Issue #6644: Fix compile error on AIX.
[python.git] / Doc / library / sets.rst
blob47b2d76928814e2f13679ee493ade9ee65803dac
2 :mod:`sets` --- Unordered collections of unique elements
3 ========================================================
5 .. module:: sets
6    :synopsis: Implementation of sets of unique elements.
7    :deprecated:
8 .. moduleauthor:: Greg V. Wilson <gvwilson@nevex.com>
9 .. moduleauthor:: Alex Martelli <aleax@aleax.it>
10 .. moduleauthor:: Guido van Rossum <guido@python.org>
11 .. sectionauthor:: Raymond D. Hettinger <python@rcn.com>
14 .. versionadded:: 2.3
16 .. deprecated:: 2.6
17    The built-in ``set``/``frozenset`` types replace this module.
19 The :mod:`sets` module provides classes for constructing and manipulating
20 unordered collections of unique elements.  Common uses include membership
21 testing, removing duplicates from a sequence, and computing standard math
22 operations on sets such as intersection, union, difference, and symmetric
23 difference.
25 Like other collections, sets support ``x in set``, ``len(set)``, and ``for x in
26 set``.  Being an unordered collection, sets do not record element position or
27 order of insertion.  Accordingly, sets do not support indexing, slicing, or
28 other sequence-like behavior.
30 Most set applications use the :class:`Set` class which provides every set method
31 except for :meth:`__hash__`. For advanced applications requiring a hash method,
32 the :class:`ImmutableSet` class adds a :meth:`__hash__` method but omits methods
33 which alter the contents of the set. Both :class:`Set` and :class:`ImmutableSet`
34 derive from :class:`BaseSet`, an abstract class useful for determining whether
35 something is a set: ``isinstance(obj, BaseSet)``.
37 The set classes are implemented using dictionaries.  Accordingly, the
38 requirements for set elements are the same as those for dictionary keys; namely,
39 that the element defines both :meth:`__eq__` and :meth:`__hash__`. As a result,
40 sets cannot contain mutable elements such as lists or dictionaries. However,
41 they can contain immutable collections such as tuples or instances of
42 :class:`ImmutableSet`.  For convenience in implementing sets of sets, inner sets
43 are automatically converted to immutable form, for example,
44 ``Set([Set(['dog'])])`` is transformed to ``Set([ImmutableSet(['dog'])])``.
47 .. class:: Set([iterable])
49    Constructs a new empty :class:`Set` object.  If the optional *iterable*
50    parameter is supplied, updates the set with elements obtained from iteration.
51    All of the elements in *iterable* should be immutable or be transformable to an
52    immutable using the protocol described in section :ref:`immutable-transforms`.
55 .. class:: ImmutableSet([iterable])
57    Constructs a new empty :class:`ImmutableSet` object.  If the optional *iterable*
58    parameter is supplied, updates the set with elements obtained from iteration.
59    All of the elements in *iterable* should be immutable or be transformable to an
60    immutable using the protocol described in section :ref:`immutable-transforms`.
62    Because :class:`ImmutableSet` objects provide a :meth:`__hash__` method, they
63    can be used as set elements or as dictionary keys.  :class:`ImmutableSet`
64    objects do not have methods for adding or removing elements, so all of the
65    elements must be known when the constructor is called.
