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Python中的集合是一种无序、可变、元素唯一的数据结构。它常用于去重、成员检测以及数学运算（如并集、交集、差集等）。集合与列表和元组的主要区别是它不允许重复元素，且没有顺序。
一. 集合的基本操作
1. 创建集合
使用大括号 {} 来定义集合：
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
print(my_set) # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}
使用 set() 函数 来创建集合，尤其当需要从其他数据类型（如列表或元组）转换时：
my_list = [1, 2, 2, 3]
my_set = set(my_list)
print(my_set) # 输出: {1, 2, 3}（去掉重复元素）
2. 添加集合元素
使用 add() 向集合添加单个元素：
my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)
print(my_set) # 输出: {1, 2, 3, 4}
3. 删除集合元素
使用 remove() 删除指定元素。如果元素不存在，会引发 KeyError 错误：
my_set = {1, 2, 3, 4}
my_set.remove(3)
print(my_set) # 输出: {1, 2, 4}
使用 discard() 删除指定元素。如果元素不存在，不会引发错误：
my_set = {1, 2, 3, 4}
my_set.discard(5) # 即使 5 不在集合中，也不会报错
print(my_set) # 输出: {1, 2, 3, 4}
使用 pop() 从集合中随机删除并返回一个元素（集合是无序的，所以删除的元素是随机的）：
my_set = {1, 2, 3, 4}
element = my_set.pop()
print(element) # 输出删除的随机元素
print(my_set) # 输出剩余的集合
4. 清空集合
使用 clear() 清空集合：
my_set = {1, 2, 3, 4}
my_set.clear()
print(my_set) # 输出: set()
二. 集合的数学运算
集合支持多种数学运算，像是并集、交集、差集和对称差集。
1. 并集
两个集合的并集包含所有元素（不重复）。
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
union_set = set1 | set2 # 使用 | 运算符
print(union_set) # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}
2. 交集
两个集合的交集包含共同的元素。
intersection_set = set1 & set2 # 使用 & 运算符
print(intersection_set) # 输出: {3}
3. 差集
集合 A 的差集是 A 中有而 B 中没有的元素。
difference_set = set1 - set2 # 使用 - 运算符
print(difference_set) # 输出: {1, 2}
4. 对称差集
两个集合的对称差集是两个集合中不重复的元素。
symmetric_difference_set = set1 ^ set2 # 使用 ^ 运算符
print(symmetric_difference_set) # 输出: {1, 2, 4, 5}
三. 集合的常用方法
len()：返回集合中元素的数量。
print(len(my_set)) # 输出: 4
in：检查元素是否在集合中。
print(3 in my_set) # 输出: True
print(5 in my_set) # 输出: False
copy()：返回集合的一个副本。
my_set_copy = my_set.copy()
print(my_set_copy) # 输出: {1, 2, 3, 4}
四. 集合的使用场景
1. 去重
利用集合自动去除重复元素。
my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 4]
unique_elements = set(my_list)
print(unique_elements) # 输出: {1, 2, 3, 4}
2. 集合运算
集合的并集、交集、差集等运算非常适合处理数学问题或者数据集合的合并与筛选。
3. 成员检测
通过集合进行快速的成员检测，因其采用哈希表结构，查找速度非常快。
my_set = {1, 2, 3, 4}
if 3 in my_set:
print("3 is in the set.")
总结：Python 中的集合是一个非常强大且灵活的数据结构，适用于很多场景，尤其是在需要处理独特元素、进行集合运算（如交集、并集、差集等）时非常有用。其无序、唯一、支持数学运算的特性，使得集合成为高效的数据处理工具。