Множества (sets) в Python
Множества не упорядочены и имеют очень быстрое время поиска (приблизительно O(1)). Они отлично подходят для использования, когда у вас есть коллекция вещей, порядок которых не имеет значения, и вам необходим поиск по имени много раз. Если нужен поиск по индексу, то лучше рассмотреть списки для использования. Если важна упорядоченность, то также лучше рассмотреть списки.
Множества изменяемы и поэтому не могут быть хэшированы, поэтому вы не можете их использовать в качестве ключей словаря или помещать их в другие наборы или где-либо еще, где требуются хэшированые типы. В таких случаях вы может использовать неизменяемое множество frozenset . Элементы множества должны быть способны к хэшированию. Это значит, что они должны иметь корректный метод __hash__ , который совместим с __eq__ . В общем, изменяемые типы такие как list или set не способны к хэшированию и не могут быть помещены во множество. Если вы столкнулись с этой проблемой, рассмотрите использование dict и неизменяемые ключи.
Получить уникальные элементы списка
Допустим, у вас есть список ресторанов — может быть, вы читаете его из файла. Вы заботитесь об уникальных ресторанах в списке. Лучший способ получить уникальные элементы из списка — превратить его во множество:
restaurants = ["McDonald's", "Burger King", "McDonald's", "Chicken Chicken"] unique_restaurants = set(restaurants) print(unique_restaurants) >>>Out:
Обратите внимание, что набор не в том же порядке, что и исходный список; это потому , что множества являются неупорядоченными, так же , как dict .
Это может быть легко преобразован обратно в List с Python встроенный в list функций, что дает еще один список , который тот же список , как оригинал , но без дубликатов:
list(unique_restaurants) >>>Out: ['Burger King', "McDonald's", 'Chicken Chicken']
Также принято видеть это одной строкой:
# удалены все дубликаты и возвращается другой список list(set(restaurants))
Теперь любые операции, которые могут быть выполнены в исходном списке, могут быть выполнены снова.
Операции на множествах
с другими наборами
# Пересечения множеств .intersection() >>>Out: & >>>Out: # Объединение множеств .union() >>>Out: | >>>Out: # Разница множеств .difference() >>>Out: - >>>Out: # Симметрическая разность множеств .symmetric_difference() >>>Out: ^ >>>Out: # проверка суперпозиции множеств .issuperset() >>>Out: False >= >>>Out: False # проверка подмножества .issubset() >>>Out: True <= >>>Out: True # проверка непересечения .isdisjoint() >>>Out: True .isdisjoint() >>>Out: False
с отдельными элементами
# проверка наличия элемента в множестве 2 in >>>Out: True 4 in >>>Out: False 4 not in >>>Out: True # Доблавение и удаление из множества s = s.add(4) s == >>>Out: True s.discard(3) s == >>>Out: True s.discard(5) #элемента 5 нет, поэтому если его не учитывать ничего не произойдет s == >>>Out: True s.remove(2) s == >>>Out: True s.remove(2) #нельзя удалить элемент 2, т.к. его уже нет в множестве >>>Out: KeyError: 2 #
Операции множества возвращают новые множества, но имеют соответствующие комбинированные операторы присваивания:
| Метод | Операция на месте | метод на месте |
|---|---|---|
| объединение | s|= t | update |
| пересечение | s &= t | intersection_update |
| разница | s -= t | difference_update |
| симметрическая разница | s ^ = t | symmetric_difference_update |
s = s.update() s == >>>Out: True
Множество множеств
, > #приводит к ошибке >>>Out: TypeError: unhashable type: 'set'
Вместо этого используйте frozenset :
), frozenset()>
Операции над множествами с использованием методов и встроенных функций
Определим два множества a и b
a = b = a.intersection(b) >>>Out:
объединение
a.union(b) возвращает новый набор с элементами, присутствующими в любом a и b
a.union(b) >>>Out:
разница
a.difference(b) возвращает новый набор с элементами , присутствующими в , но не в a b
a.difference(b) >>>Out: b.difference(a) >>>Out:
Симметричная разница
a.symmetric_difference(b) возвращает новый набор с элементами, присутствующими в любом a или b , но не в обоих множествах
a.symmetric_difference(b) >>>Out: b.symmetric_difference(a) >>>Out:
Примечание: a.symmetric_difference(b) == b.symmetric_difference(a)
Подмножество и суперсет
c.issubset(a) проверяет, соответствует ли каждый элемент c в a
a.issuperset(c) проверяет, является ли каждый элемент c находится d a .
