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超实用的Go语言基础教程，让你快速上手刷题！！

2023-05-12 17:03 由 嘉沐 发表于 #后端开发

背景😎

工欲善其事，必先利其器。掌握Go的基础语法还不够，还需要勤加练习，修习“外功”，才能达到出奇制胜的效果。

在大致了解Go语言的基本语法后，我就迫不得已地想使用这门语言。可是我发现编程思路不是问题，很大的问题是“手慢”，不熟悉常用写法（可能这就是快速过语法的缺点吧，脑子会了，手没会）φ(*￣0￣)。

在我看来，用Go语言刷算法题是一个非常好的练习“外功”的法门，可以帮助我提高思维的灵敏性和解决抽象化问题的能力。更重要地是复习我学习过的语法知识，不然真的很容易忘。虽然它和C语言有点像，但是我也并不经常使用C，两者不太好建立起清晰的关联图。因此，我会一边勤能补拙，一边总结一些语法知识，一边建立语言之间的联系，方便我加深记忆。

我刷的不是Leetcode形式的题目，而是ACM形式的题目。因为ACM形式需要处理输入输出，这对我的要求会更高点。

刷题平台：洛谷

基础知识🤔

输入处理

Go接收输入的方式有四类，分别是 fmt 包中的 Scan 、Scanf 和Scanln函数以及bufio.Scanner对象实现。

  • Scan函数

使用场景：可以用于读取一段空格分隔的字符串或多个数值类型的输入，例如读取数字或时间等；

示例一：计算浮点数相除的余。

输入格式：输入仅一行，包括两个双精度浮点数a和b。

输入样例：

13.55 24.88

处理方式：

func main() {
	// 接收两个双精度浮点数a,b
	var a, b float64
	_, err := fmt.Scan(&a, &b)
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
}
  • Scanf函数

使用场景：适用于需要按特定格式读取和处理输入数据的场景，例如读取时间、日期、金额等；

示例二：数字排序

输入格式：输入三个数字，数字之间用逗号隔开。

输入样例：

1,4,6

处理方式：

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	var a, b, c int
	fmt.Scanf("%d,%d,%d", &a, &b, &c)
	fmt.Println(a, b, c)
}

如果输入不止三个数字，输入很长怎么办？

我想到的是直接当字符串保存，然后用“，”分割每一个元素，获得一个字符串数组，最后利用Atoi函数将字符串转为整数，存储到一个新的int类型数组中。

具体做法如下：

package main

import (
	"bufio"
	"fmt"
	"os"
	"strconv"
	"strings"
)

func main() {
	var input string
	scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
	if scanner.Scan() {
		input = scanner.Text()
	} else {
		fmt.Println("Error")
	}
	strArray := strings.Split(input, ",")
	intArray := make([]int, len(strArray))  // 根据strArray的长度确定intArraye的长度
	for i, v := range strArray {
		var err error
		intArray[i], err = strconv.Atoi(strings.TrimSpace(v))  // strings.TrimSpace 函数去掉字符串中的多余空白字符
		if err != nil {
			fmt.Println("Error")
		}
	}
	fmt.Printf("The input integers are: %v\n", intArray)
}
  • Scanln函数

使用场景：适用于读取空格或换行分隔的字符串或多个数值类型的输入，例如读取单词或名称等。用法和Scan相似，就不举例子了。(～￣▽￣)～

  • bufio.Scanner对象

使用场景：这个对象可以从标准输入中逐行读取输入，直到遇到文件结尾或输入流关闭为止。特别适合循环读入数据！

示例三：字符串读取，并打印

输入格式：输入多行英文句子。

输入样例：

wow!
you are pretty good at printing!
you win.

