Tập hợp (Set)

1. Set là gì?

Set là một cấu trúc dữ liệu cho phép lưu trữ các phần tử không trùng lặp và không có thứ tự. Set rất hữu ích khi bạn cần loại bỏ các phần tử trùng lặp hoặc thực hiện các phép toán tập hợp.

Đặc điểm của Set:

Không có thứ tự: Các phần tử không được sắp xếp theo thứ tự cụ thể
Không trùng lặp: Mỗi phần tử chỉ xuất hiện một lần
Có thể thay đổi (mutable): Có thể thêm, xoá phần tử
Phần tử phải là immutable: Chỉ chứa các kiểu dữ liệu không thay đổi (số, chuỗi, tuple)
Không có index: Không thể truy cập bằng index như List

Ví dụ set hợp lệ:

numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
fruits = {"apple", "banana", "orange"}
mixed = {1, "hello", 3.14, True}

2. Sự khác biệt giữa Set, List và Dictionary

Đặc điểm	List	Tuple	Set	Dictionary
Ký hiệu	`[]`	`()`	`{}`	`{"key": "value"}`
Có thứ tự	Có	Có	Không	Không (3.7+ có)
Trùng lặp	Có	Có	Không	Key không trùng
Thay đổi	Có	Không	Có	Có
Truy cập	Index	Index	Không	Key

3. Cách tạo Set

Tạo set bằng cặp ngoặc nhọn

fruits = {"apple", "banana", "orange"}
numbers = {1, 2, 3, 4, 5}

Tạo set bằng hàm set()

# Từ list
my_list = [1, 2, 3, 2, 1]
my_set = set(my_list)
print(my_set)  # {1, 2, 3} - tự động loại bỏ trùng lặp

# Từ chuỗi
text = "hello"
char_set = set(text)
print(char_set)  # {'h', 'e', 'l', 'o'} - chỉ có 1 chữ 'l'

# Từ tuple
my_tuple = (1, 2, 3, 2, 1)
my_set = set(my_tuple)
print(my_set)  # {1, 2, 3}

Tạo set rỗng

# Chú ý: KHÔNG dùng {} vì đó sẽ là dictionary rỗng!
empty_set = set()  # Đúng
# wrong_set = {}  # SAI! Đây là dictionary rỗng

Set tự động loại bỏ phần tử trùng lặp

numbers = {1, 2, 3, 2, 1, 4, 3, 5}
print(numbers)  # {1, 2, 3, 4, 5}

4. Các thao tác cơ bản với Set

Lấy số lượng phần tử

fruits = {"apple", "banana", "orange"}
print(len(fruits))  # 3

Kiểm tra phần tử có trong set không

fruits = {"apple", "banana", "orange"}

if "apple" in fruits:
    print("Có táo!")

if "mango" not in fruits:
    print("Không có xoài")

Thêm phần tử

fruits = {"apple", "banana"}

# Thêm 1 phần tử
fruits.add("orange")
print(fruits)  # {"apple", "banana", "orange"}

# Thêm nhiều phần tử cùng lúc
fruits.update(["mango", "grape"])
print(fruits)  # {"apple", "banana", "orange", "mango", "grape"}

Xoá phần tử

fruits = {"apple", "banana", "orange", "mango"}

# remove() - lỗi nếu phần tử không tồn tại
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # {"apple", "orange", "mango"}

# discard() - không lỗi nếu phần tử không tồn tại
fruits.discard("grape")  # Không có "grape" nhưng không lỗi

# pop() - xoá và trả về một phần tử ngẫu nhiên
item = fruits.pop()
print(f"Đã xoá: {item}")

# clear() - xoá toàn bộ set
fruits.clear()
print(fruits)  # set()

5. Các phương thức quan trọng của Set

Phương thức	Chức năng	Ví dụ
`add(x)`	Thêm phần tử x	`my_set.add(5)`
`update(iterable)`	Thêm nhiều phần tử	`my_set.update([1, 2, 3])`
`remove(x)`	Xoá x (lỗi nếu không có)	`my_set.remove(5)`
`discard(x)`	Xoá x (không lỗi)	`my_set.discard(5)`
`pop()`	Xoá và trả về phần tử	`my_set.pop()`
`clear()`	Xoá toàn bộ	`my_set.clear()`
`copy()`	Tạo bản sao	`new_set = my_set.copy()`

Ví dụ chi tiết

# Tạo set
colors = {"red", "blue", "green"}

# add() - Thêm 1 phần tử
colors.add("yellow")
print(colors)  # {"red", "blue", "green", "yellow"}

# update() - Thêm nhiều phần tử
colors.update(["purple", "orange"])
print(colors)

# remove() vs discard()
colors.remove("blue")  # OK
# colors.remove("pink")  # LỖI! Không có "pink"
colors.discard("pink")  # OK - Không lỗi

# pop() - Xoá ngẫu nhiên
removed_color = colors.pop()
print(f"Đã xoá: {removed_color}")

6. Các phép toán tập hợp

Set hỗ trợ các phép toán toán học trên tập hợp:

