使用 Python 参与算法竞赛
引言
众所周知，打算法竞赛最频繁使用的语言是 C++。然而，对于那些不卡复杂度的题目，可以考虑使用 Python 编写（因为 Python 真的好写）。
本文将简单地介绍一些 Python 使用技巧和语法糖。
一些技巧
框架
初学 Python 时，由于 Python 著名的交互性，大家可能会直接逐行编写 Python 语句。然而，这样便于代码逻辑组织和函数的编写。如同 C++ 中的 int main() { ... } 一样，Python 中也可以构建类似的程序框架。
def foo():
print("Hello")
def main():
foo()
if __name__ == '__main__':
main()
最后一句的意义为：
- 当执行本文件时，正常运行
main()函数； - 当从外部调用文件时，可以导入本文件中编写的函数，而不执行
main()函数。
这样，保证了编写的代码既可以执行，又可以外部调用。
全局变量
Python 中的全局变量需要在函数中用 global 命令声明后才能进行修改，例子如下。
x = 0
def foo():
x += 10
def bar():
global x
x += 10
def main():
foo()
bar()
调用 foo() 会抛出 UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment。
具体原因参看 Python中的global关键字，你了解吗
重定向输入输出
如同 C++ 中的 freopen() 函数，Python 中也有将标准 I/O 重定向到文件的命令。
import sys
sys.stdin = open(r'hack.txt', 'r')
sys.stdout = open(r'hack.out', 'w')
这样就可以把样例放到 hack.txt 中，输出到 hack.out 中了。
_debug_
Python 中有一个内置常量 __debug__，其默认值为 True。当编译命令中开启 -O 时，其值为 False。
我用这个技巧来替代 C++ 中的 #if(n)def ... #else ... #endif 语句（不同于 C/C++，Python 没有预编译过程，故也没有完全对应的命令）。
默认 OJ 是不会开启 -O 命令的（不过还是在提交前查看 OJ 对应的语言编译命令说明为好），所以我们可以定义一个常量
LOCAL = not __debug__ # True if compile option '-O'
这样我们在本地运行开启 -O 命令之后，就可以使用
if LOCAL:
print("Hello")
来指定本地编写时执行但 OJ 不执行的命令。
例如将上一节的重定向可以加上这句，就不用担心由于忘记注释掉重定向而收获一发 RE 了
断言
Python 的断言关键字与 C++ 相同，都是 assert；在抛出 AssertionError 时可以指定报错信息。例子如下：
a, b = 1, 2
assert a == b, f'{a} != {b}'
终端会抛出 AssertionError: 1 != 2
随机数生成器与对拍
随机数生成
例如生成 A+B problem 的随机数据。生成的数据直接输出到 hack.txt 中。
import sys
from random import *
# seed(12345)
sys.stdout = open(r'hack.txt', 'w')
n = int(1e3)
print(n)
for i in range(n):
a = randint(-1e9, 1e9)
b = randint(-1e9, 1e9)
print(a, b)
对拍
检验两个程序是否有相同输出，构造样例和 debug 时常用。
不一定是两个
*.exe，只要是有输入输出的东西都可以拍。
from os import system
while True:
system("python3 randgen.py")
system("true.exe < ../hack.txt > true.txt")
system("false.exe < ../hack.txt > false.txt")
if system("fc true.txt false.txt"):
system("pause")
更进阶的用法，考虑使用 洛谷推出的对拍工具 CYaRon，使用 pip 直接安装即可。
代码运行计时
使用标准库中的 time 模块
import time
if __name__ == '__main__':
T1 = time.time()
main()
T2 = time.time()
print("Runtime: %.3f s." % (T2 - T1), file=sys.stderr)
print() 的 kwg 中指定 file=sys.stderr 使得运行时间在终端输出。这样当重定向输入输出时，该语句不受影响。
不过通常来讲，选择使用 Python 编写时，基本都是对运行时间要求不高的题目。
模板
贴上自用的 Python 模板
#!/usr/bin/python3
import sys
import os
import time
from functools import reduce
from math import *
LOCAL = not __debug__ # True if compile option '-O'
def main():
pass
if __name__ == "__main__":
T1 = time.time()
if LOCAL:
sys.stdin = open(r"hack.txt", "r")
sys.stdout = open(r"hack.out", "w")
t = int(input()) # 1
for i in range(t):
print(f"Case #{i+1}:", end=' ')
main()
T2 = time.time()
print("Runtime: %.3f s." % (T2 - T1), file=sys.stderr)
我的赛前模板仓库
git clone git@github.com:RivTian/Python-Content.git
参考
- Python 3 官方文档 - 中文 https://docs.python.org/zh-cn/3/
- Python 中的 global 关键字，你了解吗？https://zhuanlan.zhihu.com/p/111284408
