如何在 Python 中检查集合是否仅包含字符串

简介

在这个实验中，你将学习如何检查 Python 中的集合是否仅包含字符串。我们将首先探讨字符串集合的基础知识，包括它们的创建、元素的唯一性，以及像并集和交集这样的常见集合操作。你将在 ~/project 目录中创建一个 string_sets.py 文件，并使用 python 命令执行代码片段，观察集合如何处理重复条目以及执行集合操作。

然后，本实验将指导你使用 all() 函数和 isinstance() 来验证集合中的所有元素确实都是字符串。最后，你将学习如何处理空集合，并确保你的代码在检查仅包含字符串的集合时能够妥善处理这种边界情况。

Skills Graph

了解字符串集合

在这一步中，你将了解 Python 中的字符串集合。集合是一个无序的唯一元素集合。这意味着集合不能包含重复的值。集合对于执行数学集合操作（如并集、交集和差集）非常有用。在这个实验中，我们将专注于包含字符串的集合。

首先，让我们创建一个简单的字符串集合。在 LabEx 环境中打开 VS Code 编辑器。在 ~/project 目录下创建一个名为 string_sets.py 的新文件。

## ~/project/string_sets.py
string_set = {"apple", "banana", "cherry"}
print(string_set)

保存文件。现在，在终端中使用 python 命令运行脚本：

python ~/project/string_sets.py

你应该会看到以下输出（元素的顺序可能会有所不同，因为集合是无序的）：

{'cherry', 'banana', 'apple'}

现在，让我们向集合中添加一个重复元素，看看会发生什么：

## ~/project/string_sets.py
string_set = {"apple", "banana", "cherry", "apple"}
print(string_set)

保存文件并再次运行：

python ~/project/string_sets.py

输出将是：

{'cherry', 'banana', 'apple'}

注意，重复的 "apple" 被自动移除了。集合只存储唯一的元素。

接下来，让我们探索一些常见的集合操作。我们将创建两个集合，并执行并集和交集操作。

## ~/project/string_sets.py
set1 = {"apple", "banana", "cherry"}
set2 = {"banana", "date", "fig"}

## Union of two sets
union_set = set1.union(set2)
print("Union:", union_set)

## Intersection of two sets
intersection_set = set1.intersection(set2)
print("Intersection:", intersection_set)

保存文件并运行：

python ~/project/string_sets.py

输出将是：

Union: {'cherry', 'banana', 'date', 'apple', 'fig'}
Intersection: {'banana'}

两个集合的并集包含了两个集合中的所有唯一元素。交集只包含两个集合中共同的元素。

结合使用 all() 和 isinstance()

在这一步中，你将学习如何结合使用 all() 函数和 isinstance() 来检查集合中的所有元素是否都是字符串。

all() 函数会在可迭代对象（如集合）中的所有元素都为真时返回 True。如果有任何元素为假，all() 则返回 False。

isinstance() 函数用于检查一个对象是否是某个特定类的实例。在我们的例子中，我们将使用它来检查集合中的每个元素是否为字符串。

让我们从创建一个仅包含字符串的集合开始。使用 VS Code 编辑器打开 ~/project 目录下的 string_sets.py 文件。修改该文件，加入以下代码：

## ~/project/string_sets.py
string_set = {"apple", "banana", "cherry"}

## Check if all elements are strings
all_strings = all(isinstance(item, str) for item in string_set)
print("Are all elements strings?", all_strings)

保存文件。现在，在终端中使用 python 命令运行脚本：

python ~/project/string_sets.py

你应该会看到以下输出：

Are all elements strings? True

这证实了集合中的所有元素都是字符串。

现在，让我们向集合中添加一个非字符串元素（例如，一个整数），看看会发生什么：

## ~/project/string_sets.py
string_set = {"apple", "banana", "cherry", 123}

## Check if all elements are strings
all_strings = all(isinstance(item, str) for item in string_set)
print("Are all elements strings?", all_strings)

保存文件并再次运行：

python ~/project/string_sets.py

输出将是：

Are all elements strings? False

正如预期的那样，all() 函数返回 False，因为集合中的并非所有元素都是字符串。

这种技术对于验证数据以及确保集合仅包含特定类型的元素非常有用。

检查集合是否为空

在这一步中，你将学习如何在 Python 中检查一个集合是否为空。空集合是指不包含任何元素的集合。

在编程中，检查集合是否为空是一项常见任务，尤其是在处理数据或进行条件逻辑判断时。

要创建一个空集合，你可以使用不带任何参数的 set() 构造函数。让我们使用 VS Code 编辑器修改 ~/project 目录下的 string_sets.py 文件，加入以下代码：

## ~/project/string_sets.py
empty_set = set()

## Check if the set is empty
if not empty_set:
    print("The set is empty")
else:
    print("The set is not empty")

保存文件。现在，在终端中使用 python 命令运行脚本：

python ~/project/string_sets.py

你应该会看到以下输出：

The set is empty

这证实了集合 empty_set 确实为空。

现在，让我们创建一个非空集合，并检查我们的逻辑是否仍然有效：

## ~/project/string_sets.py
non_empty_set = {"apple", "banana", "cherry"}

## Check if the set is empty
if not non_empty_set:
    print("The set is empty")
else:
    print("The set is not empty")

保存文件并再次运行：

python ~/project/string_sets.py

输出将是：

The set is not empty

正如预期的那样，代码正确识别出集合并非空集。

另一种检查集合是否为空的方法是使用 len() 函数，它会返回集合中元素的数量。如果长度为 0，则集合为空。

## ~/project/string_sets.py
empty_set = set()

## Check if the set is empty using len()
if len(empty_set) == 0:
    print("The set is empty")
else:
    print("The set is not empty")

保存文件并运行：

python ~/project/string_sets.py

输出将是：

The set is empty

这展示了检查集合是否为空的另一种方法。

总结

在本次实验中，你学习了 Python 中的字符串集合，它是由唯一元素组成的无序集合。你创建了一个字符串集合，观察到重复元素会被自动移除，并探索了如并集和交集等常见的集合操作。本次实验展示了如何定义字符串集合，并执行基本操作以了解它们的行为和特性。

本次实验还介绍了如何创建 Python 脚本，将其保存到 ~/project 目录中，并在终端中使用 python 命令执行。你观察了集合操作的输出，注意到由于集合的无序性，元素的顺序可能会有所不同。