c = c.issubset(a) >>>Out: True a.issuperset(c) >>>Out: True
Последние операции имеют эквивалентные операторы, как показано ниже:
| Метод | Оператор |
|---|---|
| a.intersection(b) | a & b |
| a.union(b) | a | b |
| a.difference(b) | a — b |
| a.symmetric_difference(b) | a ^ b |
| a.issubset(b) | a |
| a.issuperset(b) | a >= b |
Несвязные множества
Множества a и d не пересекаются, если ни один элемент a не находится также в d , и наоборот.
d = a.isdisjoint(b) # are in both sets >>>Out: False a.isdisjoint(d) >>>Out: True # это эквивалентная проверка, но менее эффективная len(a & d) == 0 >>>Out: True # еще менее эффективная a & d == set() >>>Out: True
Тестирование членства
Встроенный ключевое слово in ищет вхождения
1 in a >>>Out: True 6 in a >>>Out: False
длина
Встроенная функция len() возвращает количество элементов в множестве
len(a) >>>Out: 4 len(b) >>>Out: 3
Множества против мультимножеств
Множества — это неупорядоченные коллекции отдельных элементов. Но иногда мы хотим работать с неупорядоченными коллекциями элементов, которые не обязательно различны и отслеживают множественность элементов.
Рассмотрим этот пример:
setA = setA >>>Out: set(['a', 'c', 'b'])
При сохранении строки ‘a’ , ‘b’ , ‘b’ , ‘c’ в структуру набора данных , мы потеряли информацию о том , что ‘b’ встречается дважды. Конечно, сохранение элементов в списке сохранит эту информацию.
listA = ['a','b','b','c'] listA >>>Out: ['a', 'b', 'b', 'c']
но структура данных списка вводит дополнительный ненужный порядок, который замедляет наши вычисления.
from collections import Counter counterA = Counter(['a','b','b','c']) counterA >>>Out: Counter()
Counter представляет собой словарь, где элементы хранятся в виде ключей словаря и их счетчики хранятся в виде значений словаря. И, как и все словари, это неупорядоченная коллекция.
Как преобразовать множество в список в питоне
Множество в языке Питон — это структура данных, эквивалентная множествам в математике. Множество может состоять из различных элементов, порядок элементов в множестве неопределен. В множество можно добавлять и удалять элементы, можно перебирать элементы множества, можно выполнять операции над множествами (объединение, пересечение, разность). Можно проверять принадлежность элемента множеству.
В отличие от массивов, где элементы хранятся в виде последовательного списка, в множествах порядок хранения элементов неопределен (более того, элементы множества хранятся не подряд, как в списке, а при помощи хитрых алгоритмов). Это позволяет выполнять операции типа “проверить принадлежность элемента множеству” быстрее, чем просто перебирая все элементы множества.
Элементами множества может быть любой неизменяемый тип данных: числа, строки, кортежи. Изменяемые типы данных не могут быть элементами множества, в частности, нельзя сделать элементом множества список (но можно сделать кортеж) или другое множество. Требование неизменяемости элементов множества накладывается особенностями представления множества в памяти компьютера.
Задание множеств
Множество задается перечислением всех его элементов в фигурных скобках. Исключением явлеется пустое множество, которое можно создать при помощи функции set() . Если функции set передать в качестве параметра список, строку или кортеж, то она вернёт множество, составленное из элементов списка, строки, кортежа. Например:
A = A = set('qwerty') print(A)
Каждый элемент может входить в множество только один раз, порядок задания элементов неважен. Например, программа:
A = B = print(A == B)
выведет True , так как A и B — равные множества.
Каждый элемент может входить в множество только один раз. set(‘Hello’) вернет множество из четырех элементов: .
