[Python] [Ergänzung] Kapitel 04-09 Verschiedene Datenstrukturen (Mengenlehre und Arithmetik in Mengen)

[Python] [Ergänzung] Kapitel 04-09 Mengenlehre und Arithmetik in der Menge

In diesem Abschnitt werden wir auf die Geschichte der Mengenlehre und der Arithmetik eingehen. Der Inhalt wird hauptsächlich im Bereich der Mathematik der High School behandelt, und ich denke, es wird viel theoretisches Gerede geben.

Daher ist dieser Abschnitt [Ergänzung] </ font>, sodass Sie ihn überspringen können.

Wenn Sie jedoch die Prüfung für grundlegende Informationstechnologie ablegen oder darüber nachdenken, Python für die Nachmittagsfrage zu wählen, wird Ihnen eine festgelegte Geschichte auf dem Gebiet der grundlegenden Theorie gestellt. Schauen Sie also bitte mal rein.

Ben Diagramm im Set

Um die Mengenlehre zu erklären, geben wir zunächst den folgenden Code in die ** Python-Konsole ** ein, um eine Menge zu erstellen.

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

Diesmal habe ich zwei Sets erstellt, aber die Zahlen sind wie folgt. Diese Figur heißt ** Ben Figur **.

image.png

Wie Sie diesem Ben-Diagramm entnehmen können, sind ** {2, 4} ** für jeden Satz in ** A ** bzw. ** B ** gleich. Daher kann das Ben-Diagramm wie folgt ausgedrückt werden.

image.png

Theorie in Mengen

Da es hier viele theoretische Geschichten gibt, werde ich den allgemeinen Ausdruck "set" anstelle des Ausdrucks "set" verwenden.

Ein ** Satz ** ist ein Satz, der unter bestimmten ** Bedingungen ** gesammelt wird. Im obigen Beispiel wurde ein Satz numerischer Werte erstellt, aber zum Beispiel sind X "Personen mit einer Haarlänge von weniger als 1 cm" und Y "Personen mit einer Körpergröße von 170 cm oder mehr" ** Bedingungen **.

Zum Beispiel hängen "eine Person mit kurzen Haaren" und "eine Person mit großer Größe" von der Subjektivität der Person ab, so dass dies keine Bedingung ist. Stellen Sie sich die Bedingung insbesondere als numerisch ausgedrückt vor.

Betrieb einstellen

Hier werden wir die Operationen im Set vorstellen.

Summensatz

Es ist die Summe von zwei Sätzen. Im obigen Beispiel der Menge ** A ** und der Menge ** B ** werden diejenigen ausgegeben, die entweder in einer oder mehreren Mengen ** enthalten sind. (Manchmal auch als ** ODER-Operation ** bezeichnet.) Es wird durch eine der folgenden Notationen ausgedrückt.

A∪B,  A+B,  A∨B,  A or B

Daher kann es wie folgt ausgedrückt werden.

A∪B = \{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7\}

Im Ben-Diagramm werden die folgenden Farben angewendet. image.png

Bei der Implementierung in Python ist dies wie folgt. (Verwenden Sie die ** | ** (Leiste) am "\ Symbol" auf der Tastatur.)

>>> A | B
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

Alternativ kann es mit der ** Vereinigungsmethode ** berechnet werden.

>>> A.union(B)
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

Produktset

Es ist das Produkt zweier Sets. Im obigen Beispiel der Menge ** A ** und der Menge ** B ** werden die in beiden ** Mengen ** enthaltenen ausgegeben. (Manchmal auch als ** UND-Operation ** bezeichnet.) Es wird durch eine der folgenden Notationen ausgedrückt.

A∩B,A / B.,  A∧B,  A and B

Daher kann es wie folgt ausgedrückt werden.

A∩B = \{2, 4\}

Im Ben-Diagramm werden die folgenden Farben angewendet.

image.png

Bei der Implementierung in Python ist dies wie folgt.

>>> A & B
{2, 4}

Alternativ kann es mit der ** Schnittmethode ** berechnet werden.

>>> A.intersection(B)
{2, 4}

Differenz gesetzt

Es ist eine Menge abzüglich der Elemente einer anderen Menge. Im obigen Beispiel der Menge ** A ** und der Menge ** B ** werden ** Elemente ausgegeben, die in der Menge A, aber nicht in der Menge B enthalten sind. Es wird durch die folgende Notationsmethode ausgedrückt.

