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第10回　Pythonの基本（5）集合型 (小澤昌樹) 2023年5月

1. はじめに

みなさん、こんにちは。これまでPythonのデータ型について解説してきましたが、今回もコレクション型のデータ型について解説します。今回は集合型です。集合型は、要素に順序がなく、重複する要素を持たないデータ型です。集合演算（和集合、積集合、差集合など）を行う場合や、重複する要素を排除する場合に便利です。集合型をうまく活用することで、プログラムの柔軟性を高め、より効率的なコードを書くことができます。

2. 集合型とは

集合型は、コレクション型のデータ型で、複数の要素を持つことができます。ただし、要素の順序は保証されていません。また、同じ要素が複数回登場することはなく、重複がありません。

集合型を使用すると、簡単に要素の追加や削除ができるため、データの変更が簡単に行えます。また、リスト型と比べて処理速度が速いので、大量のデータを扱う場合に適しています。さらに、集合間の演算が可能で、複数の集合を結合したり、重複する要素を取り除いたりすることができます。

集合型は、辞書型と同じように、波括弧{}を使って表現します。新しい集合型を作成するには次のようにします。


>>> fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
>>> fruits
>>> {'orange', 'banana', 'apple'}

集合型では、重複する要素を持たないので、以下のように宣言したとしても、要素は重複しません。


>>> fruits = {'apple', 'banana', 'orange', 'banana'}
>>> fruits
>>> {'orange', 'banana', 'apple'}

3. 集合型の操作

集合型の主要なメソッドには、要素の追加や削除、和集合、積集合、差集合などがあります。これらのメソッドを使うことで、データの分析や処理がより簡単になります。

例えば、次のような集合があるとします。


>>> fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}
>>> fruits
>>> {'orange', 'banana', 'apple'}

要素を追加したり、削除したりするには、次のようなメソッドを使います。


>>> # 要素の追加
>>> fruits.add("grape")
>>> fruits
>>> {'orange', 'banana', 'grape', 'apple'}


>>> # 要素の削除
>>> fruits.remove("banana")
>>> fruits
>>> {'orange', 'grape', 'apple'}

また、set() 関数を使うと、リストやタプルから集合型を作成することができます。


>>> # リストから集合型を作成
>>> my_list = [1, 2, 3]
>>> my_set = set(my_list)
>>> my_set
>>> {1, 2, 3}


>>> # タプルから集合型を作成
>>> my_tuple = (1, 2, 3)
>>> my_set = set(my_tuple)
>>> my_set
>>> {1, 2, 3}

4. 集合型の演算

集合型では、和集合、積集合、差集合などの集合演算を行うことができます。例えば、次のような2つの集合について考えます。


>>> fruits_1 = {"apple", "banana", "orange"}
>>> fruits_2 = {"banana", "grape", "kiwi"}

和集合は、演算子 | を使用して、2つの集合のうち少なくとも1つに存在する要素を取得できます。


>>> # 和集合
>>> fruits = fruits_1 | fruits_2
>>> fruits
>>> {'orange', 'kiwi', 'grape', 'banana', 'apple'}

積集合は、演算子 & を使用して、2つの集合の両方に存在する要素を取得できます。


>>> # 積集合
>>> fruits = fruits_1 & fruits_2
>>> fruits
>>> {'banana'}

差集合は、演算子 - を使用して、前者には存在しているが、後者には存在しない要素の集合を取得することができます。


>>> # 差集合
>>> fruits = fruits_1 - fruits_2
>>> fruits
>>> {'orange', 'apple'}

5. まとめ

今回は、Pythonのコレクション型の1つである集合型について解説しました。集合型は、リストやタプル、辞書型などと同様に、Pythonにおける重要なデータ型の1つです。集合型は、重複を許さない要素の集合を表現するために使用され、集合演算を行うことができます。可変のデータ型であるため、要素の追加、削除、更新が可能で、これにより、より効率的にデータ処理を行うことができます。

これまで、Pythonのデータ型について5回にわたって説明してきました。次回からは、Pythonの制御構文について解説していきます。基本的な構文であるif文やfor文、while文のほか、制御構文を使ったプログラムの書き方や応用的な使い方までを説明していきます。次回もお楽しみに！