前言

嗨囉！時間真的過的很快～一下就已經來到Day17了！

昨天我們認識了 Tuple（元組），知道了「固定不動、不可修改」的資料容器，
也有做一些List和Tuple的比較，相信讀者們已經掌握住重點了～

今天，我們要介紹集合型態的另一位成員：Set（集合），
它和 List / Tuple 又有不同特色！ㄧ起來看看吧！

一、Set 是什麼？{ }

• Set 可以想像成 「不重複元素的集合」
• 元素 沒有順序，所以不能用索引取值(很重要！新手常忽略的點)
• 自動去重，遇到重複元素會自動刪掉

範例：

my_set = {1, 2, 3, 3, 2}
print(my_set)  # {1, 2, 3}
print(type(my_set))  # <class 'set'>

輸出：

{1, 2, 3}
<class 'set'>

小提醒：

• 重複元素會自動去掉
• Set 沒有順序 → 無法用 [0] 取值

二、為什麼需要 Set？

1. 去重：List 中有重複值，用 Set 直接去掉
2. 快速檢查元素是否存在：Set 查找速度比 List 快很多
3. 集合運算：交集、聯集、差集操作比 List 直覺
4. 不關心順序：只要知道「有哪些元素」，不必排序

三、Set 與 List / Tuple 的比較

四、Set 的基本操作

1. 新增元素：add()

s = {1, 2, 3}
s.add(4)
print(s)  

輸出：

{1,2,3,4}

2. 刪除元素：remove() / discard()

s = {1, 2, 3}
s.remove(2)   # 2 不存在會報錯
s.discard(5)  # 5 不存在也沒事
print(s)  # {1,3}

輸出：

{1,3}

如果寫成 (5) → Python 會當作數字，不是 tuple！

3.清空集合：clear()

s.clear()
print(s)  # set()

輸出：

set()

4.長度與成員檢查

s = {1, 2, 3}
print(len(s))   # 3
print(2 in s)   # True
print(5 in s)   # False

輸出：

3
True
False

Set 的基本操作（生活化範例：喜歡的水果）

上面的基本操作範例是不是有點陽春呢？（無趣）
接下來我會用比較日常的例子去解釋上面提到的操作！一起來看看吧～

1️⃣ 建立集合

fruits = {"蘋果", "香蕉", "橘子"}
print(fruits)

輸出：

有發現嗎？輸出沒有特別「按照」順序喔！
這也是Set的特點之一。

• 說明：用 {} 建立集合，元素會自動去重（不會有重複水果）。
• 生活化解釋：你列出喜歡的水果清單，不會重複計算同一種水果。

2️⃣ 新增元素 add()

# Alice 想增加喜歡的水果

fruits.add("西瓜")
print(fruits)

輸出：

• 說明：新增一個元素到集合中，如果已存在，集合不會重複。
• 生活化解釋：你把新水果加入喜歡的清單，重複的水果不會出現兩次。

3️⃣ 移除元素 remove() / discard()

# Alice 不喜歡香蕉了
fruits.remove("香蕉")
print(fruits)

# discard 不會報錯
fruits.discard("芒果")  # 集合中沒有芒果也不會出錯

輸出：

五、進階操作：集合運算

這邊整理一下集合的運算符號！可以對照白話文的解說對著看會比較容易一些～

• 聯集 | → 「把兩個集合的元素都列出」
• 交集 & → 「找出兩個集合都有的元素」
• 差集- → 「找出第一個集合有但第二個沒有的元素」
• 對稱差 ^ → 「找出兩個集合中不重複的元素」

1.集合運算

a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}

print("聯集 a|b:", a | b)   
print("交集 a&b:", a & b)   
print("差集 a-b:", a - b)  
print("對稱差 a^b:", a ^ b) 

輸出：

這邊看一下比較生活化的範例：

Saturday_activities = {"跑步", "游泳", "看書"}
Sunday_activities = {"游泳", "看電影", "看書"}

# 聯集 → 週末活動總集
print("週末總活動:", Saturday_activities | Sunday_activities)

# 交集 → 兩天都想做的活動
print("週末兩天都想做的活動:",  Saturday_activities & Sunday_activities

# 差集 → 只想在星期六做的活動
print("星期六專屬活動:",  Saturday_activities - Sunday_activities)

輸出：

2.延續上面提到的水果例子，我們也用集合運算去玩玩看～

(1)聯集 | / union()

# Alice 和 Bob 喜歡的水果
alice = {"蘋果", "香蕉", "橘子"}
bob = {"香蕉", "西瓜", "芒果"}

# 聯集：兩人喜歡的所有水果
all_fruits = alice | bob
print(all_fruits)

輸出：（列出兩個人的水果清單，所有不重複的水果都列出來）

(2) 交集 & / intersection()

