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非演算法原因的時間超限&&輸入&&輸入優化&&編寫標頭檔案

阿新 • • 發佈：2019-02-12

非演算法原因的時間超限&&輸入&&輸入優化&&編寫標頭檔案

輸入優化的引入&&優缺點介紹

在輸入輸出較多的題目中，C++的選手會莫名其妙地出現Time Limit Exceeded（即TLE，時間超限）的評測結果（本人也曾經有過），於是對比AC程式，發現除了輸入輸出使用的函式和格式以外，幾乎一模一樣。

百思不得其解之後，便瘋狂地求助，但大家（由於都沒有經歷過）很多人（特別是Pascal的）都不知道是什麼問題，包括AC的人。於是，那位可憐的同志只好求助於網際網路。

查完以後，他捶胸頓足，氣憤得不得了——cin，cout速度過慢。

編者也做了一個實驗：100以內的n個數，以檔案為例，cin和scanf的區別。

資料構造程式碼如下（n可修改）：

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#define n 1000000
#define max_num 100
using namespace std;
int main(){
    freopen("data.in","w",stdout);
    int i,x;
    printf("%d\n",n);
    for(i = 1; i <= n; i ++){
        x = rand() % max_num;
        printf("%d\n",x);
    }
    fclose(stdout);
    return 0;
}

scanf程式碼：

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
int main(){
    freopen("data.in","r",stdin);
    int x,n,i;
    scanf("%d",&n);
    for(i = 1; i <= n; i ++)
        scanf("%d",&x);
    fclose(stdin);
    return 0;
}

cin程式碼：

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
int main(){
    freopen("data.in","r",stdin);
    int x,n,i;
    cin>>n;
    for(i = 1; i <= n; i ++)
        cin>>x;
    fclose(stdin);
    return 0;
}

以當前n的值為例，scanf需要0.375s。cin呢？用了3.899s。如果讀者有興趣可以在自己的電腦上也做一下對比實驗，程式碼已經在上面寫著了，可以用，也可自己寫。

我們繼續我們的故事，當那位同志得知了以後，捶胸頓足，發誓如果可以不用，就再也不用cin和cout，而用scanf和printf（他也的確做到了）。此後，那位同志就再也沒出過這樣的情況。時光流逝，他的程式設計技術極快地長進著，過了一年，他就已經可以做很難的題了。不過多久，他又出現了類似的情況（這次並不是因為他用了iostream），他用極限資料執行一下，AC的正好關進，他的正好被卡掉。他很快發現，AC的程式碼加了讀入優化，當然也變長了許多。從此以後他便看時間卡不卡，如果很卡，就加讀入優化加快程式執行速度，否則就不加保持程式編寫速度。

（此劇終。）

讓我們也再做一個實驗吧，如果你剛剛做實驗出的資料還沒刪掉，那麼你還可以向我這樣繼續做：加一個讀入優化的程式碼，用老的資料測時間。

老的程式碼就不貼了，讀入優化程式碼如下：

#include <cstdio>
using namespace std;
inline void read(int & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
int main(){
    freopen("data.in","r",stdin);
    int x,n,i;
    read(n);
    for(i = 1; i <= n; i ++)
        read(x);
    fclose(stdin);
    return 0;
}

執行出來：0.093秒！

程式及其原理

講完了讀入優化的優缺點與必要性，現在回過頭來講讀入優化的原理。

首先，getchar是一個很快的讀入函式（可惜只能做字元讀入）（就像putchar是一個很快的輸出函式（一句廢話）），其次，在一個數後加一位後，這個數就成了這個數的十倍加上新加的一位，用位值原理可以證明。（考慮到諸位的數學水平，這裡就不證明了，以免出醜。）

雖然不是很長，但是寫起來很費時間，也很容易錯。（從來就是一遍對的大佬請忽略這句話）所以，我想把它先寫下來，要用了拷一遍就好了。以下是好多程式碼（也很好懂，有符號就是讀入是判是否有負號即可）（運用了C++函式的自動過載）：

