[Python 筆記] 初學者指南：用集合 (Set) 規劃聖誕旅行！學習基本集合操作技巧！

更新於 2024/12/11發佈於 2024/12/11閱讀時間約 8 分鐘

Hi guys! 我是 Rex，今天繼續跟大家分享我的 Python 筆記。

Introduction

這次我要介紹一個我比較不熟悉的資料結構 - Set（集合）。集合有兩個特點：第一是集合中只有唯一 (unique) 的元素，第二是它是無順序的 (unordered)。如果覺得有點抽象，可以先看下面的Coding Example。集合使用大括號 {} 包裹數據，看起來和字典很像，但不要搞混哦！字典使用的是 key-value 實例，而集合則不使用這種結構。

優點:

去重功能：因為集合只包含唯一的元素，所以可以很有效地去除列表或其他可迭代項目的重複元素。例如，你可以將一個包含重複客戶 ID 的列表轉換為集合，這樣能夠快速獲得所有的唯一客戶。
數學集合操作：集合支持多種數學集合操作，例如聯集、交集、差集和對稱差集，這在各種數據分析任務中非常有用。例如，你可以利用集合操作來比較不同客戶的購買產品列表。

Coding Example

如同上面提到的，集合在各種領域中有著廣泛的應用，尤其是在數據處理時尤為重要。你可以利用集合去重複值，這在數據清理、探索和分析中至關重要。例如，你可以透過集合過濾掉重複的值，也可以通過集合找出對某個產品感興趣的所有用戶，並從中找出他們的共通點，如年齡、性別、地區、職業等，這有助於進一步的數據分析和市場推廣。接下來，我將介紹一系列的數學集合操作，包括聯集，交集，差集，和對稱差集。

正式開始前，建議你先跑跑看下面的程式碼，體會前面所描述的集合的特色。

set_c = {3, 1, 9, 7, 5}
print(set_c)  # output: {1, 3, 5, 7, 9} 輸出的順序被修改了

set_c = {3, 1, 9, 5, 5}
print(set_c)  # output: {1, 3, 5, 9} 重複的值(5)被移除了

上一篇我以旅遊清單為例子解釋字典，今天我們以同樣的主題，為了應景即將到來的聖誕節，我們就來規劃一個聖誕節的旅遊吧！假設今天我和我的兩個朋友計劃聖誕節一起出國玩，每個人都列了一個清單，資料如下 ⬇️

my_list = {"Paris", "New York", "Tokyo", "Sydney"}
friend_a_list = {"Tokyo", "Berlin", "Paris", "London"}
friend_b_list = {"London", "New York", "Tokyo", "Rome"}

找出三個人都想去的地方，使用交集 set.intersection()

common_places = my_list.intersection(friend_a_list, friend_b_list)
print(common_places)  # {"Tokyo"}

找出至少一人想去的所有地方，使用聯集 set.union() [注意這裡沒有重複值！]

all_places = my_list.union(friend_a_list, friend_b_list)
print(all_places)  # {'Paris', 'New York', 'Tokyo', 'Sydney', 'Berlin', 'London', 'Rome'}

找出只有我想去的地方，使用差集 set.difference()

my_unique_places = my_list.difference(friend_a_list, friend_b_list)
print(my_unique_places)  # {'Sydney'}

找出不被所有人同時選擇的地方，使用對稱差集 set.symmetric_difference()[備註: 集合數越多，這個 function 要執行越多次，示範如下]

# 這邊 function 執行兩次，因為有三個集合
symmetric_diff_all = my_list.symmetric_difference(friend_a_list).symmetric_difference(friend_b_list)
print(symmetric_diff_all)  # {'Sydney', 'Rome', 'Berlin', 'Tokyo'}

這些是最常見且基本的集合操作，建議讀者可以先從 兩個集合 開始練習，熟悉操作後再慢慢增加到三個、四個甚至更多集合。隨著集合數量的增加，問題的複雜度也會逐漸提升，讓你更能體會集合操作的靈活性和應用價值！為了幫助理解，我還附上了一些直觀的圖表，讓你一目了然地掌握集合的概念與操作方式。

集合操作圖 (Source: LearnByExample)

最後，在這個教學的結束，我也給大家兩個觀念題和兩個 Coding 題目，邀請各位讀者一起練習！希望大家能夠透過這些練習，進一步加深對集合的理解和應用。

Coding Question

假設有三個音樂播放清單，分別表示三個朋友想聽的歌曲，請完成以下任務：
- 找出大家共同想聽的歌曲。
- (進階題) 找出至少有兩個人想聽的歌曲。 (Hint: 交集 + 聯集)

# Example Data
playlist1 = {"Shape of You", "Blinding Lights", "Rolling in the Deep"}  
playlist2 = {"Blinding Lights", "Havana", "Rolling in the Deep"}  
playlist3 = {"Rolling in the Deep", "Blinding Lights", "Shallow"}

# Expected Output
#大家共同想聽的歌曲：{'Rolling in the Deep'}  
#至少有兩個人想聽的歌曲：{'Blinding Lights', 'Rolling in the Deep'}