12 - 内置函数:Python的瑞士军刀

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12 - 内置函数:Python的瑞士军刀

学习目标: 掌握算法题中最常用的内置函数

📖 知识点讲解

Python内置了很多强大的函数,不需要import就能直接使用。这些函数能让代码更简洁、更高效。

重要性: 算法题中**90%**都会用到这些内置函数!

💻 代码示例

1. len() - 获取长度

# 列表长度
nums = [1, 2, 3, 4, 5]
print(len(nums))  # 5

# 字符串长度
s = "hello"
print(len(s))  # 5

# 字典长度(键值对数量)
d = {"a": 1, "b": 2}
print(len(d))  # 2

# 集合长度
s = {1, 2, 3}
print(len(s))  # 3

# ⚠️ 常见错误
x = 123
# print(len(x))  # ❌ TypeError: 数字没有长度

在算法题中:

# 遍历数组
for i in range(len(nums)):  # ← len获取数组长度
    print(nums[i])

2. range() - 生成数字序列

# range(stop): 从0到stop-1
for i in range(5):
    print(i, end=" ")  # 0 1 2 3 4
print()

# range(start, stop): 从start到stop-1
for i in range(2, 5):
    print(i, end=" ")  # 2 3 4
print()

# range(start, stop, step): 带步长
for i in range(0, 10, 2):
    print(i, end=" ")  # 0 2 4 6 8
print()

# 倒序
for i in range(5, 0, -1):
    print(i, end=" ")  # 5 4 3 2 1
print()

# 转成列表
nums = list(range(5))
print(nums)  # [0, 1, 2, 3, 4]

3. enumerate() - 同时获取索引和值

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]

# 不用enumerate(繁琐)
for i in range(len(fruits)):
    print(f"索引{i}: {fruits[i]}")

# 使用enumerate(优雅!)
for i, fruit in enumerate(fruits):
    print(f"索引{i}: {fruit}")
# 索引0: apple
# 索引1: banana
# 索引2: cherry

# 指定起始索引
for i, fruit in enumerate(fruits, start=1):
    print(f"第{i}个: {fruit}")
# 第1个: apple
# 第2个: banana
# 第3个: cherry

在算法题中 (第1课:两数之和):

def twoSum(nums, target):
    seen = {}
    for i, num in enumerate(nums):  # ← 同时获取索引和值
        if target - num in seen:
            return [seen[target - num], i]
        seen[num] = i

4. zip() - 并行遍历多个序列

names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
scores = [90, 85, 92]

# 并行遍历
for name, score in zip(names, scores):
    print(f"{name}: {score}")
# Alice: 90
# Bob: 85
# Charlie: 92

# 转成字典
student_scores = dict(zip(names, scores))
print(student_scores)  # {'Alice': 90, 'Bob': 85, 'Charlie': 92}

# 不同长度(以最短为准)
a = [1, 2, 3, 4]
b = ['a', 'b']
print(list(zip(a, b)))  # [(1, 'a'), (2, 'b')]

5. sorted() - 排序(返回新列表)

nums = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6]

# 升序排序
sorted_nums = sorted(nums)
print(sorted_nums)  # [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]
print(nums)  # [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6] (原列表不变)

# 降序排序
sorted_nums = sorted(nums, reverse=True)
print(sorted_nums)  # [9, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1]

# 字符串排序
words = ["banana", "apple", "cherry"]
print(sorted(words))  # ['apple', 'banana', 'cherry']

# 按长度排序(使用key参数)
print(sorted(words, key=len))  # ['apple', 'banana', 'cherry']

# 按自定义规则排序
points = [(1, 2), (3, 1), (2, 3)]
print(sorted(points, key=lambda p: p[1]))  # 按第二个元素排序
# [(3, 1), (1, 2), (2, 3)]

sorted() vs list.sort():

nums = [3, 1, 4]

# sorted(): 返回新列表,原列表不变
new_nums = sorted(nums)
print(nums)      # [3, 1, 4]
print(new_nums)  # [1, 3, 4]

# list.sort(): 原地排序,返回None
nums.sort()
print(nums)  # [1, 3, 4]

在算法题中 (第2课:字母异位词分组):

def groupAnagrams(strs):
    groups = {}
    for word in strs:
        key = "".join(sorted(word))  # ← sorted排序字符
        groups[key] = groups.get(key, []) + [word]
    return list(groups.values())

