frozenset
в Python

Категория

Структуры данных

Уровень

Средний

Связанные темы

Множества, хеширование, кортежи

Зачем это знать

Использовать набор как ключ и защищать состав от изменений

§1Зачем нужен ещё один тип

Глава 4.5 закончилась ограничением: множество нельзя положить внутрь другого множества и нельзя сделать ключом словаря. Причина известна из главы 4.1 — set изменяем, а значит не хешируем.

groups = {{1, 2}}

TypeError: unhashable type: 'set'

frozenset закрывает именно этот пробел. Он делает для множества то же, что кортеж делает для списка: убирает изменяемость и тем самым возвращает хешируемость.

list   →  tuple        порядок сохраняется, менять нельзя
set    →  frozenset    уникальность сохраняется, менять нельзя

§2set и frozenset

§3Создание

Своего литерала у типа нет — только функция-конструктор, принимающая любую итерируемую коллекцию.

permissions = frozenset(["read", "write", "read"])
letters = frozenset("hello")
empty = frozenset()

print(len(permissions))
print(len(letters))
print(empty)

2
4
frozenset()

Повторы отсеиваются так же, как у set: из двух "read" остался один, а из пяти букв слова hello — четыре.

§4Чтение работает так же

roles = frozenset({"reader", "editor"})

print("reader" in roles)
print(len(roles))
print(sorted(roles))

True
2
['editor', 'reader']

Индексов по-прежнему нет: roles[0] даёт TypeError: 'frozenset' object is not subscriptable. Порядок обхода так же не определён, поэтому для воспроизводимого вывода нужен sorted().

§5Методов изменения нет

roles = frozenset({"reader"})
roles.add("admin")

AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'

Здесь AttributeError, а не TypeError: метод не запрещён — его просто не существует. Так же отсутствуют remove(), discard(), pop(), clear() и все методы с суффиксом _update из главы 4.8.

§6Операции создают новый набор

Операции из главы 4.7 доступны полностью — они и раньше не меняли исходные наборы.

base = frozenset({"read", "write"})
extended = base | {"delete"}

print(sorted(extended))
print(sorted(base))

['delete', 'read', 'write']
['read', 'write']

Недоступны только изменяющие версии: base |= {"delete"} вызовет ошибку, потому что это сокращение от base.update(...).

§7Тип результата

set и frozenset свободно смешиваются в операциях. Тип результата определяет левый операнд.

print(type(frozenset({1}) | {2}))
print(type({1} | frozenset({2})))

<class 'frozenset'>
<class 'set'>

Деталь незаметная, но важная: если результат должен остаться неизменяемым, слева должен стоять frozenset. Иначе получится обычный set, и его снова нельзя будет использовать как ключ.

§8Отношения множеств

required = frozenset({"read", "write"})
granted = frozenset({"read", "write", "delete"})

print(required.issubset(granted))
print(granted.issuperset(required))
print(required.isdisjoint({"ban"}))

True
True
True

Это делает frozenset удобным для наборов прав и ролей: состав зафиксирован типом, а все проверки достаточности остаются доступными.

§9Сравнение с set

Равенство определяется составом, а не типом.

mutable = {1, 2}
fixed = frozenset({2, 1})

print(mutable == fixed)

True

Порядок при создании тоже роли не играет: {1, 2} и {2, 1} — один и тот же набор. Это отличает frozenset от кортежа, где порядок значим, — сравнение будет в §12.

§10Ключ словаря

Главное применение типа. Ключом становится сам набор целиком, и порядок перечисления его не меняет.

prices = {
    frozenset({"read"}): 100,
    frozenset({"read", "write"}): 250,
}

print(prices[frozenset({"write", "read"})])

250

Обратите внимание: искали {"write", "read"}, а в словаре лежит {"read", "write"}. Для frozenset это одно и то же значение с одним и тем же хешем.

§11Элемент множества

Второе применение — множество множеств, невозможное с обычным set.

groups = {
    frozenset({1, 2}),
    frozenset({2, 1}),
    frozenset({3}),
}

print(len(groups))

2

Уникальность работает и здесь: два первых набора равны по составу, поэтому в множестве остался один. Так удобно собирать, например, уникальные комбинации тегов или сочетания участников.

§12frozenset или tuple

Оба типа неизменяемы и хешируемы, поэтому оба годятся в ключи. Выбор определяется тем, важен ли порядок и допустимы ли повторы.

print(frozenset({1, 2}) == frozenset({2, 1}))
print((1, 2) == (2, 1))

True
False

Практическое правило: если ключ — это запись из полей, берите кортеж; если набор из элементов, берите frozenset.

§13Практика: кеш по набору

Задача, где frozenset незаменим: запомнить результат вычисления для набора параметров, не зависящего от порядка.

cache = {}

key = frozenset({"b", "a"})
cache[key] = "результат"

print(cache[frozenset({"a", "b"})])

результат

С кортежем пришлось бы заранее сортировать элементы, чтобы ("a", "b") и ("b", "a") совпали. frozenset решает это сам.

§14Когда он действительно нужен

В повседневном коде frozenset встречается нечасто. Ситуаций, где он оправдан, всего несколько.

Во всех остальных случаях подходит обычный set. Выбирать frozenset «на всякий случай» не стоит — он лишает возможности дополнять набор.

§15Частые ошибки

§16Проверьте себя

§17Шпаргалка

Итог главы

frozenset относится к set так же, как кортеж к списку: те же чтение, перебор и операции, но без единого метода изменения — и потому хешируемый. Это открывает два применения, недоступные обычному множеству: набор как ключ словаря и множество множеств. При смешивании типов результат наследует тип левого операнда, а равенство определяется составом, а не типом и не порядком. Выбирая между frozenset и кортежем, ориентируйтесь на смысл: набор без порядка или запись из полей.