Odpowiedź

Historia pytania: Typ set (zbiór) został dodany w Pythonie 2.4 i zapewnia wygodny i szybki sposób przechowywania unikalnych zmiennych elementów przy wsparciu dla operacji teorii zbiorów (suma, część wspólna itd.). Zbiory są zrealizowane na podstawie tabeli haszującej.

Problem: Wielu użytkowników nie rozumie różnicy między set a list, cech przechowywania elementów w set (brak porządku, tylko obiekty haszowalne), a także niuansów związanych z używaniem zbiorów do optymalizacji wyszukiwania, weryfikacji unikalności lub pracy z dużymi zbiorami danych.

Rozwiązanie: Set — to zmienny, nieuporządkowany kontener unikalnych obiektów haszowalnych. Wspiera szybkie operacje wyszukiwania przynależności, sumy, części wspólnej, różnicy i różnicy symetrycznej. Wbudowane metody: add, remove, discard, update, intersection, difference, union, symmetric_difference i inne.

Przykład kodu:

nums = {1, 3, 5, 7}
nums.add(9)
nums.update([5, 10])  # 5 już jest, zostanie dodany tylko 10
other = {3, 9, 11}
inter = nums & other  # część wspólna {3, 9}

# Sprawdzanie przynależności — szybsze niż w list
y = 11
if y in nums:
    print('Jest!')

Kluczowe cechy:

• Elementy muszą być haszowalne (hashable), w przeciwnym razie wystąpi błąd TypeError.
• Operacja in jest niesamowicie szybka (O(1) w średniej), w przeciwieństwie do listy (O(n)).
• Nie zachowuje porządku, chociaż od Pythona 3.7 porządek dodawania elementów jest niejawnie zachowywany (ale nie można na tym polegać w algorytmach).

Pytania z pułapką.

Czy można dodać listę lub inny set do set?

Odpowiedź: Nie, nie można. Tylko obiekty haszowalne (niemutowalne) są dozwolone: ciągi, liczby, krotki. Listy i zbiory — są mutowalne, nie można ich dodawać.

Przykład kodu:

s = set()
s.add([1, 2])  # TypeError: typ unhashable: 'list'
s.add((1, 2))  # OK

Czym różni się metoda remove od discard w set?

Odpowiedź: remove(value) zgłasza wyjątek KeyError, jeśli value nie zostało znalezione. discard(value) cicho nic nie robi, jeśli takiego elementu nie ma.

Przykład kodu:

s = {1, 2, 3}
s.remove(4)  # KeyError
s.discard(4)  # Brak błędu

Czy pusty zbiór {} jest obiektem set?

Odpowiedź: Nie. Literat {} zawsze jest pustym dict. Aby stworzyć pusty set, należy użyć funkcji set().

Przykład kodu:

empty_set = {}       # To dict
empty_set_real = set()  # To set

Typowe błędy i antywzorce

• Mylą literały: {} myśląc, że to set, a to dict.
• Próbują dodać mutowalne obiekty.
• Oczekują porządku elementów.
• Używają remove zamiast discard, nie obsługując KeyError.

Przykład z życia

Negatywny przypadek

Próbują przechowywać unikalne obiekty w liście i sprawdzać przez "in" w celu wyszukiwania duplikatów przy dużych objętościach danych.

Zalety:

• Prosta składnia.

Wady:

• Bardzo wolno (O(n)). Zbiór rozwiązałby ten problem natychmiast.

Pozytywny przypadek

Używają set do wyszukiwania części wspólnych i unikalnych danych w dużych zbiorach (na przykład w e-mailach), nie pojawiają się duplikaty, a operacja zachodzi szybko.

Zalety:

• Maksymalnie efektywne wyszukiwanie, kompaktowy kod, zapobieganie duplikatom na poziomie struktury danych.

Wady:

• Należy pamiętać o ograniczeniu haszowalności i nieuporządkowaniu elementów.