Работа с элементами множеств
Узнать число элементов в множестве можно при помощи функции len .
Перебрать все элементы множества (в неопределенном порядке!) можно при помощи цикла for :
primes = for num in primes: print(num)
Проверить, принадлежит ли элемент множеству можно при помощи операции in , возвращающей значение типа bool . Аналогично есть противоположная операция not in . Для добавления элемента в множество есть метод add :
A = print(1 in A, 4 not in A) A.add(4)
Для удаления элемента x из множества есть два метода: discard и remove . Их поведение различается только в случае, когда удаляемый элемент отсутствует в множестве. В этом случае метод discard не делает ничего, а метод remove генерирует исключение KeyError .
Наконец, метод pop удаляет из множества один случайный элемент и возвращает его значение. Если же множество пусто, то генерируется исключение KeyError .
Из множества можно сделать список при помощи функции list .
Операции с множествами
С множествами в питоне можно выполнять обычные для математики операции над множествами.
Список list в Python
Списки представляют собой изменяемые последовательности, обычно используемые для хранения коллекций однородных элементов, где степень сходства зависит от приложения.
Списки поддерживают следующие операции:
- общие операции с последовательностями;
- операции с изменяемыми последовательностями.
В Python списки представлены встроенным классом list() , его можно использовать для преобразования итерируемых объектов в тип list .
Списки могут быть созданы несколькими способами:
- Используя пару квадратных скобок для обозначения пустого списка: [] .
- Используя квадратные скобки, разделяя элементы запятыми: [a, b, c] .
- Используя генератор списка: [x for x in iterable] .
- Используя конструктор типа list :
- list() — создаст пустой список,
- list(iterable) — преобразует в список объект, который поддерживает итерацию.
Конструктор класса list(iterable) создает список, элементы которого совпадают и находятся в том же порядке, что и элементы итератора iterable . Аргумент iterable может быть либо последовательностью, контейнером поддерживающим итерацию, либо объектом итератора. Если аргумент не задан, конструктор создает новый пустой список [] .
- Если код программы многократно использует операцию вхождения в список list , то для этой цели лучше использовать множество set . Множества set / frozenset специально заточены для этой цели.
- Когда код программы часто добавляет элементы списка с одной стороны и удаляет с другой стороны (методы с изменяемыми последовательностями это делать позволяют). В этом случае следует использовать класс deque который представляет собой двустороннюю очередь, которая предназначена для быстрого добавления и удаления элементов с обоих концов последовательности.
Список list способен хранить в себе разные типы данных.
Примеры использования создания списка и преобразования объектов к типу list :
>>> list() # Создание списка # [] >>> [] # [] >>> [1, 'a', 10, 'b', '105'] # [1, 'a', 10, 'b', '105'] # Преобразование строки str в список тип list >>> list('abc') # ['a',' b',' c'] # Преобразование кортежа tuple в список тип list >>> list((1, 2, 3)) # [1, 2, 3] # Преобразование множества set в список тип list >>> list(1, 2, 3>) # [1, 2, 3] # Преобразование генератора в список тип list >>> list(range(5)) # [0, 1, 2, 3, 4] # Преобразуем список строк в список чисел x = ['55', '11', '25', '15', '9'] int_list = [int(i) for i in x] print(int_list) # [11, 15, 25, 55, 9]
Если объект iterable уже является списком, создается и возвращается копия, аналогичная iterable[:] . Многие другие операции также создают списки, в том числе встроенная функция sorted() .
Списки имеют дополнительный метод:
list.sort(*, key=None, reverse=False) :
Метод list.sort() принимает два аргумента, которые могут передаваться только по ключевому слову:
- key определяет функцию с одним аргументом, которая используется для извлечения ключа сравнения из каждого элемента списка, например, key=str.lower . Ключ, соответствующий каждому элементу в списке, вычисляется один раз и затем используется для всего процесса сортировки. Значение по умолчанию None означает, что элементы списка сортируются напрямую без вычисления отдельного значения ключа.
- reverse это логическое значение. Если установлено значение True , то элементы списка сортируются так, как если бы каждое сравнение было обратным.
