Как найти количество элементов множества питон

>>> x = {'july', 'aug', 'june', 'jan', 
         'may', 'march', 'dec', 'feb', 
         'oct', 'sep', 'nov', 'apr'}
>>> len(x)
# 12

>>> x = frozenset({0, 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9})
>>> len(x)
# 8

Множеством в языке программирования Python называется неупорядоченная совокупность уникальных значений. В качестве элементов этого набора данных могут выступать любые неизменяемые объекты, такие как числа, символы, строки. В отличие от массивов и списков, порядок следования значений не учитывается при обработке его содержимого. Над одним, а также несколькими множествами можно выполнять ряд операций, благодаря функциям стандартной библиотеки языка программирования Python.

Создание

Перед тем как начать работу с множеством, необходимо для начала его создать. Сделать это можно, просто присвоив переменной последовательность значений, выделив их фигурными скобками. Следующий пример показывает код, в котором создается множество целых чисел под названием a, после функция print выводит на экран его содержимое.

a = {1, 2, 0, 1, 3, 2}
print(a)

{0, 1, 2, 3}

Как можно заметить, все элементы полученной последовательности являются уникальными, без повторений. Существует и другой способ создания множеств, который подразумевает использование метода set. Аргументом этой функции может быть набор неких данных или даже строка с текстом, как это показано в следующем примере.

a = set('data')
print(a)

{'d', 'a', 't'}

В результате выполнения этого кода, программа заполняет новое множество уникальными символами из входной строки. Содержимое набора также выводится на экран.

Использование

Обычно используется для следующих операций:

• Проверка, есть ли данное значение в множестве. Для этого используется in.

  a = {0, 1, 2, 3}
  print(2 in a)
  
  True

• Наоборот, проверка отсутствия. Используется not in.

  a = {0, 1, 2, 3}
  print(2 not in a)
  
  False

• Перебор всех элементов.

  for a in {0, 1, 2}:
      print(a)
  
  0
  1
  2

Генератор

Для создания множества можно в Python воспользоваться генератором, позволяющих заполнять списки, а также другие наборы данных с учетом неких условий. Заполнение проводится аналогично генерации списков, рассмотренной в отдельной статье.

Следующий код демонстрирует генерацию множества a с циклом for для нескольких чисел.

a = {i for i in [1, 2, 0, 1, 3, 2]}
print(a)

{0, 1, 2, 3}

Как и прежде, метод print показывает содержимое полученного набора значений, где нет повторений, поскольку одинаковые числа автоматически удаляются.

Изменение множеств

Для управления содержимым множеств в языке Python присутствуют специальные методы, дающие возможность добавлять и удалять отдельные элементы.

Получение размера

Узнать точное количество элементов, входящих в состав множества, поможет метод len, принимающий в качестве аргумента набор данных. Функция print выводит результат.

a = {0, 1, 2, 3}
print(len(a))

4

Добавление элемента

Чтобы внести новые значения, потребуется вызывать метод add. Аргументом в данном случае будет добавляемый элемент последовательности. В примере кода на Python добавим в множество элемент со значением 4.

a = {0, 1, 2, 3}
a.add(4)
print(a)

{0, 1, 2, 3, 4}

Удаление элемента

Для удаления элементов из множества используются следующие функции в Python (кроме очистки, которая будет рассмотрена ниже):

• remove — удаление элемента с генерацией исключения в случае, если такого элемента нет;
• discard — удаление элемента без генерации исключения, если элемент отсутствует;
• pop — удаление первого элемента, генерируется исключение при попытке удаления из пустого множества.

Избавиться от лишних значений в наборе данных с помощью remove. В качестве входного параметра здесь выступает элемент, который нужно удалить (в примере удалим число со значением 3).

a = {0, 1, 2, 3}
a.remove(3)
print(a)

{0, 1, 2}

По поводу функции pop хотелось бы отметить, что так как множества не упорядочены, то удалится случайный элемент, который будет находиться в памяти первым. Но если они в памяти хранятся в отсортированном виде, что не факт, то скорее всего будет удален элемент с наименьшим значением. Но на это не стоит рассчитывать.

