Python 집합(Set) 마스터하기: 생성, 조작, 연산

Python 집합(Set)

Python의 집합 자료형이 데이터 중복 제거와 집합 연산을 어떻게 단순화하는지 알아봅니다. 생성, 수정, 삭제, 필수 집합 연산까지 모두 다룹니다.

동영상: Python 집합

집합은 고유하고 불변(immutable)한 항목들의 순서 없는 컬렉션입니다. 집합 자체는 가변(mutable)하여 요소를 추가/제거할 수 있지만, 개별 요소는 해시 가능해야 합니다(숫자, 문자열, 튜플 등).

Python 집합은 합집합, 교집합, 차집합, 대칭 차집합 같은 수학적 집합 연산을 지원해 데이터 중복 제거, 멤버십 테스트, 집합 대수 등에 이상적입니다.

---

Python 집합 생성하기

중괄호 {}나 내장 set() 생성자로 집합을 만듭니다. 요소는 모든 불변 타입 가능하지만, 리스트, 딕셔너리, 다른 집합 같은 가변 타입은 포함할 수 없습니다.

# 예제 1: 다양한 데이터 타입의 집합
# 정수 집합
my_set = {1, 2, 3}
print(my_set)
# 혼합 데이터 타입 집합
my_set = {1.0, 'Hello', (1, 2, 3)}
print(my_tuple)

출력

{1, 2, 3} {1.0, (1, 2, 3), 'Hello'}

중복 값이 자동 제거되고, 불변인 튜플은 허용됨을 확인할 수 있습니다.

# 중복 제거
my_set = {1, 2, 3, 4, 3, 2}
print(my_set)
# 리스트에서 집합 생성
my_set = set([1, 2, 3, 2])
print(my_set)
# 가변 항목 포함 시 에러
# my_set = {1, 2, [3, 4]}  # TypeError: unhashable type: 'list'

출력

{1, 2, 3, 4} {1, 2, 3} Traceback (most recent call last): File "<string>", line 15, in <module> my_set = {1, 2, [3, 4]} TypeError: unhashable type: 'list'

---

빈 집합 생성에는 set() 생성자 필요; {}는 빈 딕셔너리를 만듭니다.

# 빈 구조 생성 시 집합과 딕셔너리 구분
a = {}
print(type(a))
a = set()
print(type(a))

출력

<class 'dict'> <class 'set'>

---

Python에서 집합 수정하기

집합은 가변이지만 순서가 없어 인덱싱이나 슬라이싱을 지원하지 않습니다.

add()로 단일 요소 추가, update()로 다른 이터러블 병합. 중복 항목은 자동 무시.

# 예제: 요소 추가
my_set = {1, 3}
print(my_set)
# 집합 인덱싱 시도 시 에러
# my_set[0]  # TypeError: 'set' object does not support indexing
# 단일 요소 추가
my_set.add(2)
print(my_set)
# 리스트에서 여러 요소 추가
my_set.update([2, 3, 4])
print(my_set)
# 리스트와 다른 집합 결합
my_set.update([4, 5], {1, 6, 8})
print(my_set)

출력

{1, 3} {1, 2, 3} {1, 2, 3, 4} {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8}

---

집합에서 요소 제거하기

discard()는 요소가 있으면 제거, 없으면 아무 동작 안 함. 반면 remove()는 요소가 없으면 KeyError 발생.

# 예제: discard vs remove
my_set = {1, 3, 4, 5, 6}
print(my_set)
my_set.discard(4)
print(my_set)
my_set.remove(6)
print(my_set)
my_set.discard(2)
print(my_set)
# 다음은 KeyError 발생
# my_set.remove(2)

출력

{1, 3, 4, 5, 6} {1, 3, 5, 6} {1, 3, 5} {1, 3, 5} Traceback (most recent call last): File "<string>", line 28, in <module> KeyError: 2

pop()은 임의 요소를 제거하고 반환, clear()는 집합을 완전히 비웁니다.

# pop과 clear 예제
my_set = set("HelloWorld")
print(my_set)
print(my_set.pop())
print(my_set)
my_set.clear()
print(my_set)

출력

{'H', 'l', 'r', 'W', 'o', 'd', 'e'} H {'r', 'W', 'o', 'd', 'e'} set()

---

Python 집합 연산

Python 집합은 합집합, 교집합, 차집합, 대칭 차집합 같은 고전적 집합 대수를 지원합니다. 연산자나 전용 메서드로 호출 가능.

두 예제 집합 사용:

A = {1, 2, 3, 4, 5}
B = {4, 5, 6, 7, 8}

합집합

A와 B의 합집합은 모든 고유 요소를 결합.

print(A | B)

출력

{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

교집합

교집합은 두 집합에 공통인 요소만 반환.

print(A & B)

출력

{4, 5}

차집합

차집합 A - B는 A에 있고 B에 없는 요소들.

print(A - B)

출력

{1, 2, 3}

대칭 차집합

대칭 차집합 A ^ B는 두 집합 중 하나에만 속하는 요소들(공통 제외).

print(A ^ B)

출력

{1, 2, 3, 6, 7, 8}

---

추가 집합 메서드

집합 객체에서 사용 가능한 모든 내장 메서드 빠른 참조:

메서드	설명
add()	집합에 요소 추가
clear()	모든 요소 제거
copy()	얕은 복사본 반환
difference()	호출자엔 있고 다른 집합엔 없는 요소들의 새 집합 반환
difference_update()	제자리 차집합 제거
discard()	요소 있으면 제거; 없으면 에러 없음
intersection()	공통 요소들의 새 집합 반환
intersection_update()	제자리 교집합 갱신
isdisjoint()	공통 요소 없으면 True
issubset()	호출자가 다른 집합의 부분집합이면 True
issuperset()	호출자가 다른 집합을 완전히 포함하면 True
pop()	임의 요소 제거 및 반환; 비었으면 KeyError
remove()	요소 제거; 없으면 KeyError
symmetric_difference()	각 집합에만 속하는 요소들의 새 집합 반환
symmetric_difference_update()	제자리 대칭 차집합 갱신
union()	모든 고유 요소를 담은 새 집합 반환
update()	다른 이터러블과 제자리 합집합

---

집합 멤버십 테스트

in 키워드로 요소 존재 확인.

my_set = set("apple")
print('a' in my_set)   # True
print('p' not in my_set)  # False

출력

True False

---

집합 순회하기

표준 for 루프로 집합 순회; 순서는 보장되지 않음.

for letter in set("apple"):
    print(letter)

---

집합과 함께 쓰는 내장 함수

len(), max(), min(), sum(), all(), any(), sorted() 등이 집합과 원활히 작동. 주요 유틸리티 표:

함수	설명
all()	모든 요소가 참이면 True(빈 집합도 True)
any()	최소 한 요소가 참이면 True
enumerate()	인덱스와 함께 순회, 디버깅용
len()	요소 개수
max()	최대 요소
min()	최소 요소
sorted()	집합에서 정렬된 리스트 반환
sum()	모든 숫자 요소의 합

---

Python Frozenset

frozenset은 집합의 불변 버전. 생성 후 요소 변경 불가해 해시 가능하며 딕셔너리 키로 사용 가능.

A = frozenset([1, 2, 3, 4])
B = frozenset([3, 4, 5, 6])

지원 연산은 일반 집합과 동일하나 변경 메서드는 제외.

print(A.isdisjoint(B))
print(A.difference(B))
print(A | B)
# 요소 추가 시도 시 AttributeError
# A.add(3)  # AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'