Python: conjuntos (sets)

Vamos falar um pouco sobre sets (conjuntos) em python. Se você já trabalha com a linguagem, provavelmente já se deparou com esses casos, mas se está iniciando na linguagem, talvez sejam exemplos interessantes para aprender.

Por que conjuntos? Link para o cabeçalho

Conjuntos são coleções que não permitem elementos duplicados. Dessa forma, são uma ótima estrutura de dados para verificar se um elemento já existe e garantir que esse elemento exista apenas uma vez.

Observação: um set é uma construção matemática da Teoria dos Conjuntos :)

Definindo um conjunto Link para o cabeçalho

Podemos definir um conjunto de duas formas.

# utilizando a sintaxe de {}
conjunto = {'Terra', 'Marte', 'Saturno'}

# utilizando a classe `set`
conjunto = set(['Terra', 'Marte', 'Saturno'])

Não existe muita diferença entre as versões, apenas que na segunda podemos utilizar uma lista e definir o conjunto com entradas do usuário. Utilizando a sintaxe conjunto = set(['Terra', 'Marte', 'Saturno']) podemos obter uma lista de elementos não repetidos. Por exemplo:

uma_lista = ['Terra', 'Marte', 'Saturno', 'Terra']
conjunto = set(uma_lista)
conjunto
> set(['Saturno', 'Marte', 'Terra']) # Note que tem apenas um elemento 'Terra'

Operações com conjuntos Link para o cabeçalho

Além de garantir a unicidade de elementos, também podemos efetuar operações com conjuntos aumentando a sua aplicação.

União Link para o cabeçalho

Aqui os elementos de um conjunto A são adicionados aos elementos de um conjunto B. Note que o resultado é um novo conjunto.

# exemplos de bibliotecas
usuario_a = {'pandas', 'numpy', 'tensorflow'}
usuario_b = {'pandas', 'pytorch'}
resultado = usuario_a | usuario_b
resultado
> set(['tensorflow', 'pytorch', 'numpy', 'pandas'])

Note no exemplo acima que pandas ocorre nos dois conjuntos, mas apenas uma vez no conjunto resultado. A sintaxe utilizando o operador | é uma facilidade para usuario_a.union(usuario_b).

Intersecção Link para o cabeçalho

Obtemos os elementos que ocorrem no conjunto A e no conjunto B. O resultado também é um novo conjunto.

# exemplos de bibliotecas
usuario_a = {'pandas', 'numpy', 'tensorflow'}
usuario_b = {'pandas', 'pytorch'}
resultado = usuario_a & usuario_b
resultado
> set(['pandas'])

Note no exemplo acima que pandas é o único elemento que ocorre nos dois conjuntos. Nesse exemplo, o operador & também é apenas uma facilidade para usuario_a.intersection(usuario_b).

Diferença Link para o cabeçalho

Outra operação que é muito comum com conjuntos é a diferença. Nesse caso, queremos os elementos do conjunto A que não existem no conjunto B. Novamente, o resultado é um novo conjunto.

# exemplos de bibliotecas
usuario_a = {'pandas', 'numpy', 'tensorflow'}
usuario_b = {'pandas', 'pytorch'}
resultado = usuario_a - usuario_b
resultado
> set(['tensorflow', 'numpy'])

O elemento pandas ocorre nos dois conjuntos, portanto ele foi removido no conjunto resultante. Como numpy e tensorflow ocorrem apenas no conjunto usuario_a, eles formam o resultado.

Pertinência Link para o cabeçalho

Como podemos saber se um elemento pertence ao conjunto? Aqui a sintaxe é a mesma que para outras sequências em python, utilizamos in.

cidades = {'Blumenau', 'Gaspar', 'Indaial'}
'Blumenau' in cidades
> True
'Blumenau' not in cidades
> False
'Pomerode' in cidades
> False
'Pomerode' not in cidades
> True

Outro caso comum, é saber se um conjunto A contém um conjunto B.

cidades_a = {'Blumenau', 'Gaspar', 'Indaial'}
cidades_b = {'Blumenau', 'Indaial'}
cidades_b.issubset(cidades_a)
> True
cidades_b <= cidades_a
> True

cidades_c = {'Blumenau', 'Pomerode'}
cidades_c.issubset(cidades_a)
> False
cidades_c <= cidades_a
> False

Note nos exemplos acima que o operador <= é apenas uma facilidade para a função issubset disponível nos conjuntos. Dessa forma, podemos testar se o conjunto B é um subconjunto A. Também podemos fazer a operação inversa, utilizando o operador >= ou a função issuperset.

cidades_a = {'Blumenau', 'Gaspar', 'Indaial'}
cidades_b = {'Blumenau', 'Indaial'}
cidades_a.issuperset(cidades_b)
> True
cidades_a >= cidades_b
> True

cidades_c = {'Blumenau', 'Pomerode'}
cidades_a.issuperset(cidades_c)
> False
cidades_a >= cidades_c
> False

Igualdade Link para o cabeçalho

Finalmente, podemos também testar a igualdade de conjuntos. Assim como outras sequências em python, a veracidade é dada pelos elmentos internos e não pela instância do objeto.

cidades_a = {'Blumenau', 'Gaspar', 'Indaial'}
cidades_b = {'Blumenau', 'Indaial', 'Gaspar'}
cidades_a == cidades_b
> True
cidades_a != cidades_b
> False
cidades_c = {'Blumenau', 'Indaial', 'Pomerode'}
cidades_a == cidades_c
> False
cidades_a != cidades_c
> True

Bem pessoal, acho que era isso para hoje. Espero ter passado uma ideia de como são as operações e alguns casos de uso que podemos ter com sets em python. E você tem algum caso específico que quer compartilhar ou alguma dúvida? Manda um tweet :)

Abraço!