Полная очистка

Иногда необходимо полностью убрать все элементы. Чтобы не удалять каждый элемент отдельно, используется метод clear, не принимающий аргументов. Если вывести содержимое после этой операции, на экране появится только его название.

a = {0, 1, 2, 3}
a.clear()
print(a)

set()

В результате получили пустое множество.

Сортировка

Порядок следования элементов не учитывается. Поэтому нет смысла говорить о сортировке множеств в Python 3.

Но с другой стороны все дело обстоит не со всем так. Для быстрого поиска элемента, желательно их хранить в памяти в упорядоченном виде.

В начале рассмотрим, что будет с элементами разных типов данных в одном множестве. Такие элементы не должны сортироваться. Если мы будем выводить элементы с помощью команды print, то они выводятся примерно следующим образом:

a = {0, 1, 12, 'b', 'ab', 3, 2, 'a'}
print(a)

{0, 1, 'b', 3, 2, 12, 'ab', 'a'}

Как видим, у нас вывелись не отсортированные значения, если повторить запуск, то порядок будет меняться. Но это только в том случае, если перемешаны элементы разного типа.

Посмотрим, что будет, если попытаемся вывести только числа:

a = {0, 1, 12, 3, 2}
print(a)

{0, 1, 2, 3, 12}

Все элементы выведены упорядоченно. Теперь посмотрим что будет если преобразовать в список:

a = {0, 1, 12, 3, 2}
b = list(a)
print(b)

[0, 1, 2, 3, 12]

Аналогично, в список значения записались отсортированными по возрастанию.

Получается, что элементы хранятся в памяти в упорядоченном виде, если они одного типа. Но лучше не стоит на это расчитывать, алгоритмы Python могут поменяться.

Если вам нужно получить отсортированный список из множества, лучше воспользоваться для верности функцией sort. Элементы будут точно отсортированы. Ваш код будет понятен для других.

Операции над множествами

Помимо различных манипуляций с элементами множеств, существуют еще и операции над ними, позволяющие одной строчкой кода выполнять сложные преобразования.

Рассмотрим операции с множествами доступные в Python 3.

Объединение

Чтобы объединить все элементы двух разных множеств, стоит воспользоваться методом union на одном из объектов. Следующий пример демонстрирует работу данной функции, где создается последовательность чисел под именем c.

a = {0, 1, 2, 3}
b = {4, 3, 2, 1}
c = a.union(b)
print(c)

{0, 1, 2, 3, 4}

Добавление

Чтобы добавить все элементы из одного множества к другому, необходимо вызывать метод update на первом объекте. Таким образом можно перенести уникальные данные из одного набора чисел в другой, как это показано в следующем примере.

a = {0, 1, 2, 3}
b = {4, 3, 2, 1}
a.update(b)
print(a)

{0, 1, 2, 3, 4}

Пересечение

Чтобы найти общие элементы для двух разных множеств, следует применить функцию intersection, принимающую в качестве аргумента один из наборов данных. Код, приведенный ниже, создает новую последовательность чисел из пересечения двух множеств в Python 3.

a = {0, 1, 2, 3}
b = {4, 3, 2, 1}
c = a.intersection(b)
print(c)

{1, 2, 3}

Разность

Чтобы вычислить разность для двух разных множеств, необходимо воспользоваться методом difference. Функция позволяет найти элементы, уникальные для второго набора данных, которых в нем нет. Следующий код демонстрирует эту операцию.

a = {0, 1, 2, 3}
b = {4, 3, 2, 1}
c = a.difference(b)
print(c)

{0}

Отношения между множествами

Для определения подмножеств и надмножеств существуют специальные функции, возвращающие True или False в зависимости от результата выполнения.

Определение подмножества

Чтобы выяснить, является ли множество a подмножествомb, стоит попробовать вывести на экран результат выполнения метода issubset, как в следующем примере. Так как не все элементы набора чисел a присутствуют в b, функция вернет False.

a = {0, 1, 2, 3, 4}
b = {3, 2, 1}
print(a.issubset(b))

False

Определение надмножества

Чтобы узнать, является ли множество a надмножеством b, необходимо вызвать метод issuperset и вывести результат его работы на экран. Поскольку все элементы набора чисел b присутствуют в a, функция возвращает True.

a = {0, 1, 2, 3, 4}
b = {3, 2, 1}
print(a.issuperset(b))

True

Тип frozenset

Множество, содержимое которого не поддается изменению имеет тип frozenset. Значения из этого набора нельзя удалить, как и добавить новые. В следующем примере демонстрируется создание при помощи стандартной функции.

a = frozenset({"hello", "world"})
print(a)

frozenset({'hello', 'world'})

Поскольку содержимое frozenset должно всегда оставаться статичным, перечень функций, с которыми такое множество может взаимодействовать, имеет ограничения.

