任務18

Python集合程序設計基礎（Python語言)CONTENTS目錄01任務背景與目標02集合概述03集合創(chuàng)建與訪問04集合常用方法及操作05集合實例案例06任務測試與總結任務背景與目標01一、任務背景Python的集合（Set）是一種獨特而強大的數(shù)據(jù)結構，它以其簡潔、高效、靈活的特性，在眾多場景中發(fā)揮著不可或缺的作用。它源自數(shù)學，其數(shù)據(jù)處理更加符合人類的思維習慣。在日常生活中，我們經(jīng)常會遇到需要數(shù)據(jù)去重和查找的情形。例如檢查一組數(shù)據(jù)中是否唯一存在某個元素，這時集合的不重復特性體現(xiàn)其作用。本任務以小@的避障功能實現(xiàn)為依托，帶領同學們掌握集合的相關知識二、任務目標1．理解Python集合的基本概念、特點和適用場景2．熟練掌握集合的相關方法和操作3．掌握常見的并集、交集、差集等集合運算集合概述02一、集合概述Python中的集合類似數(shù)學中的集合，是一個存儲無序的、不重復的元素序列的容器，可包含0個或多個數(shù)據(jù)項，因此，集合屬于可變無序序列。集合使用一對大括號(“{”和“}”)作為定界符，元素間用逗號分隔，一個集合中的元素必須唯一的。二、集合特點及適用場景（一）特點

集合中的元素是可變的，即可以添加或刪除，但其類型必須是不可變類型，如可以是整數(shù)、浮點數(shù)、字符串、元組等，不能是列表、字典、集合等可變數(shù)據(jù)類型。集合的元素是無序的且必須唯一的，不允許重復元素存在。（二）適用場景

集合元素的不重復性可保證元素的唯一性，主要用于數(shù)據(jù)去重；集合的子集檢測、集合間的并集、交集、差集、對稱差集運算，可實現(xiàn)快速找出兩個集合之間的共同部分或不同部分可是做數(shù)據(jù)集合并、去重等。集合創(chuàng)建及訪問03一、集合創(chuàng)建與訪問集合使用一對大括號(“{”和“}”)括起來，創(chuàng)建方式主要有兩種。直接賦值創(chuàng)建是其中一種，可以直接使用“=”將一個非空集合賦值給變量，如代碼student={'240101','小@','人形機器人',462.5}print(type(student))print(student)輸出為<class'set’>{'240101','小@','人形機器人',462.5}一、集合創(chuàng)建與訪問請注意，創(chuàng)建空集合不能使用{}，而應用set()函數(shù)，因為{}表示空字典。使用set()函數(shù)也能創(chuàng)建集合，例如創(chuàng)建空集合時students={}print(type(students))students=set()print(type(students))輸出為<class'dict’><class'set'>一、集合創(chuàng)建與訪問使用set()函數(shù)將列表或其他可迭代對象轉換為集合能自動去除重復元素，如students=('240101','240102','240103','240101','240104','240105','小@','李@','小@','李@','小@’)print(students)student=set(students)print(student)輸出為('240101','240102','240103','240101','240104','240105','小@','李@','小@','李@','小@’){'小@','240101','240103','240104','240105','240102','李@’}

上例也驗證了集合的無序性，即集合沒有索引與位置，每次輸出的順序是隨機的，所以集合元素的訪問不能使用索引和位置訪問。集合常用方法及操作04一、集合常用方法及操作集合元素的添加有兩種常用方法，使用add()方法可添加單個元素，一次向集合中添加一個元素，如果該數(shù)據(jù)在集合中已存在則不再重復添加，例如students={'240101','240102','240103','240104','240105’}students.add('240106’)print(students)輸出為{'240102','240101','240105','240103','240106','240104’}一、集合常用方法及操作使用update()方法可添加多個元素，可以添加一個可迭代對象中的多個元素，例如添加列表、元組、集合中的元素，例如students={'240101','240102','240103','240104','240105’}student1=['240106’]student2=['240201','240202’]student3=['240301','240102','240301’]students.update(student1,student2,student3)print(students)輸出為{'240105','240106','240202','240103','240104','240101','240301','240201','240102’}

