ทฤษฎีเซต

การเขียน Python Code ที่มีประสิทธิภาพ

Logan Thomas

Scientific Software Technical Trainer, Enthought

ทฤษฎีเซต

สาขาคณิตศาสตร์ที่ใช้กับกลุ่มของออบเจกต์
- เรียกว่า sets
Python มีชนิดข้อมูล set พร้อมเมธอดในตัว:
- intersection(): สมาชิกที่อยู่ในทั้งสองเซต
- difference(): สมาชิกที่อยู่ในเซตหนึ่งแต่ไม่อยู่ในอีกเซต
- symmetric_difference(): สมาชิกที่อยู่ในเซตใดเซตหนึ่งเท่านั้น
- union(): สมาชิกทั้งหมดที่อยู่ในเซตใดก็ได้
การทดสอบสมาชิกภาพที่รวดเร็ว
- ตรวจสอบว่าค่าหนึ่งมีอยู่ในลำดับหรือไม่
- ใช้ operator in

การเปรียบเทียบออบเจกต์ด้วยลูป

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

alt="โปเกมอนชื่อ Bulbasaur, Charmander และ Squirtle อยู่ในกล่องชื่อ List A และโปเกมอน Caterpie, Pidgey และ Squirtle อยู่ในกล่องแยกชื่อ List B"

การเปรียบเทียบออบเจกต์ด้วยลูป

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

alt="โปเกมอนชื่อ Bulbasaur, Charmander และ Squirtle อยู่ในกล่องชื่อ List A และโปเกมอน Caterpie, Pidgey และ Squirtle อยู่ในกล่องแยกชื่อ List B โดย Squirtle ถูกวงกลมในทั้งสองกล่อง"

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

in_common = []

for pokemon_a in list_a:
    for pokemon_b in list_b:
        if pokemon_a == pokemon_b:
            in_common.append(pokemon_a)

print(in_common)

['Squirtle']

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

set_a = set(list_a)
print(set_a)

{'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}

set_b = set(list_b)
print(set_b)

{'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.intersection(set_b)

{'Squirtle'}

ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นด้วยทฤษฎีเซต

%%timeit
in_common = []

for pokemon_a in list_a:
    for pokemon_b in list_b:
        if pokemon_a == pokemon_b:
            in_common.append(pokemon_a)

601 ns ± 17.1 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

%timeit in_common = set_a.intersection(set_b)

137 ns ± 3.01 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)

เมธอดของเซต: difference

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.difference(set_b)

{'Bulbasaur', 'Charmander'}

alt="โปเกมอนชื่อ Bulbasaur, Charmander และ Squirtle อยู่ในกล่องชื่อ Set A และโปเกมอน Caterpie, Pidgey และ Squirtle อยู่ในกล่องแยกชื่อ Set B โดย Bulbasaur และ Charmander ถูกวงกลมในกล่อง Set A"

เมธอดของเซต: difference

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_b.difference(set_a)

{'Caterpie', 'Pidgey'}

alt="โปเกมอนชื่อ Bulbasaur, Charmander และ Squirtle อยู่ในกล่องชื่อ Set A และโปเกมอน Caterpie, Pidgey และ Squirtle อยู่ในกล่องแยกชื่อ Set B โดย Caterpie และ Pidgey ถูกวงกลมในกล่อง Set B"

เมธอดของเซต: symmetric difference

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.symmetric_difference(set_b)

{'Bulbasaur', 'Caterpie', 'Charmander', 'Pidgey'}

alt="โปเกมอนชื่อ Bulbasaur, Charmander และ Squirtle อยู่ในกล่องชื่อ Set A และโปเกมอน Caterpie, Pidgey และ Squirtle อยู่ในกล่องแยกชื่อ Set B โดย Bulbasaur, Charmander, Caterpie และ Pidgey ถูกวงกลม"

เมธอดของเซต: union

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.union(set_b)

{'Bulbasaur', 'Caterpie', 'Charmander', 'Pidgey', 'Squirtle'}

alt="โปเกมอนชื่อ Bulbasaur, Charmander และ Squirtle อยู่ในกล่องชื่อ Set A และโปเกมอน Caterpie, Pidgey และ Squirtle อยู่ในกล่องแยกชื่อ Set B โดยโปเกมอนทั้งหมดถูกวงกลม และ Squirtle ถูกวงกลมเพียงครั้งเดียว"

การทดสอบสมาชิกภาพด้วยเซต

# The same 720 total Pokémon in each data structure
names_list  = ['Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...]
names_tuple = ('Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...)
names_set   = {'Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...}

alt="โปเกมอนชื่อ Abomasnow, Abra และ Absol อยู่ในสามกล่องแยกกัน แต่ละกล่องมีชื่อว่า List, Tuple และ Set ตามลำดับ"

การทดสอบสมาชิกภาพด้วยเซต

# The same 720 total Pokémon in each data structure
names_list  = ['Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...]
names_tuple = ('Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...)
names_set   = {'Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...}

alt="โปเกมอนชื่อ Abomasnow, Abra และ Absol อยู่ในสามกล่องแยกกัน แต่ละกล่องมีชื่อว่า List, Tuple และ Set ตามลำดับ พร้อมโปเกมอนชื่อ Zubat ที่มีเส้นลากไปยังแต่ละกล่องเพื่อแสดงการทดสอบสมาชิกภาพ"

names_list  = ['Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...]
names_tuple = ('Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...)
names_set   = {'Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...}

%timeit 'Zubat' in names_list

7.63 µs ± 211 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)

%timeit 'Zubat' in names_tuple

7.6 µs ± 394 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)

%timeit 'Zubat' in names_set

37.5 ns ± 1.37 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)

ค่าที่ไม่ซ้ำกันด้วยเซต

# 720 Pokémon primary types corresponding to each Pokémon
primary_types = ['Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', ...]

unique_types = []

for prim_type in primary_types:
    if prim_type not in unique_types:
        unique_types.append(prim_type)

print(unique_types)

['Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', 'Steel', 'Rock', 'Normal',
 'Water', 'Dragon', 'Electric', 'Poison', 'Fire', 'Fairy', 'Ice',
 'Ground', 'Ghost', 'Fighting', 'Flying']

ค่าที่ไม่ซ้ำกันด้วยเซต

# 720 Pokémon primary types corresponding to each Pokémon
primary_types = ['Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', ...]

unique_types_set = set(primary_types)

print(unique_types_set)

{'Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', 'Steel', 'Rock', 'Normal',
 'Water', 'Dragon', 'Electric', 'Poison', 'Fire', 'Fairy', 'Ice',
 'Ground', 'Ghost', 'Fighting', 'Flying'}

มาฝึกกันเถอะ!

การเขียน Python Code ที่มีประสิทธิภาพ