Преобразование множеств

Иногда возникает необходимость представления уже готовой последовательности значений в качестве совсем другого типа данных. Возможности языка позволяют конвертировать любое множество в строку, словарь или список при помощи стандартных функций.

Строка

Для преобразования множества в строку используется конкатенация текстовых значений, которую обеспечивает функция join. В этом случае ее аргументом является набор данных в виде нескольких строк. Запятая в кавычках выступает в качестве символа, разделяющего значения. Метод type возвращает тип данных объекта в конце приведенного кода.

a = {'set', 'str', 'dict', 'list'}
b = ','.join(a)
print(b)
print(type(b))

set,dict,list,str
<class 'str'>

Словарь

Чтобы получить из множества словарь, следует передать функции dict набор из нескольких пар значений, в каждом из которых будет находиться ключ. Метод print демонстрирует на экране содержимое полученного объекта, а type отображает его тип.

a = {('a', 2), ('b', 4)}
b = dict(a)
print(b)
print(type(b))

{'b': 4, 'a': 2}
<class 'dict'>

Следует отметить, что каждый элемент для такого преобразования — кортеж состоящий из двух значений:

1. ключ будущего словаря;
2. значение, соответствующее ключу.

Список

По аналогии с предыдущими преобразованиями можно получить список неких объектов. На этот раз используется метод list, получающий в качестве аргумента множество a. На выходе функции print отображаются уникальные значения для изначального набора чисел.

a = {1, 2, 0, 1, 3, 2}
b = list(a)
print(b)
print(type(b))

[0, 1, 2, 3]
<class 'list'>

Резюме

Следующая таблица отображает краткую сводку по всем пройденным функциям, включая их названия и назначение.

Название	Назначение
len	Получение размера
add	Добавление элемента
remove	Удаление элемента
clear	Очистка
union	Объединение
update	Добавление всех элементов одного множества в другое
intersection	Нахождение множества, элементы которого находятся на пересечении двух множеств
difference	Нахождение множества, элементы которого входят в первое, но не входят во второе множество
issubset	Проверка, является ли множество подмножеством
issuperset	Проверка, является ли множество надмножеством

Заключение

Таким образом, были рассмотрены базовые возможности множеств стандартной библиотеки языка программирования Python. Использование этой совокупности уникальных значений, позволяет не только манипулировать различными видами данных, производя объединение, пересечение и вычитание определенных элементов. Благодаря стандартным функциям по работе с множествами, программист получает возможность конвертировать их в другие типы данных, обладающие упорядоченностью, такие как строка, список и словарь.

Множества в Python – это структура данных, которые содержат неупорядоченные элементы. Элементы также не является индексированным. Как и список, множество позволяет внесение и удаление элементов. Однако, есть ряд особенных характеристик, которые определяют и отделяют множество от других структур данных:

• Множество не содержит дубликаты элементов;
• Элементы множества являются неизменными (их нельзя менять), однако само по себе множество является изменяемым, и его можно менять;
• Так как элементы не индексируются, множества не поддерживают никаких операций среза и индексирования.

В этой статье мы обсудим различные операции, которые можно применять на множествах в Python.

Содержание:

• Создание множеств
• Доступ к элементам множеств
• Добавление элементов во множество
• Удаление элементов из множеств
• Объединение множеств
• Пересечение множеств
• Разница множеств
• Сравнение множеств
• Методы множеств
• Frozenset в Python
• Вывод

Создание множеств

Существует два пути, следуя которым, мы можем создавать множества в Python.

Мы можем создать множество путем передачи всех элементов множества внутри фигурных скобок {} и разделить элементы при помощи запятых (,). Множество может содержать любое количество элементов и элементы могут быть разных типов, к примеру, целые числа, строки, кортежи, и т. д. Однако, множество не поддерживает изменяемые элементы, такие как списки, словари, и так далее.