# 交集：兩人都喜歡的水果
common_fruits = alice & bob
print(common_fruits)

輸出：（找出兩人都喜歡的水果，就是「共同喜好」）

(3)差集 - / difference()

# Alice 喜歡但 Bob 不喜歡的水果
unique_alice = alice - bob
print(unique_alice)

輸出：（Alice 喜歡但 Bob 不喜歡的水果）

(4)對稱差集 ^ / symmetric_difference()

# 兩人喜歡但不重複的水果

diff_fruits = alice ^ bob
print(diff_fruits)

輸出：

(5)查詢元素是否存在(輸出會是布林值)

# Alice 是否喜歡蘋果？
print("蘋果" in alice)  
print("西瓜" in alice)   # False

輸出：

六、實戰演練+解析：選課系統

情境：學生選課，每個學生最多 3 門，不能選重複課程。

這邊先看一下完整的程式碼：

students = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
courses = ["Python", "C", "Java", "HTML", "CSS"]

registrations = {}

for student in students:
    selected = set()
    print(f"\n{student} 選課開始！")
    while len(selected) < 3:
        print("可選課程：", courses)
        choice = input("輸入課程名稱 (輸入 '結束' 完成)：")
        if choice == "結束":
            if len(selected) >= 1:
                break
            else:
                print("⚠️ 至少要選一門課")
                continue
        if choice not in courses:
            print("⚠️ 無效課程")
            continue
        if choice in selected:
            print("⚠️ 已選過此課程")
            continue
        selected.add(choice)
        print(f"✅ 選擇 {choice}")

    registrations[student] = selected

print("\n📋 選課結果：")
for student, selected in registrations.items():
    print(f"{student}: {selected}")

完整輸出：

學習重點：

• Set 自動去重 + 限制最大長度。
• while 條件控制 + continue 錯誤處理。
• 結合之前學過的 List、if-else、for-loop。

延伸討論（續上題）：

1. 聯集 (union) → 適合統計所有學生的熱門課程有哪些。
2. 交集 (intersection) → 適合找出大家都選的必修課或共通課程。
3. 差集 (difference) → 可以找出每個學生的個人化課程或漏選課程。
4. 對稱差集 (symmetric_difference) → 找出兩人選課完全不重疊的部分。

#  所有學生選課的總集合（聯集）
all_courses = set()
for selected in registrations.values():
    all_courses |= selected  # 等同 all_courses = all_courses.union(selected)
print("所有學生選過的課程（聯集）：", all_courses)

#  找出所有學生都選的課程（交集）
common_courses = set(courses)  # 初始設為全部課程
for selected in registrations.values():
    common_courses &= selected  # 交集
print(" 所有學生都選的課程（交集）：", common_courses)

#  找出 Alice 選但 Bob 沒選的課程（差集）
alice_courses = registrations["Alice"]
bob_courses = registrations["Bob"]
alice_not_bob = alice_courses - bob_courses
print(" Alice 選但 Bob 沒選的課程（差集）：", alice_not_bob)

#  找出 Bob 選但 Alice 沒選的課程
bob_not_alice = bob_courses - alice_courses
print(" Bob 選但 Alice 沒選的課程（差集）：", bob_not_alice)

#  兩人選課的交集（共同課程）
alice_bob_common = alice_courses & bob_courses
print(" Alice 與 Bob 的共同課程：", alice_bob_common)

輸出：

今日結語

今天我們認識了 集合型態家族的新成員：Set（集合），

它跟 List、Tuple 都有點像，但又很不一樣：

• Set 不允許重複元素，所以可以很方便幫你「去掉重複」。
• Set 沒有順序，不像 List 可以用索引取值，這讓它更適合做運算和比對。

我們也比對了目前教過的三種集合型態！

今天我們也做了有關於set的實戰練習：

1. 學生選課系統
   • 每個學生選的課程用 set 存，避免重複選課
   • 用 while、if-else 控制選課流程
2. 集合運算聯集、交集、差集
   • 輕鬆算出「所有學生選過的課程」「大家都選的課程」「誰選了但別人沒選的課程」
   • 完全不用自己一個一個比對

有感覺嗎？
Set 就像是一個「隨手去重的小幫手」，
適合用在比對、統計或過濾資料時，比 List 或 Tuple 更省事。

如果對於今天的內容有疑惑，歡迎在底下留言呦！

那麼，今天也辛苦啦！！我們明天見喔～