，没有返回True

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}
set3 = {'happies','wealth','big house'}

print(set1.isdisjoint(set2)) #有相同的元素返回False
print(set1.isdisjoint(set3)) #没有相同的元素返回True

输出：

3.6.3 .issuperset()方法

s1.issuperset(s2)方法：判断s1是否 是s2的超集 ；判断如果指定集合中的所有元素都存在原集合中，返回True

set1 = {'a','b','c','d'}
set2 = {'c','d','e','f'}

union_set = set1 | set2
print(set1.issuperset(union_set))
print(union_set.issuperset(set1))

输出：

3.7 集合推导式

• 语法： {表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件}
• 类似列表推导式

even_squares = {x ** 2 for x in range(10) if x % 2 == 0}
print(even_squares)  # 输出：{0, 4, 16, 36, 64}

4. 集合性能

• 查找效率：基于哈希表实现， 查找时间复杂度为 O(1)
• 去重操作：快速去除列表中的重复元素

5. 使用场景

5.1 去重操作

lst = [1, 2, 2, 3, 4, 4]
unique = list(set(lst))  # 去重 → [1, 2, 3, 4]（顺序可能丢失）
print(unique)

输出:

5.2 成员检测

比列表的 in 操作快得多（列表为 O(n)，集合为 O(1)）

large_set = set(range(10**6))
print(999999 in large_set)  # 极快

5.3 集合运算简化逻辑

eg：统计两篇文章的共有词汇

article1 = {"apple", "banana", "cherry"}
article2 = {"banana", "date", "elderberry"}
common_words = article1 & article2  # 输出：{"banana"}

6. 关于列表和集合

需要唯一元素 → 集合
需要顺序或重复元素 → 列表

7. 总结

• 集合是基于 哈希表 的高效数据结构，通过 {} 或者 set() 函数定义
• 无序、不重复元素； 不支持索引
• 空集合必须用 set() 创建
• 元素必须为 不可变类型
• 适用场景：元素去重、集合运算、高效元素检测等