如何在 Python 中检查集合是否包含特定元素

简介

在这个实验中，你将学习如何在 Python 中检查一个集合是否包含特定元素。这涉及到理解集合成员关系，并使用 in 运算符来确定一个值是否存在于集合中。

你将创建一个 Python 脚本，定义一个水果集合，然后使用 in 运算符检查特定元素（如 "banana" 和 "grape"）是否存在。通过执行脚本，你将观察到 in 运算符如何根据元素是否为集合的成员返回 True 或 False。这个实验提供了一种简洁高效的方法来检查 Python 中的集合成员关系。

Skills Graph

探索集合成员关系

在这一步中，你将学习如何在 Python 中检查一个元素是否为集合的成员。集合成员关系是一项基本操作，它能让你确定某个特定值是否存在于集合中。Python 提供了一种便捷的方式来使用 in 运算符执行此检查。

首先，使用 VS Code 编辑器在你的 ~/project 目录下创建一个名为 membership.py 的 Python 脚本。

## Create a set of fruits
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}

## Check if "banana" is in the set
print("banana" in fruits)

## Check if "grape" is in the set
print("grape" in fruits)

在这个脚本中：

• 我们定义了一个名为 fruits 的集合，其中包含三个字符串元素："apple"、"banana" 和 "cherry"。
• 我们使用 in 运算符来检查 "banana" 是否为 fruits 集合的成员。表达式 "banana" in fruits 的计算结果为 True，因为 "banana" 确实存在于集合中。
• 同样，我们检查 "grape" 是否为 fruits 集合的成员。表达式 "grape" in fruits 的计算结果为 False，因为 "grape" 不存在于集合中。
• print() 函数会显示这些成员关系检查的布尔结果。

现在，在你的终端中使用以下命令执行 membership.py 脚本：

python ~/project/membership.py

你应该会看到以下输出：

True
False

这个输出证实了 "banana" 在集合中，而 "grape" 不在。

in 运算符为在 Python 中检查集合成员关系提供了一种简洁高效的方法。当你需要快速确定一个值是否存在于一组唯一元素中时，这尤其有用。

使用 in 运算符

在上一步中，你学习了使用 in 运算符检查集合成员关系的基础知识。现在，让我们探索在 Python 中使用 in 运算符处理集合的更高级方法。

in 运算符不仅可用于检查单个元素是否存在，还可用于遍历列表或元组，并检查每个元素是否为集合的成员。当你有一组项目，并且想快速确定哪些项目存在于集合中时，这会很有用。

使用 VS Code 编辑器在你的 ~/project 目录下创建一个名为 in_operator.py 的 Python 脚本。

## Create a set of colors
colors = {"red", "green", "blue"}

## Create a list of items to check
items = ["red", "yellow", "blue", "black"]

## Iterate through the items and check for membership in the set
for item in items:
    if item in colors:
        print(f"{item} is in the set")
    else:
        print(f"{item} is not in the set")

在这个脚本中：

• 我们定义了一个名为 colors 的集合，其中包含三个字符串元素："red"、"green" 和 "blue"。
• 我们创建了一个名为 items 的列表，其中包含四个字符串元素："red"、"yellow"、"blue" 和 "black"。
• 我们使用 for 循环遍历 items 列表中的每个 item。
• 在循环内部，我们使用 in 运算符检查当前的 item 是否为 colors 集合的成员。
• 如果 item 在集合中，我们打印一条消息表明它在集合中。否则，我们打印一条消息表明它不在集合中。

现在，在你的终端中使用以下命令执行 in_operator.py 脚本：

python ~/project/in_operator.py

你应该会看到以下输出：

red is in the set
yellow is not in the set
blue is in the set
black is not in the set

这个输出显示了 items 列表中的哪些项目存在于 colors 集合中。

这个示例展示了如何将 in 运算符与循环结合使用，以高效地检查多个元素是否为集合的成员。当你需要处理一组项目并确定它们是否存在于集合中时，这种技术非常有用。

理解集合的唯一性

在这一步中，你将了解 Python 中集合的唯一特性。集合的一个显著特征是它只能包含唯一的元素。这意味着在创建集合时，重复的值会被自动移除。理解这一特性对于在程序中有效使用集合至关重要。

使用 VS Code 编辑器在你的 ~/project 目录下创建一个名为 uniqueness.py 的 Python 脚本。

## Create a list with duplicate elements
numbers = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]

## Convert the list to a set
unique_numbers = set(numbers)

## Print the set
print(unique_numbers)

## Check the length of the original list and the set
print(f"Original list length: {len(numbers)}")
print(f"Set length: {len(unique_numbers)}")

在这个脚本中：

• 我们定义了一个名为 numbers 的列表，其中包含几个整数元素，包括重复元素（例如，2 和 4 出现了两次）。
• 我们使用 set() 构造函数将 numbers 列表转换为集合。这会自动移除任何重复的值，从而得到一个只包含唯一元素的集合。
• 我们打印 unique_numbers 集合，以查看其中的唯一元素。
• 我们打印原始 numbers 列表和 unique_numbers 集合的长度，以展示集合是如何移除重复元素的。

现在，在你的终端中使用以下命令执行 uniqueness.py 脚本：

python ~/project/uniqueness.py

你应该会看到以下输出：

{1, 2, 3, 4, 5}
Original list length: 7
Set length: 5

这个输出表明，集合 unique_numbers 只包含原始 numbers 列表中的唯一元素，并且由于移除了重复元素，集合的长度小于列表的长度。

集合的唯一性特性使其在诸如从数据集中移除重复条目、找出数据集中的不同值，以及执行并集、交集和差集等数学集合运算等任务中非常有用。

总结

在这个实验中，你学习了如何检查 Python 集合中是否存在特定元素。核心概念是使用 in 运算符来确定某个值是否为集合的成员。如果找到该元素，此运算符返回 True，否则返回 False。

你创建了一个 Python 脚本来演示这一点，定义了一个水果集合，然后使用 in 运算符检查 "banana" 和 "grape" 是否存在。脚本的输出证实了 "banana" 在集合中，而 "grape" 不在，这展示了 in 运算符用于集合成员测试的基本功能。