Множества

Теория

Множество (set) — коллекция уникальных значений без порядка. Дубликаты в нём не хранятся: добавили значение второй раз — ничего не изменилось. Это делает множество естественным инструментом для задач «убрать повторы», «был ли такой уже» и «что общего у двух наборов»: какие покупатели купили оба товара, какие промокоды уже использованы, в каких категориях были покупки.

Проверка x in s во множестве очень быстрая — как поиск ключа в словаре, независимо от размера. Множество поддерживает операции из математики: пересечение, объединение, разность. Элементы множества должны быть неизменяемыми (строки, числа, кортежи), а порядок элементов не гарантирован — на него нельзя полагаться ни при выводе, ни при обходе.

Наглядно

Рисунок 1. Операции над множествами на примере покупателей: mouse — купили мышь, keyboard — купили клавиатуру. Каждая операция выделяет свою область диаграммы.

Таблица 1. Основные операции с множеством s = {1, 2, 3}.

На практике

Задача: найти уникальных покупателей, сравнить аудитории двух товаров и проверять промокоды на повторное использование.

Шаг 1. Убираем дубли

Журнал просмотров товара хранит id покупателей — некоторые смотрели несколько раз:

viewers = [42, 7, 42, 13, 7]
unique_viewers = set(viewers)
print(unique_viewers, len(unique_viewers))

Результат:

{42, 13, 7} 3

Порядок в выводе не совпадает с порядком в списке — множество его не хранит.

Шаг 2. Проверяем вхождение

in во множестве не перебирает элементы, поэтому подходит для частых проверок:

print(13 in unique_viewers, 100 in unique_viewers)

Результат:

True False

Шаг 3. Добавляем и удаляем

add добавляет элемент, discard удаляет его без ошибки, если его нет:

used_codes = {101, 102}
used_codes.add(103)
used_codes.add(101)
used_codes.discard(999)
print(used_codes)
used_codes.remove(999)

Результат:

{101, 102, 103}
KeyError: 999

Шаг 4. Создаём пустое множество

Фигурные скобки без элементов — это словарь:

empty = {}
print(type(empty), type(set()))

Результат:

<class 'dict'> <class 'set'>

Шаг 5. Сравниваем аудитории

Покупатели мыши и клавиатуры (рисунок 1):

mouse = {1, 2, 3, 5}
keyboard = {2, 3, 8}
print(mouse & keyboard)
print(mouse | keyboard)
print(mouse - keyboard, keyboard - mouse)
print(mouse ^ keyboard)

Результат:

{2, 3}
{1, 2, 3, 5, 8}
{1, 5} {8}
{1, 5, 8}

Разность не симметрична: mouse - keyboard — купили мышь, но не клавиатуру; keyboard - mouse — наоборот.

Шаг 6. Создаём множество из строки осторожно

set() перебирает переданное значение. Строка — последовательность символов:

print(len(set("SALE10")), len({"SALE10"}))
print("S" in set("SALE10"), "S" in {"SALE10"})

Результат:

6 1
True False

set("SALE10") — множество из шести символов, {"SALE10"} — множество из одного промокода.

Шаг 7. Кладём только неизменяемое

Элементом множества может быть число, строка, кортеж — но не список:

pairs = {(42, "M"), (42, "L")}
print(len(pairs))
{[42, "M"]}

Результат:

2
TypeError: unhashable type: 'list'

Частые ошибки

• {} вместо set(). {} — пустой словарь: .add() на нём даёт AttributeError: 'dict' object has no attribute 'add'.
• set("строка"). Получается множество символов. Множество из одной строки — {"SALE10"}.
• Перепутанная разность. a - b и b - a — разные результаты. Читайте как «есть в a, но нет в b».
• Расчёт на порядок. Множество не хранит порядок; для вывода по порядку — sorted(s).
• remove отсутствующего элемента. KeyError; если элемента может не быть — discard.

Итог

Множество

• Уникальные неизменяемые элементы, без порядка.
• Создание: {1, 2}, set(коллекция); пустое — только set().
• x in s — быстрая проверка при любом размере.

Изменение

• add(x); discard(x) — без ошибки, remove(x) — KeyError, если нет.

Операции

• a & b — общие, a | b — все, a - b — в a, но не в b, a ^ b — ровно в одном из двух.
• a <= b — a подмножество b.

Вопросы на собеседовании

Глубже

Как устроено множество внутри и почему элементы обязаны быть hashable — в курсе «Python под капотом», темы «Hashable и неизменяемость» и «set и сложность операций».