处理方式：

package main

import (
	"bufio"
	"fmt"
	"os"
)

func main() {
	var strArray []string
	scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
	for scanner.Scan() {
		input := scanner.Text()
		if input == "" {
			break
		}
		strArray = append(strArray, input)
	}
	if err := scanner.Err(); err != nil {
		fmt.Printf("Error reading standard input: %s\n", err.Error())
	}

	fmt.Printf("Read %d lines:\n", len(strArray))
	for i, line := range strArray {
		fmt.Printf("%d: %s\n", i+1, line)
	}
}

输出处理

Go处理输出的方式根据场景的不同，可以分为以下几种：

  • 终端或控制台中输出一些信息，使用fmt包中的函数。
package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	name := "Tom"
	age := 18
	fmt.Println("name:", name, "age:", age) // Println()函数会自动添加空格
	fmt.Printf("name: %s age: %d\n", name, age)
	str1 := fmt.Sprintf("name: %s age: %d\n", name, age) // Sprintf()函数会返回一个字符串
	fmt.Printf(str1)
}
  • 记录程序运行过程中的日志信息时，可以使用log包中的函数。
package main

import (
	"fmt"
	"log"
)

func main() {
	log.Println("Starting the application...")
	fmt.Println("Hello, World!")
	log.Println("Terminating the application...")
}
  • 读写文件或网络连接时，可以使用os包中的函数。
package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"os"
)

func main() {
	file, err := os.Open("test.txt")
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer file.Close()

	buffer := make([]byte, 1024) // read 1024 bytes at a time
	for {
		bytesRead, err := file.Read(buffer) // read bytes from file
		if err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
		fmt.Println("bytes read: ", bytesRead)
		fmt.Println("bytes:", buffer[:bytesRead])
		if bytesRead < 1024 {
			break
		}
	}
	fmt.Printf("File contents: %s", buffer) // print file contents
}
  • 执行系统命令或创建进程时，可以使用os包中的函数。
package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"os"
	"os/exec"
)

func main() {
	cmd := exec.Command("whoami")
	cmd.Stdout = os.Stdout
	cmd.Stderr = os.Stderr
	err := cmd.Run()
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	fmt.Println("Done")
}

ACM形式的题目更多考察的是第一种在终端/控制台输出信息的格式。这个就要涉及到Go语言格式化字符串的方式的知识点。在我看来，格式化字符串在每种语言里都享有很高的地位。毕竟更美观的打印数据，也有助于我们更好的理解信息。

  • 格式化字符串
格式 描述
%v 表示按照值的默认格式输出，可以输出任意类型的数据。
%s 表示输出字符串类型的数据。
%d 表示输出十进制整数类型的数据。
%f 表示输出浮点数类型的数据。
%t 表示输出布尔类型的数据，true和false分别对应输出1和0。
%p 表示输出指针类型的数据。
%c 表示输出字符类型的数据。
%q 表示输出带引号的字符串类型的数据。
%b 表示输出二进制数类型的数据。
%x 表示输出十六进制数类型的数据。
%o 表示输出八进制数类型的数据。
%05d 表示输出5位，不足的位数用0补齐。
%.2f 表示输出小数点后两位。
%10s 输出10个字符长度，不足的位数用空格补齐 
package main

import "fmt"

func main() {
    name := "Tom"
    age := 18
    height := 1.75

    fmt.Printf("My name is %s, I'm %d years old, and I'm %.2f meters tall.\n", name, age, height)
    fmt.Printf("My name is %10s, I'm %05d years old, and I'm %.2f meters tall.\n", name, age, height)
}

My name is Tom, I'm 18 years old, and I'm 1.75 meters tall.
My name is        Tom, I'm 00018 years old, and I'm 1.75 meters tall.

