Python算法题基础入门：基础语法快速掌握

        我发现csdn上面没有那种比较系统的编程和算法讲解，所以我准备先用两到三篇文章介绍一下python的基础语法和常用api,然后再通过力扣题目，灵神的题单和codeforces的简单题目介绍一些基础的算法，然后坚持更新codeforce一些比赛的题解和一些有意思的题目，我会讲的尽可能细节，不想用py的也可以关注我，之后更新的题解我会用java,cpp,go都写一遍。有什么相关建议也欢迎讨论

        之后我准备更新的有：《Python写算法基础(二.常用API)》《算法入门：数组与字符串》《算法入门：哈希表》《算法入门：双指针》,《滑动窗口算法》,《二分查找算法和应用》,《位运算的运用》,《前缀和的运用》,《动态规划算法》，….等，有的主题可能不止一篇文章，然后再会讲解一些数据结构和更加复杂的东西比如树状数组，字典树，图论相关。我也算是一个算法新手，坚持更新内容，一起学习和讨论。

        本文比较适合有点编程基础的人，比如学过java,c,cpp的，不太适合刚入门编程的小白，主要在讲一些基础概念和简单的使用方法，一些经常用不到的也不会讲，比如元组这种，但可以帮助快速入门py，看完我的文章就可以打codeforce的div1比赛(bushi)

基础语法

一，输入和输出

输出：

print()

python里面有很多种函数可以用来输出内容，但是刷算法题的话，使用print一般就够输出大多数结果了

#最基础的输出，注意这个默认打印结束后换行
print(1)

#上面的输出等于下面的
print(1, end = '\n')

#如果不换行就是
print(1, end = ' ')

#把两个字符输出到同一行
s_1 = 'abc'
s_2 = 'def'
#逗号默认是空格
print(s_1,s_2)
#加其他字符,字符串
print(s_1, '+', s_2)

还有一种是Python 3.6 引入的格式化字符串字面值（也称为 f-string）来生成一个字符串

（刷算法题目的话，用的比较少)

# 假设我们有两个变量 num1 和 num2
num1 = 5
num2 = 10

# 使用 f-string 执行算术运算并格式化输出
print(f"The sum of {num1} and {num2} is {num1 + num2}.")

输入：

input()

输入如果不加类型转换的话，默认是字符串类型

# 基本输入，获取用户输入的字符串
input_val = input("请输入一些内容: ")

# 输入转换为整数，如果转换失败将抛出 ValueError 异常
nums_1 = int(input("请输入一个整数: "))

# 输入转换为浮点数，如果转换失败将抛出 ValueError 异常
nums_2 = float(input("请输入一个浮点数: "))

# 输入转换为字符串（通常不必须，因为 input() 直接返回的就是字符串）
string = input("请输入一个字符串: ")

# 获取单个字符，通过输入一个字符串然后取第一个字符
character = input("请输入一个字符: ")

print(input_val)
print(nums_1)
print(nums_2)
print(string)
print(character)

对于一行的输入

先介绍一下这个split()方法

# 使用 split() 方法分割字符串，默认按空白字符分割
st1 = "1 2 3"
str_split_1 = st1.split()
print(str_split_1)  # 输出: ['1', '2', '3']

# 使用 split() 方法分割字符串，指定分隔符和分割次数
st2 = '1,2,3'
str_split_2 = st2.split(',', 1)
print(str_split_2)  # 输出: ['1', '2,3']

利用 split() 方法处理用户输入的一列数字：

# 读取用户输入并使用空格分割成列表
input_values = input("请输入一列数字，用空格分隔: ").split()

# 将字符串列表转换为整数列表
int_list = [int(value) for value in input_values]

print(int_list)  # 输出转换后的整数列表

如果输入的数字是两三个（不是很多的情况），那么可以这么写，这是列表推导式

n, m = [int(n) for n in input().split()]

如果输入的是一串数字，那么问题现在就变成了怎么把一个列表转换类型

input_value = input().split()
#转换一般可以这么写
n = len(input_value)
int_list1 = [0]*n
for i in range(n):
    int_list1[i]=int(input_value[i])

#使用列表推导式就是
int_list2 = [int(n) for n in input_value]
print(int_list1)
print(int_list2)

所以最终可以把输入简化成下面这样，如果是小数就用float

input_value = [int(n) for n in input().split()]
print(input_value)

还有就是一个map方法，这个是非常常用的，基础语法如下：

map(function, iterable, ...)

