Pythonのunion()関数とは？セットの和集合を求める方法を徹底解説

はじめに

本記事では、Pythonのset()型に対して実行できる操作の一つであるunion()関数について詳しく解説します。和集合（Union）とは、入力された複数の集合に含まれるすべての要素を集めた集合のうち、重複する要素を取り除いた最小の集合のことを指します。

基本構文

<set_1>.union(<set_2>, <set_3>, ...)

戻り値： set型のオブジェクトが返されます。
記号： 数学や確率論においては、関数名の頭文字に由来する「U」という記号で和集合を表します。

使用例：2つおよび3つのセットの和集合

まずは、基本的な使い方をサンプルコードで確認しましょう。

# Python 3.x set型のunion()関数
set_1 = {'a', 'b'}
set_2 = {'b', 'c', 'd'}
set_3 = {'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'}

# 2つのセットに対する和集合の計算
print("set_1 U set_2 : ", set_1.union(set_2))
print("set_3 U set_2 : ", set_2.union(set_3))
print("set_1 U set_3 : ", set_1.union(set_3))

# 3つのセットに対する和集合の計算
print("set_1 U set_2 U set_3 :", set_1.union(set_2, set_3))

出力結果

set_1 U set_2 : {'a', 'd', 'c', 'b'}
set_3 U set_2 : {'e', 'c', 'd', 'b', 'f', 'g'}
set_1 U set_3 : {'e', 'c', 'd', 'b', 'a', 'f', 'g'}
set_1 U set_2 U set_3 : {'e', 'c', 'd', 'b', 'a', 'f', 'g'}

この出力結果から分かるように、和集合を生成する際には重複した要素は自動的に除外されます。これはset型が持つ「要素の一意性」によるものです。

代替構文：「|」演算子を使う方法

Pythonでは、union()メソッドを使わずとも、「|」（パイプ）演算子によって同じ和集合の操作を実現できます。

# Python 3.x 「|」演算子による和集合
set_1 = {'a', 'b'}
set_2 = {'b', 'c', 'd'}
set_3 = {'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'}

# 2つのセットに対する和集合の計算
print("set_1 U set_2 : ", set_1 | set_2)
print("set_3 U set_2 : ", set_2 | set_3)
print("set_1 U set_3 : ", set_1 | set_3)

# 3つのセットに対する和集合の計算
print("set_1 U set_2 U set_3 :", set_1 | set_2 | set_3)

上記コードの出力結果は、先ほどのunion()メソッドを使用した例と完全に同一です。つまり、「|」演算子はunion()と同じ機能を持っているため、状況に応じて読みやすい方を選択できます。

リストに対して和集合を求める方法

union演算はset型専用の機能ですが、明示的な型変換（キャスト）を行うことで、リストにも適用できます。

構文

list(set(lst_1) | set(lst_2))

このように、まずリストをset()で集合に変換し、和集合を求めた後に再びlist()でリストへ戻すことで、重複要素を除去したリストを簡単に作成できます。

まとめ

本記事では、Pythonのunion()関数の基本的な使い方と動作原理について学びました。主なポイントは以下の通りです。

• union()メソッドは複数のセットの和集合を返す。
• 重複する要素は自動的に除外される。
• 「|」演算子でも同じ結果が得られる。
• 型変換を組み合わせれば、リストにも和集合の考え方を応用できる。

セット操作はデータの前処理や重複排除など、実務でも頻繁に活用されるテクニックです。ぜひ実際のコードで試してみてください。