如何在 Python 中检查集合是否为空

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为空。这包括理解空集的概念，并使用不同的方法来判断它们是否为空。

本实验将引导你使用 set() 构造函数创建一个空集，并验证其类型。然后，你将探索如何使用 len() 函数，通过确定集合中元素的数量来检查集合是否为空。最后，你将学习如何将集合作为布尔值进行评估，以检查其是否为空。

Skills Graph

了解空集

在这一步中，你将了解 Python 中的空集。空集是不包含任何元素的集合。它是集合论中的一个基本概念，在编程中常用来表示一个初始为空但后续可能包含元素的集合。

要在 Python 中创建一个空集，你可以使用不带任何参数的 set() 构造函数。让我们创建一个空集并打印出来，看看它是什么样子。

1. 在 LabEx 环境中打开 VS Code 编辑器。

2. 在 ~/project 目录下创建一个名为 empty_set.py 的新文件。

   ~/project/empty_set.py

3. 在 empty_set.py 文件中添加以下 Python 代码：

   ## Create an empty set
   empty_set = set()
   
   ## Print the empty set
   print(empty_set)
   
   ## Check the type of the variable
   print(type(empty_set))

   这段代码首先使用 set() 创建一个空集，并将其赋值给变量 empty_set。然后，它使用 type() 函数打印 empty_set 的值及其类型。

4. 在终端中使用以下命令运行 Python 脚本：

   python ~/project/empty_set.py

   你应该会看到以下输出：

   set()
   <class 'set'>

   输出 set() 表明你已成功创建了一个空集。<class 'set'> 确认了变量 empty_set 确实是一个集合对象。

   空集与 None 或空列表 [] 不同。它是一种特定类型的集合，表示元素的缺失。理解如何创建和使用空集对于各种编程任务至关重要，例如在添加元素之前初始化一个集合，或者在执行某些操作之前检查集合是否为空。

使用 len() 进行检查

在这一步中，你将学习如何使用 len() 函数来检查一个集合是否为空。len() 函数会返回集合中元素的数量。对于空集，它将返回 0。这是一种通过编程方式确定集合是否包含任何元素的有用方法。

基于上一步的内容，让我们修改 empty_set.py 文件，以包含 len() 函数。

1. 在 VS Code 编辑器中打开 empty_set.py 文件。该文件应该位于 ~/project 目录下。

2. 修改 empty_set.py 文件，添加以下 Python 代码：

   ## Create an empty set
   empty_set = set()
   
   ## Print the empty set
   print(empty_set)
   
   ## Check the type of the variable
   print(type(empty_set))
   
   ## Check the length of the empty set
   print(len(empty_set))

   在这段代码中，我们添加了一行代码，使用 len() 函数来确定 empty_set 中元素的数量，并打印结果。

3. 在终端中使用以下命令运行 Python 脚本：

   python ~/project/empty_set.py

   你应该会看到以下输出：

   set()
   <class 'set'>
   0

   输出 0 证实了 len() 函数正确地报告了空集的元素数量为 0。

   你还可以使用 len() 来检查非空集合的大小。例如，如果你向集合中添加元素，len() 将返回添加的元素数量。这使得 len() 成为在 Python 中处理集合的一个通用工具。

作为布尔值进行评估

在这一步中，你将学习在 Python 中，空集如何被评估为布尔值。在 Python 里，某些值被视为“真值”（在布尔上下文中评估为 True），而其他值则被视为“假值”（评估为 False）。空集被视为“假值”。这意味着当你在条件语句（如 if 语句）中使用空集时，它会被当作 False 来处理。

让我们修改 empty_set.py 文件来演示这种行为。

1. 在 VS Code 编辑器中打开 empty_set.py 文件。它应该位于 ~/project 目录下。

2. 修改 empty_set.py 文件，添加以下 Python 代码：

   ## Create an empty set
   empty_set = set()
   
   ## Print the empty set
   print(empty_set)
   
   ## Check the type of the variable
   print(type(empty_set))
   
   ## Check the length of the empty set
   print(len(empty_set))
   
   ## Evaluate the empty set as a boolean
   if empty_set:
       print("The set is not empty")
   else:
       print("The set is empty")

   在这段代码中，我们添加了一个 if 语句来检查 empty_set 的布尔值。如果 empty_set 是“真值”（非空），它将打印“The set is not empty”；否则，它将打印“The set is empty”。

3. 在终端中使用以下命令运行 Python 脚本：

   python ~/project/empty_set.py

   你应该会看到以下输出：

   set()
   <class 'set'>
   0
   The set is empty

   输出“The set is empty”证实了空集在布尔上下文中被评估为 False。

   这种行为有助于编写简洁易读的代码。例如，在执行需要集合中存在元素的操作之前，你可以先检查集合是否有元素。理解空集如何被评估为布尔值是在 Python 中处理集合的一个重要方面。

总结

在本次实验中，你学习了 Python 中的空集，以及如何使用无参数的 set() 构造函数来创建空集。你还学习了如何使用 type() 函数验证一个变量确实是集合对象。

此外，你开始学习如何使用 len() 函数，通过检查集合中元素的数量来判断集合是否为空。