68 .. _set-objects:
70 Set Objects
71 -----------
73 Instances of :class:`Set` and :class:`ImmutableSet` both provide the following
74 operations:
76 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
77 | Operation                     | Equivalent | Result                          |
78 +===============================+============+=================================+
79 | ``len(s)``                    |            | cardinality of set *s*          |
80 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
81 | ``x in s``                    |            | test *x* for membership in *s*  |
82 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
83 | ``x not in s``                |            | test *x* for non-membership in  |
84 |                               |            | *s*                             |
85 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
86 | ``s.issubset(t)``             | ``s <= t`` | test whether every element in   |
87 |                               |            | *s* is in *t*                   |
88 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
89 | ``s.issuperset(t)``           | ``s >= t`` | test whether every element in   |
90 |                               |            | *t* is in *s*                   |
91 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
92 | ``s.union(t)``                | ``s | t``  | new set with elements from both |
93 |                               |            | *s* and *t*                     |
94 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
95 | ``s.intersection(t)``         | ``s & t``  | new set with elements common to |
96 |                               |            | *s* and *t*                     |
97 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
98 | ``s.difference(t)``           | ``s - t``  | new set with elements in *s*    |
99 |                               |            | but not in *t*                  |
100 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
101 | ``s.symmetric_difference(t)`` | ``s ^ t``  | new set with elements in either |
102 |                               |            | *s* or *t* but not both         |
103 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
104 | ``s.copy()``                  |            | new set with a shallow copy of  |
105 |                               |            | *s*                             |
106 +-------------------------------+------------+---------------------------------+
108 Note, the non-operator versions of :meth:`union`, :meth:`intersection`,
109 :meth:`difference`, and :meth:`symmetric_difference` will accept any iterable as
110 an argument. In contrast, their operator based counterparts require their
111 arguments to be sets.  This precludes error-prone constructions like
112 ``Set('abc') & 'cbs'`` in favor of the more readable
113 ``Set('abc').intersection('cbs')``.
115 .. versionchanged:: 2.3.1
116    Formerly all arguments were required to be sets.
118 In addition, both :class:`Set` and :class:`ImmutableSet` support set to set
119 comparisons.  Two sets are equal if and only if every element of each set is
120 contained in the other (each is a subset of the other). A set is less than
121 another set if and only if the first set is a proper subset of the second set
122 (is a subset, but is not equal). A set is greater than another set if and only
123 if the first set is a proper superset of the second set (is a superset, but is
124 not equal).
126 The subset and equality comparisons do not generalize to a complete ordering
127 function.  For example, any two disjoint sets are not equal and are not subsets
128 of each other, so *all* of the following return ``False``:  ``a<b``, ``a==b``,
129 or ``a>b``. Accordingly, sets do not implement the :meth:`__cmp__` method.
131 Since sets only define partial ordering (subset relationships), the output of
132 the :meth:`list.sort` method is undefined for lists of sets.
134 The following table lists operations available in :class:`ImmutableSet` but not
135 found in :class:`Set`:
137 +-------------+------------------------------+
138 | Operation   | Result                       |
139 +=============+==============================+
140 | ``hash(s)`` | returns a hash value for *s* |
141 +-------------+------------------------------+
143 The following table lists operations available in :class:`Set` but not found in
144 :class:`ImmutableSet`:
146 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
147 | Operation                            | Equivalent  | Result                          |
148 +======================================+=============+=================================+
149 | ``s.update(t)``                      | *s* \|= *t* | return set *s* with elements    |
150 |                                      |             | added from *t*                  |
151 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
152 | ``s.intersection_update(t)``         | *s* &= *t*  | return set *s* keeping only     |
153 |                                      |             | elements also found in *t*      |
154 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
155 | ``s.difference_update(t)``           | *s* -= *t*  | return set *s* after removing   |
156 |                                      |             | elements found in *t*           |
157 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
158 | ``s.symmetric_difference_update(t)`` | *s* ^= *t*  | return set *s* with elements    |
159 |                                      |             | from *s* or *t* but not both    |
160 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
161 | ``s.add(x)``                         |             | add element *x* to set *s*      |
162 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
163 | ``s.remove(x)``                      |             | remove *x* from set *s*; raises |
164 |                                      |             | :exc:`KeyError` if not present  |
165 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
166 | ``s.discard(x)``                     |             | removes *x* from set *s* if     |
167 |                                      |             | present                         |
168 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
169 | ``s.pop()``                          |             | remove and return an arbitrary  |
170 |                                      |             | element from *s*; raises        |
171 |                                      |             | :exc:`KeyError` if empty        |
172 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
173 | ``s.clear()``                        |             | remove all elements from set    |
174 |                                      |             | *s*                             |
175 +--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
177 Note, the non-operator versions of :meth:`update`, :meth:`intersection_update`,
178 :meth:`difference_update`, and :meth:`symmetric_difference_update` will accept
179 any iterable as an argument.
181 .. versionchanged:: 2.3.1
182    Formerly all arguments were required to be sets.
184 Also note, the module also includes a :meth:`union_update` method which is an
185 alias for :meth:`update`.  The method is included for backwards compatibility.
