任务要求

1．初始化与基本操作：创建一个包含多个元素的集合，并展示其初始化过程。

2．集合运算：实现两个集合的交集、并集、差集和对称差集运算。

3．去重：通过集合实现列表去重。

4．统计与遍历：统计集合的长度，并遍历集合中的所有元素。

5．实际应用：通过集合实现一个简单的数据处理任务（如统计学生选课情况）。

任务分析

集合是Python中一种高效的数据结构，其核心特点包括元素唯一性、无序性和支持快速的成员测试。

任务实现

1．集合的初始化与基本操作

# 初始化一个包含重复元素的列表，并将其转换为集合
fruits = ["apple", "banana", "apple", "orange", "banana"]
unique_fruits = set(fruits)
print("集合初始化结果：", unique_fruits)
# 添加单个元素
unique_fruits.add("grape")
print("添加葡萄后：", unique_fruits)
# 添加多个元素
unique_fruits.update(["mango", "kiwi"])
print("添加芒果和猕猴桃后：", unique_fruits)
# 删除元素
unique_fruits.remove("apple") # 删除指定元素
print("删除苹果后：", unique_fruits)

运行结果：

集合初始化结果： {'orange', 'apple', 'banana'}

添加葡萄后： {'orange', 'apple', 'grape', 'banana'}

添加芒果和猕猴桃后： {'grape', 'apple', 'orange', 'mango', 'kiwi', 'banana'}

删除苹果后： {'grape', 'orange', 'mango', 'kiwi', 'banana'}

进程已结束，退出代码为 0

说明：

• 使用set()函数将列表转换为集合，自动去除重复元素。
• add()方法用于添加单个元素，update()方法用于添加多个元素。
• remove()方法用于删除指定元素。

2．集合运算

# 创建两个集合
set_a = {1, 2, 3, 4}
set_b = {3, 4, 5, 6}
# 交集：同时属于 set_a 和 set_b 的元素
intersection = set_a & set_b
print("交集结果：", intersection)
# 并集：属于 set_a 或 set_b 的所有元素
union = set_a | set_b
print("并集结果：", union)
# 差集：属于 set_a 但不属于 set_b 的元素
difference = set_a - set_b
print("差集结果：", difference)
# 对称差集：属于 set_a 或 set_b 但不同时属于两者
symmetric_difference = set_a ^ set_b
print("对称差集结果：", symmetric_difference)

运行结果：

交集结果： {3, 4}

并集结果： {1, 2, 3, 4, 5, 6}

差集结果： {1, 2}

对称差集结果： {1, 2, 5, 6}

进程已结束，退出代码为 0

说明：

集合支持多种数学运算：

• &表示交集。
• |表示并集。
• -表示差集。
• ^表示对称差集。

这些运算符提供了简洁高效的方式来处理集合关系。

3．集合去重

# 创建一个包含重复元素的列表
numbers = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5, 5]
# 使用集合去重并转换回列表
unique_numbers = list(set(numbers))
print("去重后的结果：", unique_numbers)

运行结果：

去重后的结果： [1, 2, 3, 4, 5]

进程已结束，退出代码为 0

说明：

• 将列表转换为集合可以快速去除重复元素。
• 如果需要保留顺序，可以使用dict.fromkeys()方法

4．统计与遍历

# 初始化一个包含重复元素的列表，并将其转换为集合
fruits = ["apple", "banana", "apple", "orange", "banana"]
unique_fruits = set(fruits)
print("集合初始化结果：", unique_fruits)
# 统计集合的长度
print("\n集合长度：", len(unique_fruits))
# 遍历集合中的所有元素
print("\n遍历结果：")
for fruit in unique_fruits:
print(fruit)

运行结果：

集合初始化结果： {'banana', 'apple', 'orange'}

集合长度： 3

遍历结果：

banana

apple

orange

进程已结束，退出代码为 0

说明：

• len()函数用于统计集合的长度。
• 使用for循环遍历集合中的所有元素。

5．实际应用：统计学生选课情况

# 学生选课记录（模拟数据）
student_courses = [
{"id": 1, "courses": ["Math", "English", "Physics"]},
{"id": 2, "courses": ["Math", "Chemistry"]},
{"id": 3, "courses": ["English", "Biology"]},
{"id": 4, "courses": ["Math", "English"]}
]
# 统计所有课程的出现次数
course_count = {}
for student in student_courses:
for course in student["courses"]:
if course in course_count:
course_count[course] += 1
else:
course_count[course] = 1
# 找出选修人数最多的课程
most_popular_course = max(course_count, key=course_count.get)
print("选修人数最多的课程：", most_popular_course)
print("课程选修人数统计：", course_count)

运行结果：

选修人数最多的课程： Math

课程选修人数统计： {'Math': 3, 'English': 3, 'Physics': 1, 'Chemistry': 1, 'Biology': 1}

进程已结束，退出代码为 0

说明：

• 使用字典course_count统计每门课程的选修次数。
• 使用max()函数结合key参数找出选修人数最多的课程。
• 这个案例展示了集合在数据统计和处理中的灵活性。