Hợp (Union) - Gộp hai tập hợp

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

# Cách 1: Dùng phương thức union()
result = set1.union(set2)
print(result)  # {1, 2, 3, 4, 5}

# Cách 2: Dùng toán tử |
result = set1 | set2
print(result)  # {1, 2, 3, 4, 5}

Giao (Intersection) - Phần tử chung

set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {3, 4, 5, 6}

# Cách 1: Dùng phương thức intersection()
result = set1.intersection(set2)
print(result)  # {3, 4}

# Cách 2: Dùng toán tử &
result = set1 & set2
print(result)  # {3, 4}

Hiệu (Difference) - Phần tử khác nhau

set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {3, 4, 5, 6}

# Phần tử có trong set1 nhưng không có trong set2
result = set1.difference(set2)
print(result)  # {1, 2}

# Hoặc dùng toán tử -
result = set1 - set2
print(result)  # {1, 2}

Hiệu đối xứng (Symmetric Difference) - Phần tử không chung

set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {3, 4, 5, 6}

# Phần tử có trong set1 hoặc set2 nhưng không có trong cả hai
result = set1.symmetric_difference(set2)
print(result)  # {1, 2, 5, 6}

# Hoặc dùng toán tử ^
result = set1 ^ set2
print(result)  # {1, 2, 5, 6}

7. Các phương thức so sánh Set

Phương thức	Chức năng	Toán tử
`issubset()`	Kiểm tra tập con	`<=`
`issuperset()`	Kiểm tra tập cha	`>=`
`isdisjoint()`	Kiểm tra rời rạc	-

Tập con (Subset)

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 2, 3, 4, 5}

print(set1.issubset(set2))  # True - set1 là tập con của set2
print(set1 <= set2)  # True

Tập cha (Superset)

set1 = {1, 2, 3, 4, 5}
set2 = {1, 2, 3}

print(set1.issuperset(set2))  # True - set1 chứa set2
print(set1 >= set2)  # True

Tập rời rạc (Disjoint)

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {4, 5, 6}

print(set1.isdisjoint(set2))  # True - không có phần tử chung

8. Duyệt Set bằng vòng lặp

fruits = {"apple", "banana", "orange"}

# Duyệt qua từng phần tử
for fruit in fruits:
    print(fruit)

Lưu ý: Set không có thứ tự, nên thứ tự in ra có thể khác nhau mỗi lần chạy!

9. Chuyển đổi giữa các kiểu dữ liệu

List sang Set (loại bỏ trùng lặp)

my_list = [1, 2, 3, 2, 1, 4, 3, 5]
my_set = set(my_list)
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4, 5}

Set sang List

my_set = {3, 1, 4, 2, 5}
my_list = list(my_set)
print(my_list)  # [1, 2, 3, 4, 5] - có thể đã được sắp xếp

Set sang Tuple

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
my_tuple = tuple(my_set)
print(my_tuple)  # (1, 2, 3, 4, 5)

10. Khi nào nên dùng Set?

Nên dùng Set khi:

Loại bỏ phần tử trùng lặp:

numbers = [1, 2, 3, 2, 1, 4, 3, 5]
unique_numbers = list(set(numbers))
print(unique_numbers)  # [1, 2, 3, 4, 5]

Kiểm tra membership nhanh (phần tử có trong tập hợp không):

# Set nhanh hơn List khi kiểm tra "in"
allowed_users = {"alice", "bob", "charlie"}
if "alice" in allowed_users:  # Rất nhanh!
    print("Access granted")

Thực hiện phép toán tập hợp:

class_a = {"Alice", "Bob", "Charlie"}
class_b = {"Bob", "David", "Eve"}

# Học sinh học cả hai lớp
both_classes = class_a & class_b  # {"Bob"}

# Tất cả học sinh
all_students = class_a | class_b

Lưu trữ các phần tử duy nhất:

visited_urls = set()
visited_urls.add("google.com")
visited_urls.add("facebook.com")
visited_urls.add("google.com")  # Không thêm lại

11. Frozen Set

Frozen Set là set không thể thay đổi (immutable):

# Tạo frozen set
frozen = frozenset([1, 2, 3, 4, 5])

# Không thể thay đổi
# frozen.add(6)  # LỖI!
# frozen.remove(1)  # LỖI!

# Nhưng có thể làm key cho dictionary
my_dict = {
    frozenset([1, 2]): "value1",
    frozenset([3, 4]): "value2"
}

12. Ví dụ thực tế

Ví dụ 1: Loại bỏ từ trùng lặp

text = "python is fun and python is easy"
words = text.split()
unique_words = set(words)
print(f"Số từ duy nhất: {len(unique_words)}")
print(f"Các từ: {unique_words}")

Ví dụ 2: Tìm học sinh học cả hai môn

math_students = {"Alice", "Bob", "Charlie", "David"}
science_students = {"Bob", "David", "Eve", "Frank"}

# Học sinh học cả hai môn
both = math_students & science_students
print(f"Học cả hai môn: {both}")

# Chỉ học Toán
only_math = math_students - science_students
print(f"Chỉ học Toán: {only_math}")

# Tất cả học sinh
all_students = math_students | science_students
print(f"Tất cả học sinh: {all_students}")

Ví dụ 3: Kiểm tra danh sách cho phép

admin_users = {"alice", "bob", "admin"}
current_user = "charlie"

if current_user in admin_users:
    print("Quyền admin")
else:
    print("Quyền thường")

📝 Bài tập thực hành

Sau khi học xong bài này, hãy thực hành với các bài tập sau:

Bài tập Set cơ bản
Bài tập Set nâng cao