186 Programmers should prefer the :meth:`update` method because it is supported by
187 the built-in :class:`set()` and :class:`frozenset()` types.
190 .. _set-example:
192 Example
193 -------
195    >>> from sets import Set
196    >>> engineers = Set(['John', 'Jane', 'Jack', 'Janice'])
197    >>> programmers = Set(['Jack', 'Sam', 'Susan', 'Janice'])
198    >>> managers = Set(['Jane', 'Jack', 'Susan', 'Zack'])
199    >>> employees = engineers | programmers | managers           # union
200    >>> engineering_management = engineers & managers            # intersection
201    >>> fulltime_management = managers - engineers - programmers # difference
202    >>> engineers.add('Marvin')                                  # add element
203    >>> print engineers # doctest: +SKIP
204    Set(['Jane', 'Marvin', 'Janice', 'John', 'Jack'])
205    >>> employees.issuperset(engineers)     # superset test
206    False
207    >>> employees.update(engineers)         # update from another set
208    >>> employees.issuperset(engineers)
209    True
210    >>> for group in [engineers, programmers, managers, employees]: # doctest: +SKIP
211    ...     group.discard('Susan')          # unconditionally remove element
212    ...     print group
213    ...
214    Set(['Jane', 'Marvin', 'Janice', 'John', 'Jack'])
215    Set(['Janice', 'Jack', 'Sam'])
216    Set(['Jane', 'Zack', 'Jack'])
217    Set(['Jack', 'Sam', 'Jane', 'Marvin', 'Janice', 'John', 'Zack'])
220 .. _immutable-transforms:
222 Protocol for automatic conversion to immutable
223 ----------------------------------------------
225 Sets can only contain immutable elements.  For convenience, mutable :class:`Set`
226 objects are automatically copied to an :class:`ImmutableSet` before being added
227 as a set element.
229 The mechanism is to always add a :term:`hashable` element, or if it is not
230 hashable, the element is checked to see if it has an :meth:`__as_immutable__`
231 method which returns an immutable equivalent.
233 Since :class:`Set` objects have a :meth:`__as_immutable__` method returning an
234 instance of :class:`ImmutableSet`, it is possible to construct sets of sets.
236 A similar mechanism is needed by the :meth:`__contains__` and :meth:`remove`
237 methods which need to hash an element to check for membership in a set.  Those
238 methods check an element for hashability and, if not, check for a
239 :meth:`__as_temporarily_immutable__` method which returns the element wrapped by
240 a class that provides temporary methods for :meth:`__hash__`, :meth:`__eq__`,
241 and :meth:`__ne__`.
243 The alternate mechanism spares the need to build a separate copy of the original
244 mutable object.
246 :class:`Set` objects implement the :meth:`__as_temporarily_immutable__` method
247 which returns the :class:`Set` object wrapped by a new class
248 :class:`_TemporarilyImmutableSet`.
250 The two mechanisms for adding hashability are normally invisible to the user;
251 however, a conflict can arise in a multi-threaded environment where one thread
252 is updating a set while another has temporarily wrapped it in
253 :class:`_TemporarilyImmutableSet`.  In other words, sets of mutable sets are not
254 thread-safe.
257 .. _comparison-to-builtin-set:
259 Comparison to the built-in :class:`set` types
260 ---------------------------------------------
262 The built-in :class:`set` and :class:`frozenset` types were designed based on
263 lessons learned from the :mod:`sets` module.  The key differences are:
265 * :class:`Set` and :class:`ImmutableSet` were renamed to :class:`set` and
266   :class:`frozenset`.
268 * There is no equivalent to :class:`BaseSet`.  Instead, use ``isinstance(x,
269   (set, frozenset))``.
271 * The hash algorithm for the built-ins performs significantly better (fewer
272   collisions) for most datasets.
274 * The built-in versions have more space efficient pickles.
276 * The built-in versions do not have a :meth:`union_update` method. Instead, use
277   the :meth:`update` method which is equivalent.
279 * The built-in versions do not have a ``_repr(sorted=True)`` method.
280   Instead, use the built-in :func:`repr` and :func:`sorted` functions:
281   ``repr(sorted(s))``.
283 * The built-in version does not have a protocol for automatic conversion to
284   immutable.  Many found this feature to be confusing and no one in the community
285   reported having found real uses for it.