set 是 Python 非常重要的一种数据结构,不能包含相同的元素,几乎所有用过 Python 的人都知道, set 有进行列表去重的功能。

但是鲜有人意识到了 set 在数学概念上的意义,那就是集合,能进行交集、并集这些操作。很多时候使用 set 把问题抽象成一个集合问题,能使问题既简单又高效。

来看一下不同语言对于 set 的支持情况:Python、.Net、Ruby 都很好地支持了 set 数据结构。


image

0x00 Set 基础知识

set comprehension


image


image

in 查询

时间复杂度为 O(1) ,应该 set 内部使用的是 hash table,所以判断元素在不在集合里面速度非常快。 in 操作在底层实际上调用的是 set 的 contains 方法。

早期的 Python 事实上也是没有 set 的,那时候用的是 dict 来模拟 set。

集合操作

python 内置了很多 operators,能让你像运算数学公式一样操作操作集合。


image


image


image

第20行是德摩根定律。

methods

上述的 operators 底层是 set 定义的很多实用方法,下图在《流畅的 Python》里面有:


image


image


image

非数学相关的方法:


image

ABC

collections.abc 定义了 Set 数据结构, set 和 mutable set 都实现了 Set interface。


image

0x01 Case 1

需求:查询所有满足这种需求的商品:商品的描述信息中保护 query 中出现过的所有单词。(display product if all words in the query appear in the product description.)

go 语言中是没有 set 这种数据结构的,判断语句如下: found flag 用来判断是不是要结束循环。 嵌套循环很不优雅!


image

事实上这是一个集合问题,假设商品的描述为集合 D,查询语句为集合 Q,问题就变成了判断是否满足 Q ⊂ D。


image

0x02 Case 2

需求:标记所有 favorited 且不在购物车的商品。

事先让你写一个方法,你第一反应是和我一样,用循环来解决吗?比如这种:

chart_list = []
def filter_goods(goods_list):
ret = []
for goods in goods_list:
if goods.favorited and goods not in charts_list:
ret.append(goods)
return ret


这其实可以有更优雅的方法,可以把这个问题抽象成一个数学集合问题,设所有标记为喜欢的商品为集合 F,在购物车的商品为集合 C,那么要求的就是 F 和 非C 的交集∩。


image