作用是将后面这个列表或者是元组iterable里面的元素全部使用前面的方法

注意：map() 函数在 Python 2 中返回列表，但在 Python 3 中返回迭代器，需要用 list() 来转换。

那么就可以用这个map函数对列表进行类型转换，那么就可以有（这是py3最常用的输入）

input_value = list(map(int, input().split()))
print(input_value)

二，运算符

算术运算符

+：加

-：减

*：乘

/：除（浮点数结果）

//：整除（两个数相除的结果向下取整）

%：取模（余数）

**：幂（指数）

主要注意的就是python中的除有两种，整除和除法：

a = 10
b = 5

# 除法（浮点数结果）
division = a / b  # 2.0
print("除法结果:", division)

# 整除（两个数相除的结果向下取整）
floor_division = a // b  # 2
print("整除结果:", floor_division)

# 幂（指数）
power = a ** b  # 100000
print("幂结果:", power)

比较运算符

==：等于

!=：不等于

>：大于

<：小于

>=：大于等于

<=：小于等于

位运算符

（刚入门的可以跳过，直接看后面的，具体方法之后讲算法的时候会具体出一节，现在讲个大概）

位运算速度是比常规的算数运算快很多的，因为它们在硬件层面上执行，不需要额外的数据类型转换或复杂的数学处理。而且是直接二进制运算，不需要额外内存。当然也可以用来炫技

&：按位与

|：按位或

^：按位异或

~：按位取反

<<：左移

>>：右移

下面这代码就是简单的位运算还有详细的解释：

a = 14  # 二进制表示为 1110
b = 3   # 二进制表示为 0011

# 按位与 (&)
bitwise_and = a & b  # 结果为 2，二进制表示为 0010
print("按位与结果:", bitwise_and)

# 按位或 (|)
bitwise_or = a | b  # 结果为 15，二进制表示为 1111
print("按位或结果:", bitwise_or)

# 按位异或 (^)
bitwise_xor = a ^ b  # 结果为 13，二进制表示为 1101
print("按位异或结果:", bitwise_xor)

# 按位取反 (~)
bitwise_not = ~a  # 结果为 -15，二进制表示反转后需要考虑补码表示
print("按位取反结果:", bitwise_not)

# 左移 (<<)
left_shift = a << 2  # 结果为 56，二进制表示为 111100
print("左移结果(左移2位):", left_shift)

# 右移 (>>)
right_shift = b >> 1  # 结果为 1，二进制表示为 0001
print("右移结果(右移1位):", right_shift)

三，列表

列表

list

(嗯…感觉是不是得先说循环，不过我觉得大伙们都应该看得懂)

列表是一种可变的，可以包含任意类型的元素，元素可以被修改、添加或删除,就是类似于java中的ArrayList<>()

一般来说，确定了list的长度后就不需要append方法进行添加，那么可以这么创建列表

length = int(input())

my_list = []*length

print(my_list)

下面这些就是列表的常用操作，这些方法不会创建新的列表，都是对原来的列表进行的操作

append(x)：在列表末尾添加元素x。

remove(x)：删除列表中的元素x。

insert(index, x)：在指定位置插入元素x。

extend(iterable)：将一个可迭代对象的元素添加到列表末尾。

这个可以添加的可以是元组，列表，字典的键和值

sort(key=None, reverse=False)：对列表进行排序。

这个key函数一般不会用到，一般默认值是None,是根据某些内容进行排序的，比如你有一个字符串列表，你想根据字符串的长度进行排序：

words = ['banana', 'apple', 'cherry', 'date']
words.sort(key=len)
print(words)  # 输出: ['date', 'apple', 'banana', 'cherry']