Рассмотрим пример создания множества в Python:

Результат:

Только что мы создали множество чисел. Мы также можем создать множество из строк. Например:

Результат:

Возможно вы обратили внимание на то, что элементы в выдаче выше находятся в другом порядке, отличном от того, как мы добавляли их в множество. Это связано с тем, что элементы множества находятся в произвольном порядке. Если вы запустите тот же код еще раз, возможно вы получите выдачу с элементами, которые каждый раз будут находиться в другом порядке.

Мы также можем создать множество с элементами разных типов. Например:

Результат:

Все элементы в упомянутом выше множестве принадлежат разным типам.

Мы также можем создать множество из списков. Это можно сделать, вызвав встроенную функцию Python под названием set(). Например:

Результат:

Как упоминалось ранее, множества не содержат дубликаты элементов. Предположим, наш список содержит дубликаты элементов, как показано ниже:

Результат:

Множество удалило дубликаты и выдало только по одному экземпляру элементов. Это также происходит при создании множества с нуля. Например:

Результат:

И снова, множество удалило дубликаты и вернуло только один из дублируемых объектов.

Создание пустого множества подразумевает определенную хитрость. Если вы используете пустые фигурные скобки {} в Python, вы скорее создадите пустой словарь, а не множество. Например:

Результат:

Как показано в выдаче, тип переменной х является словарем.

Чтобы создать пустое множество в Python, мы должны использовать функцию set() без передачи какого-либо значения в параметрах, как показано ниже:

Результат:

Выдача показывает, что мы создали множество.

Доступ к элементам множеств

Python не предоставляет прямой способ получения значения к отдельным элементам множества. Однако, мы можем использовать цикл для итерации через все элементы множества. Например:

Результат:

Мы также можем проверить наличие элемента во множестве при помощи in, как показано ниже:

Результат:

Код возвращает «True«, а это означает, что элемент был найден во множестве. Аналогичным образом, при поиске элемента, который отсутствует во множестве, мы получим «False«, как показано ниже:

Как и ожидалось, код вернул «False«.

Добавление элементов во множество

Python позволяет нам вносить новые элементы во множество при помощи функции add(). Например:

Результат:

Элемент «Feb» успешно внесен во множество. Если это было множество чисел, мы не можем передать новый элемент внутри скобочек, как мы делаем это для строк. Например:

Результат:

В следующем разделе мы обсудим, как удалять элементы из множеств.

Удаление элемента из множеств

Python позволяет нам удалять элемент из множества, но не используя индекс, так как множество элементов не индексированы. Элементы могут быть удалены при помощи обоих методов discard() и remove().

Помните, что метод discard() не будет выдавать ошибку, если элемент не был найден во множестве. Однако, если метод remove() используется и элемент не был найден, возникнет ошибка.

Давайте продемонстрируем как удалять элемент при помощи метода discard():

Результат:

Элемент 3 был удален из множества.

Аналогично, метод remove() может использоваться следующим образом:

Результат:

Теперь попробуем удалить элемент, которого нет во множестве. Сначала используем метод discard():

Результат:

Выдача выше показывает, что никакого воздействия на множество не было оказано. Теперь посмотрим, что выйдет из использования метода remove() по аналогичному сценарию:

Результат:

Выдача показывает, что метод выдал ошибку KeyError, так как мы пытались удалить элемент, которого нет во множестве.

С методом pop(), мы можем удалить и вернуть элемент. Так как элементы находятся в произвольном порядке, мы не можем утверждать или предсказать, какой элемент будет удален.

Например:

Результат:

Вы можете использовать тот же метод при удалении элемента и возврате элементов, которые остаются во множестве. Например:

Результат:

Эти элементы остаются во множестве.

Метод Python под названием clear() поможет удалить все элементы во множестве. Например:

Результатом является пустой set() без каких-либо элементов внутри.

Объединение множеств

Предположим, у нас есть два множества, А и В. Объединение этих двух множеств — это множество со всеми элементами обеих множеств. Такая операция выполняется при помощи функции Python под названием union().

