Pythonのfrozensetとは？ミュータブルなsetとの違いをわかりやすく解説
生徒
「先生、Pythonのsetは知っていますが、frozensetって何ですか？setとどう違うんでしょう？」
先生
「frozensetは読み方は『フローズンセット』と言って、セットの仲間ですが、変更できない特徴があります。簡単にいうと、凍ったセットのようなものです。」
生徒
「変更できないセット？それはどういう意味ですか？」
先生
「Pythonのsetは、後から要素を追加したり削除したりできます。これを『ミュータブル』と言います。反対に、frozensetは作った後に要素を変えられません。これを『イミュータブル』と言います。」
生徒
「なんでそんなふうに変えられないものがあるんですか？」
先生
「変えられないことで、データの安全性が高まったり、Pythonの他の仕組みで使いやすくなったりします。例えば、frozensetは辞書のキーに使えますが、setは使えません。」
生徒
「そうなんですね！じゃあ、具体的にどう使うのか教えてください。」
先生
「はい、では基本の使い方から説明しますね！」
1. set（セット）とfrozenset（フローズンセット）の基本
まず、set（セット）は重複しないデータの集まりで、後から自由に追加や削除ができるデータ型です。
fruits = {"りんご", "みかん", "バナナ"}
fruits.add("ぶどう")
fruits.remove("みかん")
print(fruits) # {'りんご', 'バナナ', 'ぶどう'}
一方、frozenset（フローズンセット）は一度作ったら変更できません。追加や削除ができないので、安全に使えます。
frozen_fruits = frozenset(["りんご", "みかん", "バナナ"])
print(frozen_fruits) # frozenset({'りんご', 'みかん', 'バナナ'})
# frozen_fruits.add("ぶどう") # エラーになります
2. ミュータブル（mutable）とイミュータブル（immutable）とは？
ミュータブルは「変えられる」という意味で、リストやsetがこれにあたります。
イミュータブルは「変えられない」で、タプルやfrozensetがこれです。
変更できないものは、プログラムの中で安心して使えたり、データの一貫性を保ちやすかったりします。
3. frozensetの使い道：辞書のキーや集合の要素に使える
Pythonの辞書（dictionary）はキーに使えるデータ型が限られていて、変更できるsetは使えません。でもfrozensetなら使えます。
my_dict = {}
key_set = frozenset(["りんご", "みかん"])
my_dict[key_set] = "果物セット"
print(my_dict) # {frozenset({'りんご', 'みかん'}): '果物セット'}
このようにfrozensetは、変更できないので辞書のキーや他のセットの要素にも使えます。
4. setとfrozensetの操作の違い
setは要素の追加・削除が自由にできますが、frozensetはできません。例えば以下のように操作を試みるとエラーになります。
s = {"a", "b", "c"}
fs = frozenset(["a", "b", "c"])
s.add("d") # OK
# fs.add("d") # エラー：frozensetは変更不可
s.remove("a") # OK
# fs.remove("a") # エラー：frozensetは変更不可
操作できるのは、setだけだと覚えておきましょう。
5. frozensetの作り方と基本メソッド
frozensetは、リストやセットなどから簡単に作れます。
fs1 = frozenset(["りんご", "みかん", "バナナ"])
fs2 = frozenset({"バナナ", "メロン"})
print(fs1)
print(fs2)
frozensetは読み取り専用の集合なので、集合演算（和、積、差など）ができます。
print(fs1 | fs2) # 和集合：{'りんご', 'みかん', 'バナナ', 'メロン'}
print(fs1 & fs2) # 積集合：{'バナナ'}
print(fs1 - fs2) # 差集合：{'りんご', 'みかん'}
6. まとめないけど覚えておきたいポイント
- setは変更可能（ミュータブル）で、要素の追加・削除ができる
- frozensetは変更不可（イミュータブル）で、一度作ったら要素を変えられない
- frozensetは辞書のキーやセットの要素に使えて便利
- 集合演算はsetもfrozensetも使える
- 用途に応じて使い分けることが重要
