Множества (Set) в Python

Множество (set) — это коллекция уникальных данных, то есть элементы внутри множества не могут повторяться.

Например, если нужно хранить информацию об ID студентов, множество подходит, поскольку ID не дублируются.

Создание множества в Python

В Python мы создаём множества, помещая все элементы в фигурные скобки {}, разделённые запятыми.

Множество может содержать любое количество элементов разных типов (целые, вещественные, кортежи, строки и т.д.). Но множество не может содержать изменяемые элементы — списки, множества или словари.

Пример:

# создаём множество целых чисел
student_id = {112, 114, 116, 118, 115}
print('Student ID:', student_id)

# создаём множество строк
vowel_letters = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}
print('Vowel Letters:', vowel_letters)

# создаём множество смешанных типов
mixed_set = {'Hello', 101, -2, 'Bye'}
print('Set of mixed data types:', mixed_set)

Вывод

Student ID: {112, 114, 115, 116, 118}
Vowel Letters: {'u', 'a', 'e', 'i', 'o'}
Set of mixed data types: {'Hello', 'Bye', 101, -2}

В примере выше мы создали разные типы множеств, помещая элементы в фигурные скобки {}.

Примечание

При запуске этого кода порядок вывода может отличаться. Это потому, что множество не имеет определённого порядка.

Создание пустого множества

Создать пустое множество немного сложно. Пустые фигурные скобки {} создадут пустой словарь.

Чтобы создать множество без элементов, мы используем функцию set() без аргументов. Например:

# создаём пустое множество
empty_set = set()

# создаём пустой словарь
empty_dictionary = { }

# проверяем тип empty_set
print('Data type of empty_set:', type(empty_set))

# проверяем тип empty_dictionary
print('Data type of empty_dictionary:', type(empty_dictionary))

Вывод

Data type of empty_set: <class 'set'>
Data type of empty_dictionary: <class 'dict'>

Здесь:

empty_set — пустое множество, созданное через set()
empty_dictionary — пустой словарь, созданный через {}

Мы использовали функцию type(), чтобы узнать, к какому классу относятся empty_set и empty_dictionary.

Дубликаты в множестве

Посмотрим, что произойдёт при попытке включить дубликаты:

numbers = {2, 4, 6, 6, 2, 8}
print(numbers)   # {8, 2, 4, 6}

Мы видим, что в множестве нет дубликатов, поскольку множество не может их содержать.

Добавление и обновление элементов

Множества изменяемы. Однако, поскольку они неупорядоченные, индексация не имеет смысла.

Мы не можем получить доступ к элементу множества или изменить его через индексацию или срез. Тип set не поддерживает это.

Добавление элемента

В Python мы используем метод add() для добавления элемента. Например:

numbers = {21, 34, 54, 12}

print('Initial Set:',numbers)

# используем метод add()
numbers.add(32)

print('Updated Set:', numbers)

Вывод

Initial Set: {34, 12, 21, 54}
Updated Set: {32, 34, 12, 21, 54}

Обновление множества

Метод update() используется для обновления множества элементами других коллекций (списков, кортежей, множеств).

companies = {'Lacoste', 'Ralph Lauren'}
tech_companies = ['apple', 'google', 'apple']

# используем метод update()
companies.update(tech_companies)

print(companies)

# Вывод: {'google', 'apple', 'Lacoste', 'Ralph Lauren'}

Все уникальные элементы tech_companies добавлены в companies.

Удаление элемента из множества

Используем метод discard() для удаления указанного элемента:

languages = {'Swift', 'Java', 'Python'}

print('Initial Set:',languages)

# удаляем 'Java' из множества
removedValue = languages.discard('Java')

print('Set after remove():', languages)

Вывод

Initial Set: {'Python', 'Swift', 'Java'}
Set after remove(): {'Python', 'Swift'}

Встроенные функции для множеств

Популярные встроенные функции:

Функция	Описание
`all()`	Возвращает True, если все элементы истинны (или множество пусто).
`any()`	Возвращает True, если любой элемент истинен. Если множество пусто — False.
`enumerate()`	Возвращает объект enumerate, содержащий индексы и значения.
`len()`	Возвращает количество элементов.
`max()`	Возвращает наибольший элемент.
`min()`	Возвращает наименьший элемент.
`sorted()`	Возвращает новый отсортированный список (не сортирует само множество).
`sum()`	Возвращает сумму всех элементов.

