Коллекции Python: список и множество - когда что выбрать

Дополнительные примеры и тонкости работы с Set и List

1. Вложенные множества и кортежи

Поскольку set требует хешируемых элементов, для хранения наборов значений внутри множества используют frozenset или кортежи.

# frozenset внутри set
set_of_sets = {frozenset({1,2}), frozenset({3,4})}
print(set_of_sets)  # {frozenset({1, 2}), frozenset({3, 4})}

# Кортежи внутри set
pairs = {(1,2), (3,4), (1,2)}
print(pairs)  # {(1, 2), (3, 4)} - дубликат удалён

2. Преобразование list в set и обратно с сохранением порядка

Если нужно удалить дубликаты и сохранить порядок первого вхождения, можно использовать dict.fromkeys (как в основном решении). Альтернатива с ручным циклом:

items = ['a', 'b', 'a', 'c', 'b']
seen = set()
result = []
for item in items:
    if item not in seen:
        seen.add(item)
        result.append(item)
print(result)  # ['a', 'b', 'c']

3. Сравнение скорости: list vs set при добавлении элементов

import time

n = 100000
start = time.perf_counter()
s = set()
for i in range(n):
    s.add(i)
print('set add:', time.perf_counter() - start)

start = time.perf_counter()
l = []
for i in range(n):
    l.append(i)
print('list append:', time.perf_counter() - start)

set add: ~0.02 сек
list append: ~0.01 сек

Пояснение: добавление в list быстрее, так как не требует вычисления хеша и проверки уникальности. Однако поиск элемента в list медленнее.

4. Использование set для фильтрации списка (удаление элементов, присутствующих в другом списке)

all_users = ['Alice', 'Bob', 'Charlie', 'Diana']
blocked = {'Bob', 'Diana'}
active = [user for user in all_users if user not in blocked]
print(active)  # ['Alice', 'Charlie']

Преимущество: проверка вхождения в set работает быстро.

5. Ошибка при попытке изменить элемент set

Set - изменяемая коллекция, но сами элементы должны быть неизменяемыми. Попытка модифицировать кортеж, находящийся внутри set, приведёт к ошибке, так как кортежи неизменяемы. Однако можно удалить старый элемент и добавить новый.

s = {(1,2), (3,4)}
# Ошибка: tuple не поддерживает присваивание
# s[0] = (5,6)  # TypeError

# Правильное изменение: удаление и добавление
s.remove((1,2))
s.add((5,6))
print(s)  # {(3,4), (5,6)}

6. List и set как изменяемые коллекции: разница в мутабельности

Обе коллекции изменяемы, но при попытке использовать list как ключ словаря или элемент set возникнет ошибка. Set допускает только неизменяемые элементы.

try:
    s = {[1,2]}  # TypeError
except TypeError as e:
    print(e)  # unhashable type: 'list'

# Рабочий вариант: кортеж
s = {(1,2)}
print(s)

7. Имитация операций над множествами для списков с помощью включений

list_a = [1,2,3,3,4]
list_b = [3,4,5,6]

# Пересечение (только уникальные, порядок не гарантирован)
intersection = [x for x in set(list_a) if x in set(list_b)]
print(intersection)  # [3,4]

# Разность (элементы list_a, которых нет в list_b)
diff = [x for x in set(list_a) if x not in set(list_b)]
print(diff)  # [1,2]

Замечание: включение преобразует списки в set для быстрой проверки, что эффективнее, чем проверка in на списке.

8. Использование frozenset как неизменяемого аналога set

frozenset - неизменяемое множество, может быть элементом другого set или ключом словаря.

fs = frozenset([1,2,3])
d = {fs: 'value'}
print(d)  # {frozenset({1, 2, 3}): 'value'}

# Попытка изменить frozenset вызовет ошибку
# fs.add(4)  # AttributeError