6. max() / min() - 最大值/最小值

nums = [3, 1, 4, 1, 5, 9]

print(max(nums))  # 9
print(min(nums))  # 1

# 多个参数
print(max(1, 5, 3, 8, 2))  # 8

# 字符串比较(按字典序)
words = ["apple", "banana", "cherry"]
print(max(words))  # cherry
print(min(words))  # apple

# 使用key参数
words = ["a", "bbb", "cc"]
print(max(words, key=len))  # bbb (最长的)
print(min(words, key=len))  # a (最短的)

# 空序列会报错
# print(max([]))  # ❌ ValueError
# 解决方法:提供default
print(max([], default=0))  # 0

7. sum() - 求和

nums = [1, 2, 3, 4, 5]
print(sum(nums))  # 15

# 指定起始值
print(sum(nums, 10))  # 25 (10 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5)

# 空列表
print(sum([]))  # 0

# ⚠️ sum只能用于数字
# print(sum(["a", "b"]))  # ❌ TypeError

8. all() / any() - 逻辑判断

# all(): 所有元素都为True才返回True
print(all([True, True, True]))   # True
print(all([True, False, True]))  # False
print(all([]))  # True (空列表返回True)

# any(): 至少一个元素为True就返回True
print(any([False, False, True]))  # True
print(any([False, False, False])) # False
print(any([]))  # False (空列表返回False)

# 实际应用
nums = [2, 4, 6, 8]
print(all(n % 2 == 0 for n in nums))  # True (所有数都是偶数)

nums = [1, 3, 5, 7]
print(any(n % 2 == 0 for n in nums))  # False (没有偶数)

9. reversed() - 反转序列

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

# reversed()返回迭代器,需要转成列表
reversed_nums = list(reversed(nums))
print(reversed_nums)  # [5, 4, 3, 2, 1]
print(nums)  # [1, 2, 3, 4, 5] (原列表不变)

# 反转字符串
s = "hello"
print("".join(reversed(s)))  # olleh

# 或者用切片(更简洁)
print(nums[::-1])  # [5, 4, 3, 2, 1]

10. map() / filter() - 函数式编程

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

# map(): 对每个元素应用函数
squared = list(map(lambda x: x**2, nums))
print(squared)  # [1, 4, 9, 16, 25]

# 等价于列表推导式(更Pythonic)
squared = [x**2 for x in nums]
print(squared)  # [1, 4, 9, 16, 25]

# filter(): 过滤元素
evens = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, nums))
print(evens)  # [2, 4]

# 等价于列表推导式(更Pythonic)
evens = [x for x in nums if x % 2 == 0]
print(evens)  # [2, 4]

建议: 优先使用列表推导式,更易读!

11. int() / str() / list() / set() / tuple() - 类型转换

# 字符串转数字
x = int("123")
print(x)  # 123

# 数字转字符串
s = str(456)
print(s)  # "456"

# 字符串转列表
s = "hello"
chars = list(s)
print(chars)  # ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']

# 列表转集合(去重)
nums = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
unique = set(nums)
print(unique)  # {1, 2, 3}

# 集合转列表
unique_list = list(unique)
print(unique_list)  # [1, 2, 3]

12. abs() - 绝对值

print(abs(-5))   # 5
print(abs(3.14)) # 3.14
print(abs(-0))   # 0

# 在算法题中
distance = abs(x1 - x2)  # 两点距离

13. pow() - 幂运算

print(pow(2, 3))    # 8 (2的3次方)
print(2 ** 3)       # 8 (等价写法,更常用)

# 三个参数:幂取模
print(pow(2, 10, 1000))  # 24 (2^10 % 1000)

🎯 内置函数速查表

🏋️ 快速练习

练习1:找出列表中所有偶数的平方

nums = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
# 期望输出: [4, 16, 36]

nums = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# 方法1:列表推导式(推荐)
result = [x**2 for x in nums if x % 2 == 0]
print(result)  # [4, 16, 36]

# 方法2:filter + map
result = list(map(lambda x: x**2, filter(lambda x: x % 2 == 0, nums)))
print(result)

练习2:合并两个列表为字典

keys = ["name", "age", "city"]
values = ["Alice", 25, "Beijing"]
# 期望输出: {"name": "Alice", "age": 25, "city": "Beijing"}

keys = ["name", "age", "city"]
values = ["Alice", 25, "Beijing"]

# 使用zip和dict
result = dict(zip(keys, values))
print(result)  # {"name": "Alice", "age": 25, "city": "Beijing"}

🎓 小结

掌握这些内置函数,代码会更简洁优雅!

必须记住的:

• len(x) - 长度
• for i in range(n) - 循环n次
• for i, val in enumerate(list) - 获取索引和值
• sorted(list) - 排序
• max(list), min(list), sum(list) - 最大值、最小值、求和

下一步: 13-collections模块.md

熟练使用内置函数是Python高手的标志! 🚀

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