#include <cstdio>//getchar
using namespace std;
inline void read(long long & x){
    int f = 1;
	char c = getchar();
	x = 0;
    while(c < '0' || c > '9'){
		f = 0;
		if(c == '-')
			f = -1;
		c = getchar();
	}
    while(c >= '0' && c <= '9'){
		x = x * 10 + (c - '0');
		c = getchar();
	}
    x *= f;
}
inline void read(int & x){
    int f = 1;
	char c = getchar();
	x = 0;
    while(c < 48 || c > 57){
		f = 0;
		if(c == '-')
			f = -1;
		c = getchar();
	}
    while(c >= 48 && c <= 57){
		x = x * 10 + int(c - 48);
		c = getchar();
	}
    x *= f;
}
inline void read(unsigned long long & x){
	char c = getchar();
	x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
		c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
		x = x * 10 + int(c - 48);
		c = getchar();
	}
}
inline void read(unsigned int & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
inline void read(char & c){
    c = getchar();
}
inline void read_unsigned(int & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
inline void read_unsigned(long long & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
inline void read_letter(char & c){
    c = getchar();
    while((c < 'A' || c > 'Z') && (c < 'a' || c > 'z'))
        c = getchar();
}
inline void read_small_letter(char & c){
    c = getchar();
    while(c < 'a' || c > 'z')
        c = getchar();
}
inline void read_big_letter(char & c){
    c = getchar();
    while(c < 'A' || c > 'Z')
        c = getchar();
}

標頭檔案

寫完不過癮，因為拷拷太麻煩，乾脆寫成標頭檔案。

經過長時間的研究，本人想到了怎麼寫：

前面加上

#ifndef _H_INCLUDED//_H前加標頭檔案名的大寫
#define _H_INCLUDED//同上

最後加上

#endif

code blocks有一種方便的方法：檔案\新建\專案，在跳出的視窗中的左欄找到檔案，再點標頭檔案即可，隨後按提示輸入資訊即可創建出標頭檔案，最後在中間的空行上寫程式碼即可。

標頭檔案如下：

#ifndef INPUT_H_INCLUDED
#define INPUT_H_INCLUDED

#include <cstdio>
using namespace std;
inline void read(long long & x){
    int f = 1;
	char c = getchar();
	x = 0;
    while(c < '0' || c > '9'){
		f = 0;
		if(c == '-')
			f = -1;
		c = getchar();
	}
    while(c >= '0' && c <= '9'){
		x = x * 10 + (c - '0');
		c = getchar();
	}
    x *= f;
}
inline void read(int & x){
    int f = 1;
	char c = getchar();
	x = 0;
    while(c < 48 || c > 57){
		f = 0;
		if(c == '-')
			f = -1;
		c = getchar();
	}
    while(c >= 48 && c <= 57){
		x = x * 10 + int(c - 48);
		c = getchar();
	}
    x *= f;
}
inline void read(unsigned long long & x){
	char c = getchar();
	x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
		c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
		x = x * 10 + int(c - 48);
		c = getchar();
	}
}
inline void read(unsigned int & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
inline void read(char & c){
    c = getchar();
}
inline void read_unsigned(int & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
inline void read_unsigned(long long & x){
    char c=getchar();
    x = 0;
    while(c < 48 || c > 57)
        c = getchar();
    while(c >= 48 && c <= 57){
        x = x * 10 + int(c - 48);
        c = getchar();
    }
}
inline void read_letter(char & c){
    c = getchar();
    while((c < 'A' || c > 'Z') && (c < 'a' || c > 'z'))
        c = getchar();
}
inline void read_small_letter(char & c){
    c = getchar();
    while(c < 'a' || c > 'z')
        c = getchar();
}
inline void read_big_letter(char & c){
    c = getchar();
    while(c < 'A' || c > 'Z')
        c = getchar();
}

#endif // INPUT_H_INCLUDED

呼叫時將標頭檔案放到主程式的資料夾中，在主程式前加上

#include "（標頭檔案名）"

即可。

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