A-B

Daher kann es wie folgt ausgedrückt werden.

A-B = \{5, 6\}

Im Ben-Diagramm werden die folgenden Farben angewendet. image.png

Bei der Implementierung in Python ist dies wie folgt.

>>> A - B
{5, 6}

Alternativ kann es mit der ** Differenzmethode ** berechnet werden.

>>> A.difference(B)
{5, 6}

Zieldifferenz eingestellt

Es ist etwas schwierig auszudrücken, aber die Ausgabe ist diejenige, die eine der beiden Bedingungen erfüllt, abzüglich derjenigen, die beide Bedingungen erfüllt (manchmal als ** XOR-Operation ** bezeichnet). Dies bedeutet, dass A-B und B-A an dem Differenzsatz ausgeführt werden und jeweils ODER-betrieben werden. Es wird durch die folgende Notationsmethode ausgedrückt.

A⊕B,  A xor B

Daher kann es wie folgt ausgedrückt werden.

A⊕B = \{1, 3, 5, 6, 7\}

Im Ben-Diagramm werden die folgenden Farben angewendet.

image.png

Bei der Implementierung in Python ist dies wie folgt.

>>> A ^ B
{1, 3, 5, 6, 7}

Alternativ kann es mit der ** symmetric_difference-Methode ** berechnet werden.

>>> A.symmetric_difference(B)
{1, 3, 5, 6, 7}

Ergänzungssatz

Es bedeutet die Ablehnung einer Menge. Dies bedeutet, dass es nicht im Set ** A ** enthalten ist. (Manchmal als ** NICHT Operation ** bezeichnet.) Beachten Sie, dass Ergänzungen in Python nicht implementiert werden können. Es wird durch die folgende Notationsmethode ausgedrückt.

\overline{A}, not A

Daher kann es wie folgt ausgedrückt werden.

\overline{A} = {1, 3, 7}

Im Ben-Diagramm werden die folgenden Farben angewendet. image.png * </ font> Der Bereich des Komplements ist anders als der Satz ** A **. Daher ist die Menge ** B ** auch ein Bereich, und der äußere Teil ist ebenfalls ein Bereich.

Teilmenge

Eine ** Teilmenge ** ist ein Zustand, in dem eine Menge weiter enthalten ist. Es ist wie folgt, wenn es im Ben-Diagramm ausgedrückt wird. Hier wird es durch die Menge ** P ** und die Menge ** Q ** dargestellt.

image.png

Zuerst erstellen wir ein Set aus ** Python Console **.

>>> P = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
>>> Q = {3, 5}
>>> P
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
>>> Q
{3, 5}

In diesem Zustand wird der Produktsatz wie folgt ausgedrückt.

>>> P & Q
{3, 5}

Der überlappende Teil der Menge ** P ** und der Menge ** Q ** wird angezeigt. Sie können sehen, dass dies dasselbe ist wie das Ergebnis der zuvor beschriebenen Produktmenge.

Wie drücken Sie also aus, dass die Menge ** Q ** in der Menge ** P ** enthalten ist? Es wird durch die folgende Notationsmethode ausgedrückt.

Q⊂P, Q⊆P

Mit anderen Worten bedeutet dies, dass P Q enthält (enthält) Q.

Wir werden dies in Python implementieren, aber in Python können Sie feststellen, ob es enthalten ist. Geben sie den untenstehenden Code ein. Zeigen Sie den Inhalt der Variablen ** P, Q ** und ** A ** einmal an und führen Sie ihn dann aus.

>>> P
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
>>> Q
{3, 5}
>>> A
{2, 4, 5, 6}
>>> Q <= P
True
>>> Q <= A
False

Verwenden Sie ** <= **, um die Einschlussbeziehung eines Satzes in Python zu bestimmen. Da das ** Q ** -Element in ** P ** enthalten ist, wird ** True ** ausgegeben, aber das ** Q ** -Element ist in ** A ** enthalten. Da einige von ihnen nicht existieren, wird ** False ** ausgegeben.

Alternativ kann es mit der ** issubset-Methode ** berechnet werden.

>>> Q.issubset(P)
True

Schließlich

Dieses Mal habe ich verschiedene Set-Operationen angesprochen. Es gibt viele Arten von Set-Operationen, aber die meisten werden häufig in der Prüfung zum Informationsverarbeitungsingenieur gestellt. Lass es uns gedrückt halten.

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