注意update方法的參數(shù)必須類型相同，如本例中均為列表類型，否則需進行類型轉換再進行添加，且添加時會自動去重一、集合常用方法及操作集合元素的刪除有三種常用方法，使用remove()方法刪除元素時，若指定元素在集合存在則刪除，若不存在則引發(fā)錯誤，例如students={'240101','240102','240103','240104','240105','240106’}students.remove('240105’)print(students)students.remove('240105’)print(students)輸出為{'240103','240101','240106','240102','240104’}KeyError:'240105’一、集合常用方法及操作第二次刪除時因元素不存在引發(fā)錯誤；使用discard()方法刪除元素時，若指定元素在集合存在則刪除，若不存在則不會引發(fā)錯誤，例如student4={'240101','240102','240103','240104','240105','240106’}student4.discard('240105’)print(student4)student4.discard('240105’)print(student4)輸出均為{'240102','240101','240103','240104','240106’}

第二次刪除時因元素不存在也不會引發(fā)錯誤；使用pop()方法可隨機刪除元素，會隨機刪除并返回集合中的一個元素，當集合為空時會引發(fā)錯誤，例如對上例中的student4操作student4.pop()print(student4)輸出為{'240101','240103','240102','240106'}一、集合常用方法及操作Python中集合的交集（intersection()方法或&）、并集（union()方法或|）、差集（difference()方法或-）、補集（symmetric_difference()方法或^）等運算法則同數(shù)學中的集合運算。集合的其他操作包括：使用in/notin關鍵字判斷指定元素是否在集合中，如s=set(range(1,20,2))print(3notins)輸出False使用len()函數(shù)獲取集合的元素個數(shù)，如s=set(range(1,20,2))print(len(s))輸出整數(shù)10；一、集合常用方法及操作集合元素的比較中，使用S.isdisjoint(T)函數(shù)比較兩個集合S和T是否有相同元素，如果有，返回True，否則返回False，如s1=set(range(1,20,2))s2=set(range(1,20,3))print(s1.isdisjoint(s2))輸出False

使用關系運算符<、>比較兩個集合的包含關系，如s1=set(range(1,20,2))s2=set(range(1,20,3))print(s1<=s2)print(s1>=s2)

