如何在 Python 中检查变量是否为集合

简介

在这个实验中，你将学习如何在 Python 中判断一个变量是否为集合。你将首先了解集合的基本特征，包括其无序性和元素的唯一性。通过实践练习，你将使用花括号和 set() 构造函数来创建集合，并探索常见的集合操作，如添加和删除元素，以及检查元素是否存在。

然后，本实验将指导你使用 type() 函数和 isinstance() 函数来确定一个变量是否确实是集合。在本实验结束时，你将具备在 Python 代码中自信地识别集合的知识和技能。

理解集合

在这一步中，你将学习 Python 中的集合。集合是唯一元素的无序集合。这意味着集合不能包含重复的值，并且集合中元素的顺序是不确定的。集合对于执行数学集合操作（如并集、交集和差集）非常有用。

让我们从创建一个集合开始。你可以使用花括号 {} 或 set() 构造函数来创建集合。

在 LabEx 环境中打开 VS Code 编辑器。

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

## Create a set using curly braces
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
print(my_set)

## Create a set using the set() constructor
another_set = set([3, 4, 5, 6, 7])
print(another_set)

在终端中使用 python 命令运行脚本：
```
python ~/project/sets_example.py
```
你应该会看到以下输出：
```
{1, 2, 3, 4, 5}
{3, 4, 5, 6, 7}
```

现在，让我们探索一些常见的集合操作。

在你的 sets_example.py 文件中添加以下代码：

## Add an element to a set
my_set.add(6)
print(my_set)

## Remove an element from a set
my_set.remove(1)
print(my_set)

## Check if an element is in a set
print(3 in my_set)
print(1 in my_set)

再次运行脚本：

python ~/project/sets_example.py

你应该会看到类似以下的输出：

{1, 2, 3, 4, 5, 6}
{2, 3, 4, 5, 6}
True
False

集合在从列表中去除重复元素方面特别有用。

在你的 sets_example.py 文件中添加以下代码：

## Create a list with duplicate elements
my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4]
print(my_list)

## Convert the list to a set to remove duplicates
unique_elements = set(my_list)
print(unique_elements)

运行脚本：

python ~/project/sets_example.py

输出应该是：

[1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4]
{1, 2, 3, 4}

如你所见，集合 unique_elements 只包含原始列表中的唯一元素。

使用 `type()` 进行识别

在这一步中，你将学习如何使用 Python 中的 type() 函数来识别变量的数据类型。理解数据类型对于编写正确且高效的代码至关重要。

type() 函数返回对象的数据类型。让我们看看它在不同数据类型上是如何工作的。

在 LabEx 环境中打开 VS Code 编辑器。

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

## Check the type of an integer
x = 10
print(type(x))

## Check the type of a float
y = 3.14
print(type(y))

## Check the type of a string
z = "Hello"
print(type(z))

## Check the type of a boolean
a = True
print(type(a))

## Check the type of a list
b = [1, 2, 3]
print(type(b))

## Check the type of a tuple
c = (1, 2, 3)
print(type(c))

## Check the type of a set
d = {1, 2, 3}
print(type(d))

## Check the type of a dictionary
e = {"name": "Alice", "age": 30}
print(type(e))

在终端中使用 python 命令运行脚本：

python ~/project/type_example.py

你应该会看到以下输出：

<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'str'>
<class 'bool'>
<class 'list'>
<class 'tuple'>
<class 'set'>
<class 'dict'>

输出显示了每个变量的数据类型。例如，<class 'int'> 表示该变量是整数，<class 'str'> 表示该变量是字符串。

理解变量的数据类型很重要，因为它决定了你可以对该变量执行哪些操作。例如，你可以对整数和浮点数执行算术运算，但不能对字符串执行此类操作。

让我们来看一个示例，展示如何在执行操作之前使用 type() 函数检查变量是否为特定类型。

在你的 type_example.py 文件中添加以下代码：

## Check if a variable is an integer before adding 5 to it
num = 10
if type(num) == int:
    result = num + 5
    print(result)
else:
    print("Variable is not an integer")

## Check if a variable is a string before concatenating it with another string
text = "Hello"
if type(text) == str:
    greeting = text + ", World!"
    print(greeting)
else:
    print("Variable is not a string")

再次运行脚本：
```
python ~/project/type_example.py
```
你应该会看到以下输出：
```
15
Hello, World!
```

在这个示例中，type() 函数分别用于在执行加法和拼接操作之前，检查变量 num 是否为整数以及变量 text 是否为字符串。

使用 `isinstance()` 进行确认

在这一步中，你将学习如何使用 Python 中的 isinstance() 函数来确认一个对象是否是某个特定类或类型的实例。与使用 type() 相比，这是一种更可靠且推荐的检查数据类型的方法。

isinstance() 函数接受两个参数：要检查的对象以及要与之进行比较的类或类型。如果对象是指定类或类型的实例，则返回 True，否则返回 False。

在 LabEx 环境中打开 VS Code 编辑器。

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

## Check if a variable is an integer
x = 10
print(isinstance(x, int))

## Check if a variable is a float
y = 3.14
print(isinstance(y, float))

## Check if a variable is a string
z = "Hello"
print(isinstance(z, str))

## Check if a variable is a boolean
a = True
print(isinstance(a, bool))

## Check if a variable is a list
b = [1, 2, 3]
print(isinstance(b, list))

## Check if a variable is a tuple
c = (1, 2, 3)
print(isinstance(c, tuple))

## Check if a variable is a set
d = {1, 2, 3}
print(isinstance(d, set))

## Check if a variable is a dictionary
e = {"name": "Alice", "age": 30}
print(isinstance(e, dict))

在终端中使用 python 命令运行脚本：
```
python ~/project/isinstance_example.py
```
你应该会看到以下输出：
```
True
True
True
True
True
True
True
True
```

所有变量都是我们所检查类型的实例，因此在每种情况下 isinstance() 都返回了 True。

isinstance() 在处理继承时特别有用。如果一个类继承自另一个类，那么该子类的对象也被视为父类的实例。

在你的 isinstance_example.py 文件中添加以下代码：

class Animal:
    pass

class Dog(Animal):
    pass

my_dog = Dog()

## Check if my_dog is an instance of Dog
print(isinstance(my_dog, Dog))

## Check if my_dog is an instance of Animal
print(isinstance(my_dog, Animal))