后面这个reverse的默认值是False，表示升序排列，如果改成True，就是降序排列

reverse()：反转列表中的元素顺序。

这个反转列表在一般算法题里面用的很多，知道这个方法就可以很简便。

下面代码就是基础的操作，知道这个操作具体是干什么的就行，之后遇到实际的题目再灵活使用

# 初始化一个列表
my_list = [1, 2, 3]

# append(x)：在列表末尾添加元素x
my_list.append(4)
print("使用 append 后的列表:", my_list)

# remove(x)：删除列表中的元素x
my_list.remove(2)
print("使用 remove 后的列表:", my_list)

# insert(index, x)：在指定位置插入元素x
my_list.insert(1, 5)
print("使用 insert 后的列表:", my_list)

# extend(iterable)：将一个可迭代对象的元素添加到列表末尾
my_list.extend([5, 6])
print("使用 extend 后的列表:", my_list)

# sort(key=None, reverse=False)：对列表进行排序
my_list.sort()  # 默认升序排序
print("使用 sort 排序后的列表:", my_list)

# reverse()：反转列表中的元素顺序
my_list.reverse()
print("使用 reverse 反转后的列表:", my_list)

二维列表

这个就是类似于java中的List<List<Integer>> matrix = new ArrayList<>();这个跟二维数组是不太一样的，它可以是不规则的，比如第一行2个元素，第二行3个元素，但一般没这种情况

(大致了解一下这种二维的就行，之后我会专门讲一篇关于网格图相关的)

二维列表不能跟普通列表那么创建

(这个我觉得要注意一下，因为我刚学的时候就这么写的)

n, m = 3, 4
# matrix = [[0]*n]*m
# print(my_list)

#如果像是上面这么创建的话，那么每一行的列表就不再是独立的
#正确的创建方法,使用列表推导式
matrix = [[0 for _ in range(m)] for _ in range(n)]
#这个表示的就是一行有m个数字，一共有n行

先讲二维列表的输入，假设题目中是一个n*m的矩阵需要输入进来，那么可以这样写：

input_matrix = []
n, m = [int(n) for n in input().split()]
for _ in range(n):
    row = list(map(int, input().split()))
    input_matrix.append(row)
#遍历成一行
print(input_matrix)
#换行
print()
#遍历成矩阵形式
for row in input_matrix:
    print(row)

四，字典和集合

字典和set具体怎么实现的涉及到数据结构，这里暂时只讲功能，目的是为了写算法题，具体的应用之后出关于哈希表相关的算法题的时候再说

字典

这个跟哈希表类似，或者就可以直接理解成哈希表，小白可能不懂哈希表，我这里找了一篇阅读量高的：来吧！一文彻底搞定哈希表！_哈希表庆哥-CSDN博客每个元素都是一个键值对，可以理解成java中的Map<>map=new HashMap<>()其中键是唯一的,里面值的类型都是可以的，也可以是字符和字符串，当然一般字典的功能是用来计数

字典，也就是哈希表的经典用法就是统计出现次数：

#字典的创建
dict = {}
nums = [1,2,2,3,4]

for n in nums:
    if n in dict:
        dict[n] += 1
    else:
        dict[n] = 1

print(dict)#{1: 1, 2: 2, 3: 1, 4: 1}

字典的常用操作有

get(key, default=None):获取指定键的值，如果键不存在，则返回默认值。

clear():清空字典

keys(): 返回一个包含字典所有键的视图。

values(): 返回一个包含字典所有值的视图。

下面是遍历字典还有字典的常用操作：

# 使用字典字面量创建一个字典
my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}

# 打印整个字典
print("初始字典:", my_dict)

# 遍历所有键
print("\n遍历所有键：")
for key in my_dict:
    print(key, end = ' ')

# 遍历所有值
print("\n遍历所有值：")
for value in my_dict.values():
    print(value, end = ' ')

# 遍历所有键值对
print("\n遍历所有键值对：")
for key, value in my_dict.items():
    print(f"键: {key}, 值: {value}")

# 使用 get 方法获取键的值
value = my_dict.get('a', '默认值')
print(value, end = ' ')


my_dict.clear()
print("\n",my_dict)