Метод изменяет последовательность на месте для экономии памяти при сортировке большой последовательности. Чтобы напомнить пользователям, что он работает с таким эффектом, он не возвращает отсортированную последовательность. Для того, что бы получить копию отсортированного списка используйте встроенную функцию сортировки sorted() .
Метод list.sort() гарантированно будет стабильным. Сортировка является стабильной, если она гарантирует отсутствие изменения относительного порядка элементов, которые будут равными в сортируемом списке. Это полезно для сортировки за несколько проходов, например сортировка по отделу, а затем по уровню зарплаты.
Примеры использования сортировки списка методом sort() :
>>> x = [5, 2, 3, 1, 4] >>> x.sort() >>> x # [1, 2, 3, 4, 5] # Обратная сортировка - reverse=True >>> x = [5, 2, 3, 1, 4] >>> x.sort(reverse=True) >>> x # [5, 4, 3, 2, 1]
Сортировка по длине строки, в качестве функции сортировки выступает встроенная len() :
>>> x = ['a', 'dddd', 'сс', 'bbb'] >>> x.sort(key=len) >>> x # ['a', 'сс', 'bbb', 'dddd']
В следующем примере, в списке x представлена последовательность чисел в качестве строк. При простой сортировке будет использоваться лексикографическое сравнение.
>>> x = ['55', '11', '25', '15', '9'] >>> x.sort() >>> x # ['11', '15', '25', '55', '9']
Применим в качестве ключевой функции для сравнения класс int() , для преобразования строк в целые числа, что бы упорядочить последовательность строк как будто это список чисел.
>>> x = ['55', '11', '25', '15', '9'] >>> x.sort(key=int) >>> x # ['9', '11', '15', '25', '55']
- КРАТКИЙ ОБЗОР МАТЕРИАЛА.
- Утиная типизация ‘Duck Typing’
- Что такое вызываемый объект callable?
- Как проверить тип переменной/объекта
- Логический тип данных bool
- Целые числа int
- Ограничение длины преобразования целочисленной строки
- Вещественные числа float
- Комплексные числа complex
- Типы последовательностей
- Список list
- Кортеж tuple
- Диапазон range
- Текстовые строки str
- Словарь dict
- Множество set и frozenset
- Итератор Iterator, протокол итератора
- Генератор generator и выражение yield
- Контекстный менеджер with
- Байтовые строки bytes
- Байтовый массив bytearray
- Тип memoryview, буфер обмена
- Файловый объект file object
- Универсальный псевдоним GenericAlias
- Объект объединения Union
Получение разницы между двуми списками в Python
Ситуация, с которой часто сталкиваются новички в Python, заключается в том, что требуется получить разницу между двумя списками. Например, имеются два списка:
list1 = ['Яблоко', 'Банан', 'Апельсин', 'Груша'] list2 = ['Яблоко', 'Банан']
И требуется получить третий список, который будет содержать элементы, которые есть в первом списке, но которых нет во втором списке:
list3 = ['Апельсин', 'Груша']
Важно отметить, что элементы в каждом списке уникальны и не повторяются.
Существует простой и быстрый способ решения этой задачи без использования циклов и проверок — с помощью преобразования списков в множества и использования операции разности множеств.
В Python, множество — это неупорядоченная коллекция уникальных элементов. Операция разности множеств позволяет получить элементы, которые есть в одном множестве, но которых нет в другом множестве.
Исходные списки можно преобразовать в множества с помощью функции set() . После этого можно использовать операцию разности множеств, обозначенную символом — . Полученное множество можно преобразовать обратно в список с помощью функции list() .
Весь код, выполняющий это преобразование, будет выглядеть следующим образом:
list1 = ['Яблоко', 'Банан', 'Апельсин', 'Груша'] list2 = ['Яблоко', 'Банан'] set1 = set(list1) set2 = set(list2) set3 = set1 - set2 list3 = list(set3) print(list3) # Выведет: ['Апельсин', 'Груша']
Таким образом, с помощью преобразования списков в множества и использования операции разности множеств, можно быстро и просто получить разницу между двуми списками.