数组？切片？

在Go语言中，数组是一种固定长度的数据结构，一旦定义了数组的长度，就无法再向数组中添加新的元素。如果想动态更改，可以考虑使用切片。根据使用方法可以大致分个类：

共性 差异
下标访问 定义方式不同
循环遍历 切片可以添加/删除元素
长度计算
切片[start:end] 
package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	var n int
	fmt.Scan(&n)
	var arr []int
	var max int = -10000000
	var sum int = 0
	for i := 0; i < n; i++ {
		var x int
		fmt.Scan(&x)
		sum += x
		if max < x {
			max = x
		}
		arr = append(arr, x)
	}
	var count int = 0
	// 找到数组里面最大的数及它出现的次数
	for i := 0; i < n; i++ {
		if max == arr[i] {
			count++
		}
	}
	fmt.Println(sum - max*count)
}

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	var n int
	fmt.Scan(&n)
	var used [110]int
	for i := 0; i < n; i++ {
		var x int
		fmt.Scan(&x)
		used[x]++
		if used[x] < 2 {
			fmt.Print(x, " ")
		}
	}
}

字符串处理

  • 字符串长度计算

在Go语言中，字符串的长度是指字符串中字节的个数，而不是字符的个数。对于包含非ASCII字符的字符串，一个字符可能会占用多个字节。

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	str := "hello world"
	fmt.Println(len(str)) // 输出11
	str = "hello 世界"
	fmt.Println(len(str)) // 输出12
}
  • 字符串遍历

既可以使用传统的下标遍历，也可以使用range遍历。建议使用range遍历，因为当字符串中出现中文时，下标遍历获取的是byte类型的值，也就意味着它是将一个汉字拆成了3个byte类型字节分别输出。

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	str := "hello world"
	for i, v := range str {
		fmt.Printf("字符串中下标为 %d 的字符是 %c\n", i, v)
	}
}
  • 字符串切片

需要注意的是，在使用字符串切片时，下标是按字节计算的，而不是按字符计算的。

str := "hello world"
slice := str[1:5]  // 获取str中下标为1到4的字符，不包括下标为5的字符
fmt.Println(slice)  // 输出"ello"
  • 字符串连接

可以使用加号运算符或fmt.Sprintf函数来连接字符串。

str1 := "hello"
str2 := "world"
str3 := str1 + " " + str2  // 使用加号运算符连接字符串
fmt.Println(str3)  // 输出"hello world"

str4 := fmt.Sprintf("%s %s", str1, str2)  // 使用fmt.Sprintf函数连接字符串
fmt.Println(str4)  // 输出"hello world"
  • 字符串查找

使用strings包中的函数来查找字符串中的子串。

str := "hello world"
index := strings.Index(str, "world")  // 查找子串"world"在str中的位置
fmt.Println(index)  // 输出6
  • 字符串替换

使用strings包中的函数来替换字符串中的子串。

str := "hello world"
newstr := strings.Replace(str, "world", "golang", -1) // 将子串"world"替换为"golang", -1表示全部替换
fmt.Println(newstr)                                   // 输出"hello golang"
  • 字符串转换

使用strconv包中的函数进行转换。

str := "123"
num, err := strconv.Atoi(str) // 将字符串转换为整型
if err != nil {
    fmt.Println("转换失败")
} else {
    fmt.Printf("转换结果是 %T\n", num)
}

num = 123
str = strconv.Itoa(num) // 将整型转换为字符串
fmt.Printf("转换结果是 %T\n", str)
  • 正则匹配（✨✨✨✨）
预定义字符集 描述
\d 匹配一个数字字符。等价于字符集 [0-9]。
\s 匹配一个空白字符（空格、制表符、换行符等）。等价于字符集 [ \t\n\r\f\v]。
\w 匹配一个单词字符。等价于字符集 [a-zA-Z0-9_]。
\W 匹配一个非单词字符。等价于字符集 [^a-zA-Z0-9_]。
\S 匹配一个非空白字符。等价于字符集 [^ \t\n\r\f\v]。
\D 匹配一个非数字字符。等价于字符集 [^0-9]。
\b 表示单词边界，我的理解是能准确匹配到某个单词，不把包含这个单词的前缀词算在内。比如gotest就无法匹配test。

