【Python初心者】集合【リスキリング】

 

　そんな方が，集合を理解して，比較演算や論理演算の学習に進むための記事です．
 

本記事の内容

 

　複合データ型について，「リスト」，「タプル」，「辞書」に続き，今回は「集合」です．まずは集合の作成とデータ（個々の要素）の確認，変換を，その後要素の変更方法などを解説します．これまでの記事と同様に，コードを打ちながら学んで行きましょう．余力のある方は，部分的にコードを変更して実験してみましょう．
 

 

　集合を扱うデータ型です．表1に示すように，辞書と同様にミュータブルに○，シーケンスに×をつけています．要素の順序が管理されていないので，オフセットを使いません．言い換えると，辞書からvalueを除き，keyだけにしたオブジェクトです．
 

表１．複合データ型

型（クラス）	ミュータブル	シーケンス型
リスト（lis	○	○
タプル（tuple）	×	○
辞書（dict）	○	×
集合（set）	○	×

 

　高校数学で「集合」を学習しましたよね．．．そのイメージと同じように，個々の要素があるかどうかだけが分かれば良い場合に使用されます．まずは，集合の作成方法を学びながら，実行結果がどのように表示されるかをみてみましょう．同時に，入力ルールの理解を深めましょう．
 

 

　要素をカンマで区切って並べ，{}（波括弧）で囲んで記述します．リストやタプルと同様に，変数に代入して，長いデータを短いコードで表現できます．辞書のkeyと同様に，文字列・数値・タプルなどの変更不可のデータを指定できますが，リスト・辞書などの変更可能なデータを指定できません．

 

1つ以上の要素をカンマで区切り，{}（波括弧）で囲んで記述する．

{-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}

 

{"さ", "し", "す", "せ", "そ"}

 

set()関数を用いて作成する．

set((-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3)) # set()関数の引数も()で囲む．

 

set(("さ", "し", "す", "せ", "そ"))

 

変数に集合を代入できる．

set_ex1={-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}
set_ex1

 

set_ex2 = {"さ", "し", "す", "せ", "そ"}
set_ex2

 

異なる型が混在しても良い．

set_ex3 = {"hundred", 1000, 1E6, 1E9, 0+1j}
set_ex3

 

set_ex4_1 = {"さ", (“砂糖", "酒", "みりん”), "し", "す", "せ", "そ"}
set_ex4_1 #  文字列・数値・タプルなどの変更不可のデータを指定できる．

 

　ただし，リスト・辞書などの変更可能なデータを指定できません．

set_ex4_2 = {"さ", {"砂糖", "酒", "みりん"}, "し", "す", "せ", "そ"}
set_ex4_2

 

要素は重複しない．

set_ex5 = {"さ", "さ", "さ", "し", "し", "し", "す", "す", "す", "せ", "せ", "せ", "そ"}
set_ex5

 

何も記述しない場合，空集合となる．

set_empty=set() # 空集合はset()関数を使って記述する．
set_empty

　Pythonでは先に辞書が含まれたため，{}を入力すると，空辞書が作成されます．そのため，出力が{}ではなく，set()となっています．
 

まとめ

 

 

　type()関数を使って確認します．「set」と表示されるか確認してみましょう．

type(set_ex3)

 

 

　文字列，リスト，タプル，辞書は，集合と同じシーケンスでしたね．重複する値を除けば，オブジェクトをお互いに変換することができます．

set("集合にするで!”)

 

set(['集', '合', 'に', 'す', 'る', 'で', '!'])

 

set(('集', '合', 'に', 'す', 'る', 'で', '!'))

 

　set()関数に辞書を渡すと，keyが集合として返ってきます．

set({"さ":"砂糖", "し":"塩", "す":"酢", "せ":"醤油", "そ":"味噌"})

 

 

表２．辞書の操作一覧

操作	関数・メソッド	演算子ほか
連結	.update()
追加	.add()
削除	.clear(), .discard(), .pop(), .remove()
検索	len()	in

 

 

.update()メソッド → 別の集合を連結する．

prime1 = {2, 3, 5, 7, 11}
prime2 = {13, 17, 19, 23}
prime1.update(prime2) # prime1の末尾に，prime2が連結する．
prime1

 

 

.add()メソッド → 集合に要素を追加する．

prime1 = {2, 3, 5, 7, 11}
prime1.add(13) # prime1の末尾に，prime2が連結する．
prime1

 

 

.clear()メソッド → 全ての要素を削除する．

unneed = {"hard working", "deadline", "tax"}
unneed.clear()
unneed

 

.discard()メソッド → 要素の値を指定して削除する．

life = {"family", "health", "hobby",  "money", "work"}
life.discard("work") 
life

 

.pop()メソッド → 集合の中のいずれか１つの要素を削除する．

unneed = {"hard working", "deadline", "tax"}
unneed.pop() 
unneed

　リストでは引数にオフセットをしてできましたが，集合では順序がないので，どの要素を削除するかは指定できません．
　私のコンピュータでは，”hard working”が削除されました．．．
 

 

.remove()メソッド → 要素の値を指定して削除する．

life = {"family", "health", "hobby",  "money", "work"}
life.remove("work") 
life

 

 

len()関数

len(life)

 

in → 要素の有無を調べる．
　Trueと返ってきたら，要素が有り，Falseと返ってきたら要素は無いという判定です．TrueとFalse（論理値）のことを詳しく説明していないので，ここでは有無（真偽）をこのように確認するんだなくらいの理解で結構です．

"family" in life

 

"work" in life

 

 

　集合演算は，複数の集合についてある要素の有無などを確認できる演算子です．和集合・積集合・差集合・対称差がサポートされています．同様の操作を行えるメソッドも用意されています．

表３．集合演算子とメソッド

演算	集合演算子	メソッド
和集合	|	.union()
差集合	-（マイナス記号ではなくハイフン）	.difference()
積集合	&	.intersection()
対称差（排他的論理和）	^	.symetric_difference()

 

　「DNA」，「RNA」という変数に保存された塩基，修飾塩基の集合を例に，練習してみましょう．

DNA = {"A", "T", "C", "m5C", "G"}
RNA = {"A", "m6A", "U", "Ψ", "C", "G", "m7G"}

 

　少なくともどちらかの集合に含まれている要素の集合を得ます．

DNA | RNA

 

DNA.union(RNA)

 

　集合Aに含まれていて，集合Bには含まれていない要素の集合を得ます．
　ここでは，DNAに含まれていてRNAに含まれていない要素，またはその逆を出力しています．

DNA - RNA

 

DNA.difference(RNA)

 

RNA - DNA

 

RNA.difference(DNA)

 

　両方の集合に含まれている要素を得ます．

DNA & RNA

 

DNA.intersection(RNA)

 

　どちらか一方の集合にのみ含まれている要素の集合を得ます．

DNA ^ RNA

 

DNA.symmetric_difference(RNA)

 

集合について，基本を学べましたでしょうか？
次は「ブール型と比較演算子・論理演算子」について学びましょう！

最後まで読んでくださり，ありがとうございます☺️