Итерация по множеству

fruits = {"Apple", "Peach", "Mango"}

# цикл for для доступа к каждому фрукту
for fruit in fruits:
    print(fruit)

Вывод

Mango
Peach
Apple

Количество элементов

Используем метод len() для определения количества элементов:

even_numbers = {2,4,6,8}
print('Set:',even_numbers)

# находим количество элементов
print('Total Elements:', len(even_numbers))

Вывод

Set: {8, 2, 4, 6}
Total Elements: 4

Операции над множествами

Python предоставляет методы для математических операций: объединение, пересечение, разность, симметрическая разность.

Объединение двух множеств

Объединение множеств A и B включает все элементы обоих множеств.

Используем оператор | или метод union():

# первое множество
A = {1, 3, 5}

# второе множество
B = {0, 2, 4}

# объединение через |
print('Union using |:', A | B)

# объединение через union()
print('Union using union():', A.union(B))

Вывод

Union using |: {0, 1, 2, 3, 4, 5}
Union using union(): {0, 1, 2, 3, 4, 5}

Примечание

A|B и union() эквивалентны операции A ⋃ B.

Пересечение множеств

Пересечение множеств A и B включает общие элементы.

Используем оператор & или метод intersection():

# первое множество
A = {1, 3, 5}

# второе множество
B = {1, 2, 3}

# пересечение через &
print('Intersection using &:', A & B)

# пересечение через intersection()
print('Intersection using intersection():', A.intersection(B))

Вывод

Intersection using &: {1, 3}
Intersection using intersection(): {1, 3}

Примечание

A&B и intersection() эквивалентны операции A ⋂ B.

Разность множеств

Разность множеств A и B содержит элементы A, отсутствующие в B.

Используем оператор - или метод difference():

# первое множество
A = {2, 3, 5}

# второе множество
B = {1, 2, 6}

# разность через -
print('Difference using &:', A - B)

# разность через difference()
print('Difference using difference():', A.difference(B))

Вывод

Difference using &: {3, 5}
Difference using difference(): {3, 5}

Симметрическая разность

Симметрическая разность множеств A и B включает все элементы A и B, исключая общие.

Используем оператор ^ или метод symmetric_difference():

# первое множество
A = {2, 3, 5}

# второе множество
B = {1, 2, 6}

# симметрическая разность через ^
print('using ^:', A ^ B)

# через symmetric_difference()
print('using symmetric_difference():', A.symmetric_difference(B))

Вывод

using ^: {1, 3, 5, 6}
using symmetric_difference(): {1, 3, 5, 6}

Проверка равенства множеств

Используем оператор ==:

# первое множество
A = {1, 3, 5}

# второе множество
B = {3, 5, 1}

if A == B:
    print('Set A and Set B are equal')
else:
    print('Set A and Set B are not equal')

Вывод

Set A and Set B are equal

В примере A и B имеют одинаковые элементы, поэтому условие истинно.

Другие методы множеств

Метод	Описание
`add()`	Добавляет элемент в множество.
`clear()`	Удаляет все элементы.
`copy()`	Возвращает копию множества.
`difference()`	Возвращает разность как новое множество.
`difference_update()`	Удаляет элементы другого множества из текущего.
`discard()`	Удаляет элемент, если он есть (не выбрасывает исключение).
`intersection()`	Возвращает пересечение как новое множество.
`intersection_update()`	Обновляет множество пересечением.
`isdisjoint()`	True, если множества не пересекаются.
`issubset()`	True, если другое множество содержит текущее.
`issuperset()`	True, если текущее содержит другое.
`pop()`	Удаляет и возвращает произвольный элемент. KeyError, если пусто.
`remove()`	Удаляет элемент. KeyError, если элемента нет.
`symmetric_difference()`	Возвращает симметрическую разность.
`symmetric_difference_update()`	Обновляет множество симметрической разностью.
`union()`	Возвращает объединение.
`update()`	Обновляет множество объединением.