匹配一个由汉字组成的字符串（数据清洗时常用！）：

^[\u4e00-\u9fa5]+$

匹配一个由邮箱地址组成的字符串（匹配恶意URL、匹配钓鱼邮箱常用）：

^\w+([-+.]\w+)*@\w+([-.]\w+)*\.\w+([-.]\w+)*$

演示1：匹配一个字符串是否符合某个正则表达式。

import (
	"fmt"
	"regexp"
)

func main() {
	// 定义一个正则表达式
	pattern := "^\\w+([-+.]\\w+)*@\\w+([-.]\\w+)*\\.\\w+([-.]\\w+)*$"
	// 编译正则表达式
	reg := regexp.MustCompile(pattern)
	// 要匹配的字符串
	str := "[email protected]"
	// 判断字符串是否匹配
	matched := reg.MatchString(str)
	fmt.Println(matched)
}

演示2：利用正则进行查找和替换字符串

// 查找
str := "hello world"
re := regexp.MustCompile(`\b\w+o\w+\b`) // 匹配包含字母o的单词
newstr := re.FindAllString(str, -1)     // 将查找所有匹配的字符串
fmt.Println(newstr)

// 替换
str := "hello world"
re := regexp.MustCompile(`\b\w+o\w+\b`)  // 匹配包含字母o的单词
newstr := re.ReplaceAllString(str, "golang")  // 将所有匹配的字符串替换为"golang"
fmt.Println(newstr)  // 输出"golang golang"

package main

import (
	"bufio"
	"fmt"
	"os"
)

func main() {
	scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
	scanner.Scan()
	sentence := scanner.Text()
	var count int = 0
	for _, v := range sentence {
		if v >= '0' && v <= '9' {
			count++
		}
	}
	fmt.Println(count)
}

结构体

Go语言的结构体和C语言很相似。

  • 结构体定义
type Person struct {
    Name string
    Age int
    Height float32
}
  • 结构体初始化
p1 := Person{Name: "Alice", Age: 20, Height: 1.65}  // 定义一个Person类型的结构体变量p1并初始化

p2 := new(Person)  // 定义一个指向Person类型的指针变量p2，并分配内存空间
  • 结构体元素访问（"."号访问）

指针和普通的对象类型都是使用“.”号访问。

p1.Name = "Alice"  // 给p1的Name赋值为"Alice"
p1.Age = 20  // 给p1的Age赋值为20
p1.Height = 1.65  // 给p1的Height赋值为1.65

分界线：———————————————————————————————————————

Go还支持一些面向对象的编程特性，非常的灵活和强大！！！

func (p *Person) GetInfo() string {
    return fmt.Sprintf("Name: %s, Age: %d, Height: %.2f", p.Name, p.Age, p.Height)
}

p1.GetInfo()  // 调用p1的GetInfo方法，返回"Name: Alice, Age: 20, Height: 1.65"

这个方法定义了一个指针类型为Person的方法GetInfo，用来返回一个包含Person对象信息的字符串。我们可以通过调用结构体变量的方法来实现对结构体对象的操作。这种使用方法就很棒！这就有点像类方法，GetInfo函数就是Person结构体的类方法。想要使用这个方法，那么就需要先构造一个Person的结构体对象，然后通过对象调用。

此外，Go还支持封装、继承、多态的特性，用来实现复杂的对象模型和数据结构。

  • 封装
type Person struct {
    name string
    age int
}

func (p *Person) SetName(name string) {
    p.name = name
}

func (p *Person) GetName() string {
    return p.name
}

这个结构体定义了一个名为Person的结构体类型，包含了两个私有的成员变量name和age，以及两个公有的方法SetName和GetName，用来设置和获取name成员变量的值。不同于其它语言使用Public，Private定义公有和私有，Go使用编程规范来定义这个概念。变量名首字母大写代表公有，对外可见；变量名首字母小写代表私有，对外不可见。（经过实验，上面的说法是有一个大前提的。同一个包内，无论是公有变量还是私有变量，在任何地方都可以访问！！！！，只有在不同的包里，才有上面变量名大小写来控制可见性的说法。😣😣😣）Go的变量命名主要使用驼峰命名法，也算是约定俗成吧。

