在Python中，我們經常會遇到需要去除重複元素的情況，比如處理一份有重複記錄的數據列表。這時候，集合（set） 就是一個非常實用的工具。它最顯著的特點就是元素不重複，並且是無序的。通過集合，我們可以輕鬆實現數據去重，同時還能進行交集、並集等集合運算。
一、爲什麼用集合去重？¶
假設我們有一個列表 [1, 2, 2, 3, 3, 3]，如果想去除重複元素，用列表實現可能需要寫循環或者列表推導式（比如 list(set([1,2,2,3,3,3]))），而集合的去重更直接——一行代碼就能搞定，而且邏輯更清晰。
二、創建集合（Set）¶
1. 直接用大括號 {} 創建¶
集合用大括號 {} 定義，元素之間用逗號分隔。但要注意：集合中的元素不能重複，重複的元素會自動被忽略。
# 定義一個包含重複元素的集合
my_set = {1, 2, 3, 2, 3}
print(my_set) # 輸出：{1, 2, 3}（重複元素被自動去重）
2. 用 set() 函數創建¶
如果需要將其他可迭代對象（如列表、元組）轉換爲集合，用 set() 函數更方便。
# 從列表創建集合（自動去重）
my_list = [1, 2, 2, 3, 4]
my_set = set(my_list)
print(my_set) # 輸出：{1, 2, 3, 4}
注意：空集合的創建¶
- 不能用
{}表示空集合，因爲{}是空字典（後續會介紹字典）。 - 空集合必須用
set()創建：
empty_set = set()
print(empty_set) # 輸出：set()
三、集合的常用操作¶
1. 基本操作：添加和刪除元素¶
- 添加元素：用
add()方法添加單個元素。
my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4) # 添加元素4
print(my_set) # 輸出：{1, 2, 3, 4}
- 刪除元素：用
remove()或discard()方法。 remove(x)：如果元素x不存在，會報錯。discard(x)：如果元素x不存在，不會報錯（更安全）。
my_set = {1, 2, 3}
my_set.remove(2) # 刪除元素2
print(my_set) # 輸出：{1, 3}
my_set.discard(5) # 刪除不存在的元素5，無報錯
print(my_set) # 輸出：{1, 3}
- 隨機刪除：用
pop()方法（集合無序，所以隨機刪除一個元素）。
my_set = {1, 2, 3}
removed = my_set.pop() # 隨機刪除一個元素（返回被刪除的元素）
print(my_set) # 輸出：{2, 3}（假設刪除了1）
print(removed) # 輸出：1（被刪除的元素）
2. 集合運算（去重後的數據處理）¶
集合的核心功能之一是處理數據間的關係，比如交集、並集、差集。這些運算可以用符號或方法實現，以下是常見場景：
- 交集（Intersection）：同時存在於兩個集合中的元素。
- 符號：
&或方法intersection()
a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}
# 交集：{3, 4}
print(a & b) # 輸出：{3, 4}
print(a.intersection(b)) # 輸出：{3, 4}
- 並集（Union）：兩個集合中所有元素的合併（去重）。
- 符號：
|或方法union()
a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}
# 並集：{1, 2, 3, 4, 5, 6}
print(a | b) # 輸出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}
print(a.union(b)) # 輸出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}
- 差集（Difference）：屬於第一個集合但不屬於第二個集合的元素。
- 符號：
-或方法difference()
a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}
# 差集：{1, 2}（a中有但b中沒有的元素）
print(a - b) # 輸出：{1, 2}
print(a.difference(b)) # 輸出：{1, 2}
四、集合的特性（初學者必看）¶
- 無序性：集合不記錄元素的插入順序，因此無法通過索引訪問元素（比如
my_set[0]會報錯）。
my_set = {1, 2, 3}
print(my_set[0]) # 報錯：TypeError: 'set' object is not subscriptable
- 元素不可變：集合中的元素必須是不可變類型（如數字、字符串、元組），不能包含列表、字典等可變類型。
invalid_set = {[1, 2], 3} # 報錯：TypeError: unhashable type: 'list'
五、實戰案例：列表去重¶
用集合實現列表去重非常簡單，只需將列表轉爲集合，再轉回列表即可：
# 原始列表（有重複元素）
my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 3, 4]
# 集合去重 + 轉回列表
unique_list = list(set(my_list))
print(unique_list) # 輸出：[1, 2, 3, 4]（注意：順序可能隨機，因爲集合無序）
如果需要保持原順序（Python 3.7+），可以結合列表推導式和集合去重：
seen = set()
unique_list = [x for x in my_list if not (x in seen or seen.add(x))]
print(unique_list) # 輸出：[1, 2, 3, 4]（保持原順序）
總結¶
集合（set）是Python中處理無序、不重複數據的利器，尤其適合去重和集合運算。掌握以下關鍵點：
- 創建：用 {} 或 set()，注意空集合只能用 set()。
- 去重：直接 list(set(重複列表)) 一行搞定。
- 操作：添加（add()）、刪除（remove()/discard()）、集合運算（交集&、並集|、差集-）。
- 特性：無序性（無法索引）、元素不可變（不能含列表）。
通過多練習例子，你很快就能熟練運用集合解決去重和數據處理問題！