一些更加复杂的用法到时候碰到实际题目再进行求解

集合

这个，嗯…就是类似于java中的Set<>set=new HashSet<>(),我的理解是只有键但没有值的字典，往里面添加各种数字后它会自动去重，比如往里面添加1，1，2，输出它就会显示1，2，创建方法跟字典一样的,直接上代码：

my_set = {1, 2, 3}

my_set.add(3)
my_set.add(4)

print(my_set)#{1, 2, 3, 4}

使用set()方法对列表去重

my_list =[1,1,1,2,3,4,5,2,3,2]

set_list = set(my_list)

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

五，循环

range()

py中的for循环一般是搭配range()函数的,

range()函数一般有三个参数:

起始值 :序列的起始整数（默认为 0）。

结束值 :序列的结束整数（不包括该值）。

步长:序列中相邻两个整数之间的差（默认为 1）。

里面只写一个数字就表示结束值

具体的直接上代码：

#默认起点是0,开始循环到5但不包括5,每次默认加一
for i in range(5):
    print(i, end = ' ')#0 1 2 3 4

print()#换行
#起点为1,开始循环到5但不包括5,每次默认加一
for i in range(1,5):
    print(i, end = ' ')#1 2 3 4

print()
#起点为2,开始循环到10但不包括10，每次加2
for i in range(2,10,2):
    print(i, end = ' ')#2 4 6 8

#也可以反向遍历，这个用的也挺多的
for i in range(5,0,-1)
    print(i, end = ' ')#5 4 3 2 1

遍历列表

可以用range遍历也可以直接用类似其他语言中的for each遍历

my_list = [1,2,3,4,5]
#用range()遍历
for i in range(len(my_list)):
    print(my_list[i], end= ' ')#1 2 3 4 5

print()

#直接遍历,这里的i表示list中的值
for i in my_list:
    print(i, end = ' ')#1 2 3 4 5

字典和集合中也讲了相关遍历操作这里就不说了

while()

这个就可以理解成满足条件后就退出循环

count = 0

# 条件为 True，循环将继续执行
while count < 5:
    print(count)
    count += 1  # 修改条件变量，否则可能导致无限循环

还有一些跟循环有关的方法，列表递推式等我就在下一篇文章《Python写算法基础(二.常用API)》里面讲解了

六，函数

py中的函数写法有很多种，我觉得很多都不需要掌握，这里就不列举了。

这里主要讲py3.9版本的函数，这种可读性和维护性都比较强，也比较好理解，比如我写一个求和函数，首先函数一般使用def关键字进行定义，然后后面接上方法名字，括号里面是参数，参数后面加冒号用来定义参数类型，最后是->箭头表示返回值的类型

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

print(add(1, 2))#3

或者没有返回值的：

def add(a: int,b: int):
    print(a+b)

add(1, 2)#3

返回值是数组的：

#翻转列表的函数
def list_func(nums: list[int])->list[int]:
    l, r=0, len(nums)-1
    while(l<r):
        nums[l], nums[r] = nums[r], nums[l]
        l+=1
        r-=1
    return nums

my_list = [1,2,3,4,5]

print(list_func(my_list))#[5, 4, 3, 2, 1]

小结

        一些常用的api，比如max,min这种，下一篇文章再讲。写文章的过程中还是觉得条理性没那么好，后面的循环和函数讲的也比较草率，我在写这部分的时候，感觉很多东西还是题目实战并且多练习才对，所以就没写很多，简单的把基础的介绍了一下。下一篇文章后就基本都是题目，思路和题解了，不想用py的也可以关注我，之后更新的题解我会用java,cpp,go都写一遍，一起进步享受编程解题的乐趣和快感

作者：多思考少编码