一、集合核心特性

1. ​无序性与唯一性

• ​无序性：集合中的元素没有固定顺序，无法通过索引访问。
• ​唯一性：自动过滤重复元素，确保每个元素唯一。

python">unique_set = {1, 2, 2, "苹果", "苹果"}  # 输出：{1, 2, "苹果"}  

2. ​可变性

集合支持动态添加或删除元素，但元素本身必须是可哈希的（不可变类型如字符串、数字、元组）。

python">valid_set = {"Yant", 2025, (1, 2)}  # 合法  
invalid_set = {["Python"]}          # 报错：列表不可哈希  

3. ​高效查询

基于哈希表实现，in 操作时间复杂度为 ​O(1)，适合高频查询。

python">skills = {"Python", "AI", "数据分析"}  
print("Python" in skills)  # 输出：True（耗时仅0.000003秒）

二、集合的创建与基础操作

1. ​创建方式

方法	示例代码	说明
直接定义	s1 = {1, “Yant”, 3.14}	元素唯一且不可变
空集合	s2 = set()	不可用 {}（会创建空字典）
转换其他类型	s3 = set([1, 2, 2])	列表去重后转为集合

2. ​增删改操作

方法	功能说明	示例
​add()	添加单个元素	s1.add(4) → {1, “Yant”, 3.14, 4}
​update()	批量添加可迭代对象元素	s1.update([5, 6]) → 扩展集合
​remove()	删除指定元素（不存在时报错）	s1.remove(1) → {“Yant”, 3.14, 4}
​discard()	安全删除元素（不存在时不报错）	s1.discard(99) → 无变化
​clear()	清空所有元素	s1.clear() → set()

三、集合的数学运算

1. ​基础运算符与方法

运算类型	运算符	方法	示例
​并集	|	union()	{1, 2}|{2, 3} → {1, 2, 3}
​交集	&	intersection()	{1,2} & {2,3} → {2}
​差集	-	difference()	{1,2} - {2} → {1}
​对称差集	^	symmetric_difference()	{1,2} ^ {2,3} → {1,3}

2. ​集合关系判断

• ​子集/超集：

python">a = {1, 2}  
b = {1, 2, 3}  
print(a.issubset(b))    # 输出：True  
print(b.issuperset(a))  # 输出：True [6,7]

• ​无交集判断：

python">print(a.isdisjoint({4,5}))  # 输出：True [7]

四、集合对象的内置方法

方法	功能说明	示例
​copy()	创建集合的浅拷贝	s_copy = s1.copy()
​pop()	随机删除并返回一个元素（空集合报错）	s1.pop() → 随机元素
​len()	获取元素数量	len(s1) → 3
​frozenset()	创建不可变集合（可哈希，可作为字典键）	fs = frozenset({1,2})

五、高级应用场景

1. ​数据去重与清洗

python">raw_data = ["Yant", "Python", "Yant", "AI"]  
cleaned_data = list(set(raw_data))  # 去重 → ["Yant", "Python", "AI"] [4,8]

2. ​快速过滤无效数据

python">valid_items = {"A", "B", "C"}  
input_data = ["A", "X", "B"]  
cleaned = [x for x in input_data if x in valid_items]  # → ["A", "B"] [4]

3. ​社交关系分析

python">yant_friends = {"Bob", "Charlie"}  
alice_friends = {"Bob", "Diana"}  
common = yant_friends & alice_friends  # 共同好友 → {"Bob"} [3,8]

六、性能优化与避坑指南

1. ​性能对比

数据结构	100万元素查询耗时	适用场景
​列表	3.2秒	需保留顺序的动态数据
​集合	0.000003秒	高频查询、去重、集合运算

2. ​常见错误

• ​空集合陷阱：{} 是空字典，空集合需用 set() 。
• ​默认参数问题：避免将可变集合作为函数默认参数。
• ​顺序依赖：集合无序，需顺序时改用有序字典或列表。

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总结
Python集合凭借其唯一性、高效查询和丰富的集合运算，成为数据去重、关系分析和高频查询场景的利器。掌握其核心特性与方法（如add()、union()、issubset()），结合frozenset等高级用法，能显著提升代码效率。需注意集合的无序性和元素不可变性限制，合理选择数据结构以满足需求。