兩次輸出均為False。前面所講內(nèi)容包含了集合的創(chuàng)建、元素的添加和刪除、集合間的操作，強調(diào)了集合的可變性、無序性、元素唯一性等特點，以及在數(shù)據(jù)去重、集合運算等場景中的應用。集合實例案列05【案例18-1】使用集合存儲相關物品以及類型一、案例描述創(chuàng)建集合存儲小@巡航時可能遇見的障礙物類型，如{'box','chair','person'}，保證所存障礙物類型的唯一性，支持快速判斷所遇障礙物是否為新類型，保障小@的巡航避障，也展示了在智能倉儲和服務機器人等應用中的價值。二、案例步驟詳解1.初始化信息使用集合初始障礙物信息2.判斷元素判斷是否遇到新的障礙物類型是否在集合中3.增加元素添加新的障礙物類型于集合三、代碼示例及顯示結果#初始化障礙物類型集合detected_obstacles={'box','chair','person'}#判斷是否遇到新的障礙物類型defis_new_obstacle(obstacle_type):returnobstacle_typenotindetected_obstacles#添加新的障礙物類型defadd_obstacle(obstacle_type):detected_obstacles.add(obstacle_type)print(f"新的障礙物類型{obstacle_type}已添加")#示例obstacle_type="table"ifis_new_obstacle(obstacle_type):print(f"遇到新的障礙物類型:{obstacle_type}")add_obstacle(obstacle_type)else:print(f"障礙物類型{obstacle_type}已經(jīng)存在")三、代碼示例及顯示結果#再次檢查obstacle_type="chair"ifis_new_obstacle(obstacle_type):print(f"遇到新的障礙物類型:{obstacle_type}")add_obstacle(obstacle_type)else:print(f"障礙物類型{obstacle_type}已經(jīng)存在")#打印當前檢測到的障礙物類型print("當前檢測到的障礙物類型:",detected_obstacles)案例輸出：【案例18-2】使用集合進行數(shù)據(jù)的分析一、案例描述使用集合的交集、并集和差集操作來處理不同區(qū)域的任務和資源分配，可實現(xiàn)小@的任務規(guī)劃。例如，計算兩個任務區(qū)域的交集，可確定重復執(zhí)行的任務；計算其并集可匯總所有要做的任務；計算差集可找出某個區(qū)域獨有的任務。運用集合運算可合理安排小@的工作流程，提高任務執(zhí)行的效率和資源利用率，為“數(shù)字中國”的智能運營和管理提供有效的解決方案。二、案例步驟詳解1.初始化集合初始化任務區(qū)域集合2.操作集合計算交集、并集、差集三、代碼示例及顯示結果#初始化任務區(qū)域1的任務集合tasks_area1={'任務1','任務2','任務3','任務4'}#初始化任務區(qū)域2的任務集合tasks_area2={'任務3','任務4','任務5','任務6'}#計算兩個任務區(qū)域的交集，確定需要共同處理的任務defget_common_tasks(tasks1,tasks2):returntasks1&tasks2#計算兩個任務區(qū)域的并集，匯總所有可能的任務defget_all_tasks(tasks1,tasks2):returntasks1|tasks2三、代碼示例及顯示結果#計算兩個任務區(qū)域的差集，找出某個區(qū)域獨有的任務defget_unique_tasks(tasks1,tasks2):unique_to_area1=tasks1-tasks2unique_to_area2=tasks2-tasks1returnunique_to_area1,unique_to_area2#示例common_tasks=get_common_tasks(tasks_area1,tasks_area2)print("需要共同處理的任務:",common_tasks)all_tasks=get_all_tasks(tasks_area1,tasks_area2)print("所有可能的任務:",all_tasks)unique_to_area1,unique_to_area2=get_unique_tasks(tasks_area1,tasks_area2)print("任務區(qū)域1獨有的任務:",unique_to_area1)print("任務區(qū)域2獨有的任務:",unique_to_area2)案例輸出：任務測試與總結06一、選擇題1．集合（Set）在Python中是一種什么類型的數(shù)據(jù)結構？（）A．有序集合 B．無序集合，不包含重復元素C．字典的另一種形式 D．列表的另一種形式2．集合中的元素必須是？（）A．不可變類型

B．可變類型C．既可以是可變類型也可以是不可變類型

D．必須是數(shù)字3．以下哪個操作是集合特有的，列表和元組都不具備？（）A．索引訪問 B．切片 C．集合推導式 D．集合的并集操作4．如何創(chuàng)建一個空集合？（）A．set() B．{} C．set(()) D．list()5．如何向集合中添加元素？（）A．使用append()方法 B．使用add()方法C．直接賦值 D．使用extend()方法一、選擇題6．要檢查元素4是否在集合s={1,2,3,4}中，應使用什么語法？（）A．s．contains(4） B．s.includes(4) C．4ins D．s(4）7．集合{1,2,3}和{2,3,4}的交集是？（）A．{1,2,3,4} B．{2,3} C．{1,4} D．{}8．集合a={1,2,3}和b={2,3,4}的對稱差集是？（）A．{1,2,3,4} B．{2,3} C．{1,4} D．{}9．若想獲得兩個集合中不重復的元素，可以使用（）A．symmetric_difference() B．union()C．issubset() D．intersection()10．以下哪個表達式的結果不是集合？（）A．set((1,2,3)) B．{xforxinrange(3)}C．{1,2}+(3,4) D．frozenset({1,2,3})一、選擇題11．如何刪除集合中的元素？（）A．使用del關鍵字 B．使用remove()方法C．使用pop()方法 D．A和B都可以12．假設有集合a={1,2,3}和b={3,4,5}，執(zhí)行a.update(b)后，