Функция frozenset() в Python: создание неизменяемых наборов

• 16.07.2023
• 1022
• Основы Python
• Множества
• Функции

В Python функция frozenset() является встроенной функцией, которая возвращает неизменяемый (замороженный) набор, инициализированный из передаваемого в качестве аргумента итерируемого объекта.

Синтаксис

Синтаксис функции frozenset() следующий:

frozenset([iterable])

iterable (необязательный): это итерируемый объект (например, список, словарь, set, кортеж).
Если итерируемый объект не указан, функция frozenset() возвращает пустой frozenset.

Основное использование

Пример базового использования функции frozenset():

fs = frozenset([1, 2, 3, 4, 5])
print(fs)

# frozenset({1, 2, 3, 4, 5})

В этом примере мы передаем список [1, 2, 3, 4, 5] в функцию frozenset(), которая возвращает объект frozenset, содержащий эти же элементы.

Особенности и свойства frozenset

Неизменяемость

Основное свойство объекта frozenset — неизменяемость. Это означает, что после создания frozenset вы не можете добавить или удалить элементы из него. Попытка это сделать приведет к возникновению TypeError:

fs = frozenset([1, 2, 3, 4, 5])
fs.add(6) # AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'
fs.remove(1) # AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'remove'

Наличие неизменяемых типов данных

Объекты frozenset могут содержать только неизменяемые (хешируемые) типы данных. Попытка создать frozenset, содержащий изменяемые типы данных, приведет к TypeError:

fs = frozenset([1, 2, [3, 4, 5]])  # TypeError: unhashable type: 'list'

Возможность использования в качестве ключей словаря

Благодаря своей неизменяемости объекты frozenset могут быть использованы в качестве ключей словаря:

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

# {frozenset({1, 2, 3}): 'Hello'}

Возможность включения в другие наборы

Также объекты frozenset могут быть включены в другие наборы:

fs1 = frozenset([1, 2, 3])
fs2 = set([fs1, 4, 5])
print(fs2)  

# {frozenset({1, 2, 3}), 4, 5}

Операции над множествами

Объекты frozenset поддерживают все стандартные операции над множествами, включая объединение (union), пересечение (intersection), разность (difference) и симметричную разность (symmetric difference):

fs1 = frozenset([1, 2, 3, 4, 5])
fs2 = frozenset([4, 5, 6, 7, 8])

print(fs1.union(fs2))  # frozenset({1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8})
print(fs1.intersection(fs2))  # frozenset({4, 5})
print(fs1.difference(fs2))  # frozenset({1, 2, 3})
print(fs1.symmetric_difference(fs2))  # frozenset({1, 2, 3, 6, 7, 8})

Методы frozenset

Объекты frozenset имеют ряд полезных методов, включая copy(), isdisjoint(), issubset(), issuperset(), и так далее:

fs1 = frozenset([1, 2, 3])
fs2 = frozenset([3, 4, 5])

print(fs1.isdisjoint(fs2))  # False - есть общий элемент 3
print(fs1.issubset(fs2))  # False - fs1 не является подмножеством fs2
print(fs1.issuperset(fs2))  # False - fs1 не является надмножеством fs2

Влияние на производительность

При работе с большими объемами данных стоит учесть, что использование frozenset может улучшить производительность по сравнению с обычными множествами (set). Это связано с тем, что frozenset, будучи неизменяемыми, могут быть более эффективно хешированы и использованы в операциях, которые требуют быстрого доступа, например, в качестве ключей словаря.

frozenset внутри frozenset

Так как frozenset является неизменяемым типом данных, вы можете создавать frozenset из других frozenset, что невозможно сделать с обычными множествами:

fs1 = frozenset([1, 2, 3])
fs2 = frozenset([fs1, 4, 5])
print(fs2)  

# frozenset({frozenset({1, 2, 3}), 4, 5})

Это может быть полезно в ситуациях, когда необходимо сохранить состояние групп элементов, которые сами являются группами.

frozenset и list comprehension

frozenset может быть использован с конструкциями вроде list comprehension, что позволяет удобно генерировать наборы на основе каких-либо условий:

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
even_frozenset = frozenset(n for n in numbers if n % 2 == 0)
print(even_frozenset)  

# frozenset({2, 4, 6})

В этом примере мы создаем frozenset, содержащий только четные числа из списка numbers.

Заключение

Функция frozenset() в Python предоставляет удобный способ создания неизменяемых наборов, которые могут быть использованы в качестве ключей словаря и включены в другие наборы. Это делает их полезными во многих ситуациях, где требуется неизменяемость и возможность выполнения операций над множествами.