Рассмотрим пример:

Результат:

Объединение может состоять из более чем двух множеств, и все их элементы сложатся в одно большое множество. Например:

Результат:

При выполнении операции объединения, дубликаты игнорируются, так что только один из двух элементов дубликатов будет отображаться. Например:

Результат:

Оператор | может также использоваться при поиске объединения двух или более множеств. Например:

Результат:

Если вы хотите создать объединение из более двух множеств, разделите названия множеств при помощи оператора | . Взглянем на пример:

Результат:

Пересечение множеств

Предположим, у вас есть два множества: А и В. Их пересечение представляет собой множество элементов, которые являются общими для А и для В.

Операция пересечения во множествах может быть достигнута как при помощи оператора &, так и метода intersection(). Рассмотрим пример:

В обеих множествах 3 является общим элементом. То же самое может быть достигнуто при использовании метода intersection():

В следующем разделе мы обсудим, как определить разницу между множествами.

Разница между множествами

Предположим, у вас есть два множества: А и В. Разница между А и В (А — В) — это множество со всеми элементами, которые содержатся в А, но не в В. Соответственно, (В — А) — это множество со всеми элементами в В, но не в А.

КОД

Для определения разницы между множествами в Python, мы можем использовать как функцию difference(), так и оператор — . Рассмотрим пример:

Результат:

В показанном выше скрипте, только первые три элемента множества set_a отсутствуют во множестве set_b, формируя нашу выдачу. Оператор минус - можно также применить для нахождения разницы между двумя множествами, как показано ниже:

Результат:

Симметричная разница между множествами А и В — это множество с элементами, которые находятся в А и В, за исключением тех элементов, которые являются общими для обеих множеств. Это определяется использованием метода Python под названием symmetric_difference(), или оператора ^. Посмотрим на пример:

Результат:

Симметричную разницу можно также найти следующим образом:

Результат:

Сравнение множеств

Мы можем сравнить множества в зависимости от того, какие элементы в них содержатся. Таким образом, мы можем сказать, является ли множество родительским, или дочерним от другого множества. Результат такого сравнения будет либо True, либо False.

Чтобы проверить, является ли множество А дочерним от В, мы можем выполнить следующую операцию:

Чтобы узнать является ли множество В дочерним от А, мы можем выполнить следующую операцию, соответственно:

Например:

Результат:

Дочернее и родительское множество может также быть проверено при помощи методов issubset() и issuperset(), как показано ниже:

Результат:

В следующем разделе мы обсудим некоторые из наиболее часто используемых методов для манипуляции множествами, предоставленных в Python, которые мы не успели упомянуть.

Методы множеств

Python содержит огромное количество встроенных методов, включая следующие:

Метод copy()

Этот метод возвращает копию множества. Например:

Результат:

Выдача показывает, что х является копией множества string_set.

Метод isdisjoint()

Этот метод проверяет, является ли множество пересечением или нет. Если множества не содержат общих элементов, метод возвращает True, в противном случае — False. Например:

Результат:

Оба множества не имеют общих элементов, что делает выдачу True.

Метод len()

Этот метод возвращает длину множества, которая является общим количеством элементов во множестве. Пример:

Выдача показывает, что длина множества является 4.

Frozenset в Python

Frozenset (замороженное множество) – это класс с характеристиками множества, однако, как только элементы становятся назначенными, их нельзя менять. Кортежи могут рассматриваться как неизменяемые списки, в то время как frozenset-ы — как неизменные множества.

Множества являются изменяемыми и нехешируемыми, это значит, что мы не можем использовать их как словарные ключи. Замороженные множества (frozenset) являются хешированными и могут использоваться в качестве ключей словаря.

Для создания замороженного множества, мы используем метод frozenset(). Давайте создадим два замороженных множества, Х и Y:

Результат:

Замороженные множества поддерживают использование множественных методов Python, таких как copy(), difference(), symmetric_difference(), isdisjoint(), issubset(), intersection(), issuperset() и union().

Вывод

Данная статья предоставляет подробное введение во множества языка программирования Python. Математическое определение множеств аналогично определению множеств в Python.

Множество — это набор элементов в произвольном порядке. Само по себе, множество является изменяемым, однако его элементы являются неизменяемыми.

Однако, мы можем добавлять и убирать элементы из множества без каких-либо проблем. В большей структур данных элементы являются индексированными. Однако, элементы множеств не являются индексированными. Это делает невозможным для нас выполнять операции, которые направлены на определенные элементы множества.