  • 继承和组合
type Person struct {
    name string
    age int
}

type Student struct {
    Person  // 匿名嵌套Person结构体
    id string
}

func (s *Student) SetId(id string) {
    s.id = id
}

这个结构体定义了一个名为Student的结构体类型，通过匿名嵌套Person结构体，实现了从Person结构体继承了name和age成员变量和方法，并添加了一个id成员变量和SetId方法。这样，我们就可以通过Student结构体来访问和操作Person结构体的成员变量和方法。匿名嵌套是继承，不匿名就是组合的使用方法了。

  • 接口多态

声明一个Shape类型的接口，该接口里定义了Area()函数。Rectangle和Circle实现了Shape类型接口里的Area()的方法，可以认定为是一个实现类。PrintArea方法接受一个Shape类型的数据，然后输出面积。这个形参是Shape类型，因此，就有了一个“向上转型”的效果。

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type Shape interface {
	Area() float64
}

type Rectangle struct {
	Width  float64
	Height float64
}

func (r Rectangle) Area() float64 {
	return r.Width * r.Height
}

type Circle struct {
	Radius float64
}

func (c Circle) Area() float64 {
	return math.Pi * c.Radius * c.Radius
}

func PrintArea(s Shape) {
	fmt.Println(s.Area())
}

func main() {
	r := Rectangle{Width: 3, Height: 4}
	c := Circle{Radius: 5}

	PrintArea(r) // 输出 12
	PrintArea(c) // 输出 78.53981633974483
}

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type coordinate struct {
	x, y     int
	isMarked bool
}

func distence(x1 int, y1 int, x2 int, y2 int) float64 {
	return math.Sqrt(math.Pow(float64(x1-x2), 2) + math.Pow(float64(y1-y2), 2))
}

func main() {
	var n, k, t int
	fmt.Scan(&n, &k, &t)
	coordinates := make([]coordinate, n)
	for i := 0; i < n; i++ {
		fmt.Scan(&coordinates[i].x, &coordinates[i].y)
	}

	for i := 0; i < k; i++ {
		var x, y int
		fmt.Scan(&x, &y)
		for j := 0; j < n; j++ {
			if x == coordinates[j].x && y == coordinates[j].y {
				coordinates[j].isMarked = true
				break
			}
		}
	}

	// 记录最远距离的坐标，以及最远距离
	var maxDistence float64 = 0.0
	var maxDistenceid int = -1
	var res int = 0
	for i := 0; i < t; i++ {
		var x, y int
		fmt.Scan(&x, &y)
		for j := 0; j < n; j++ {
			if distence(x, y, coordinates[j].x, coordinates[j].y) > maxDistence {
				// fmt.Println(x, y, coordinates[j].x, coordinates[j].y)
				// fmt.Println("distence:", distence(x, y, coordinates[j].x, coordinates[j].y))
				maxDistence = distence(x, y, coordinates[j].x, coordinates[j].y)
				maxDistenceid = j
			}
		}
		if coordinates[maxDistenceid].isMarked {
			res++
		}
		// 更新最远距离
		maxDistence = 0.0
		maxDistenceid = -1
	}
	fmt.Println(res)
}

补充

函数的内容并没有专门拎出来讲是两个原因。第一个原因是有编程基础的人瞄一眼语法就会用了，不太需要刻意的写。第二个原因是每部分的代码都或多或少的用到了函数，不用解释也能看得懂。当然，函数要讲起来还是比较多的，比如传值和传址，数组指针，指针数组这种，这确实是重难点。如果有机会的话，我可能会专门去总结这部分的内容。

如果我总结的东西对你能产生帮助，那么请帮我点个推荐，让更多想要学习Go的人也能获得帮助。

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