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Python 集合

这个概念为什么出现

权限差集、标签去重、已处理 ID 集合——这些是集合问题，不是“再写一层 for”。set 提供平均 O(1) 成员测试与并交差运算；frozenset 给出不可变、可哈希版本。

[!abstract] 一句话理解 set 是可变无序不重复元素集合；frozenset 不可变且可哈希；元素必须可哈希。

最小可运行示例

先把示例放进业务场景，再看代码：

场景：优惠券系统计算可领券用户

营销要：新客集合与黑名单差集，得到可发券用户；活动标签集合要能当缓存键。

# coupon_sets.py
# 业务意图：用集合运算过滤可发券用户，并用 frozenset 作缓存键。
# 教学点：
# - set 去重与差集；
# - 成员测试；
# - frozenset 可作 dict 键。

def eligible_users(new_users: list[str], blocked: set[str]) -> set[str]:
    return set(new_users) - blocked


def main() -> None:
    blocked = {"u:spam", "u:risk"}
    can_receive = eligible_users(["u:1", "u:2", "u:1", "u:spam"], blocked)
    print("eligible:", sorted(can_receive))
    print("u:2 in eligible?", "u:2" in can_receive)

    tags = frozenset({"vip", "spring"})
    campaign_cache = {tags: "10OFF"}
    print("cache:", campaign_cache[frozenset({"spring", "vip"})])


if __name__ == "__main__":
    main()

建议运行：

python coupon_sets.py

期望输出：

eligible: ['u:1', 'u:2']
u:2 in eligible? True
cache: 10OFF

结合场景再看三个关注点

1. 去重是集合语义，不是排序；输出顺序不保证（示例用 sorted 仅便展示）。
2. 哈希集合通常提供平均 O(1) 成员测试，仍受哈希/相等比较成本及碰撞影响；不是每次都比小 list 更快。
3. frozenset 忽略构造顺序，相同元素即同一键。

核心概念与准确模型

运算	语法/方法
并	| / union
交	& / intersection
差	- / difference
对称差	^ / symmetric_difference
子集	<= / <

• 字面量：{1,2}；空集必须 set()（{} 是空 dict）
• 推导：{x for x in xs if cond}
• union/intersection 等方法可接收一般 iterable；|、& 等运算符要求集合类操作数。

边界情况与反直觉行为

1. list 不可哈希，不能作 set 元素；转成 tuple 后还须所有元素可哈希。True、1、1.0 相等，放进集合会合并。
2. 不同 NaN 对象彼此不相等，set 不保证把所有 NaN 合成一个；按业务去重需先定义缺失/NaN 的规范化策略。
3. 遍历时不要增删集合元素；改变大小通常抛 RuntimeError，但不能依赖异常检测所有逻辑错误。

常见误区

[!warning] 常见误区：{} 创建空 set 错误理解：与空 dict 同形。
正确模型：空 set 写 set()。

工程实践

• 权限、标签、去重 ID 优先 set。
• 需要稳定顺序 + 去重：dict.fromkeys(xs) 或有序结构。
• frozenset 禁止增删元素，但不会冻结自定义元素的内部状态；元素仍须遵守稳定的哈希/相等契约。

本节总结

集合解决去重、成员与集合代数。选 set/frozenset 的关键是元素可哈希与是否需要不可变键。

自测题

1. 为什么 frozenset({"vip","spring"}) 能命中以另一顺序构造的键？
2. 空集字面量怎么写？

参考答案

1. frozenset 相等只看元素集合，与插入顺序无关。
2. set()。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
Set Types	文档	set API