算法日志1：编程第一步，搞清读参数

news/2025/3/20 11:45:21/文章来源:https://www.cnblogs.com/duiwoeryan/p/18782754

前言

笔者上了几个月的班，昨天参加了一场笔试，感觉算法甚至编程语言的语法都忘光了（定义c语言数组想了十几分钟），于是痛定思痛，决心要把代码随想录的题刷一遍，系统的学一下算法。

笔者已经坚定决心，从本篇开始，不断记录自己的学习和思考过程（其实是大模型的思考过程！😃)

ACM 模式和 核心代码模式

ACM模式要自己处理系统输入输出， 核心代码模式是写一个核心函数



编程第一步，搞清读参数

C++ 的 cin/cout、C 的 scanf/printf、Python 的 sys.stdin/stdout 和 Shell 的标准输入输出（如管道和重定向）都是处理标准输入/输出（stdin/stdout）的工具，但它们在使用方式、性能、抽象层次和设计哲学上有显著区别和联系。以下是详细对比：

核心联系

  1. 统一的抽象概念
    所有工具都基于操作系统的标准输入/输出（stdin/stdout）概念，对应文件描述符 0（输入）和 1（输出）。

  2. 数据流方向一致
    均遵循“数据从 stdin 读取，处理后再写入 stdout”的流程。

  3. 可互相组合
    不同工具可通过管道（|）或重定向（<, >）协同工作。例如：

    # C++ 程序输出到 Python 脚本
./cpp_program | python3 script.py

主要区别

特性 C++ cin/cout C scanf/printf Python sys.stdin/stdout Shell 标准输入输出
语法风格 面向对象（运算符 >>/<<） 函数式（格式字符串） 面向对象（文件对象方法） 命令式（管道 `
类型安全 是（自动类型推导） 否（需显式指定格式符，易出错） 是（动态类型） 无类型（纯文本流）
性能 较高（但默认同步 C 库，可能略慢） 最高（直接系统调用，无额外抽象） 较低（解释型语言，动态类型开销） 中等（依赖工具实现，如 grep/awk）
缓冲机制 行缓冲（默认，可调整） 全缓冲（默认，可通过 fflush 控制） 全缓冲（可设置 flush=True） 行缓冲（通常由工具自行管理）
错误处理 通过流状态（如 failbit）检查 通过返回值检查（如 scanf 返回成功数） 通过异常或返回值（如 read()） 通过退出状态码（$?）
典型用途 类型安全的高性能 I/O 底层高效控制 快速开发和文本处理 文本流处理和工具组合
示例代码 cin >> x; cout << x; scanf("%d", &x); printf("%d", x); line = sys.stdin.readline() `cat file.txt

关键细节对比

1. 类型处理

  • C++：cin >> x 根据 x 的类型自动解析输入（如 int、string），类型安全。
  • C：需显式指定格式符（如 %d、%s），易因类型不匹配导致未定义行为。
  • Python：输入始终为字符串，需手动转换类型（如 int(input())）。
  • Shell：数据为纯文本流，需用工具（如 awk）解析类型。

2. 缓冲机制

  • C++：cout 默认行缓冲（输出到终端时），但写入文件时为全缓冲；可通过 endl 或 flush 强制刷新。
  • C：printf 全缓冲，除非输出到终端（行缓冲）；需手动调用 fflush(stdout)。
  • Python：print 函数默认全缓冲，但可设置 flush=True；sys.stdout.write 需手动刷新。
  • Shell：管道中的工具通常行缓冲（如 grep），但某些工具（如 sed）可能全缓冲。

3. 性能考量

  • C/C++：适合处理大规模数据（如每秒百万级输入），但需避免频繁同步（如 sync_with_stdio(false)）。
  • Python：处理大数据时性能较差，但可通过批量读取（如 sys.stdin.read()）优化。
  • Shell：组合工具时性能取决于具体命令（如 awk 比纯 Shell 循环快）。

4. 错误处理

  • C++：通过 cin.fail() 检查输入错误，需手动清除状态（cin.clear()）。
  • C：scanf 返回成功匹配的参数数量，需逐项检查。
  • Python：sys.stdin.read() 可能抛出异常（如键盘中断），需 try/except 捕获。
  • Shell：通过 $? 获取上一个命令的退出状态（0 表示成功，非 0 表示失败）。

使用场景建议

  • 需要高性能和类型安全：优先选择 C++ cin/cout（关闭同步）或 C scanf/printf。
  • 快速开发和文本处理：使用 Python sys.stdin 和字符串方法。
  • 组合现有工具处理文本流：Shell 管道和重定向（如 awk/sed）。
  • 混合语言协作：通过 stdin/stdout 跨语言传递数据（如 C++ 程序输出到 Python 脚本）。

示例：跨语言协作

# C 程序生成数据 → Python 处理 → Shell 过滤
./c_program | python3 script.py | grep "result"




c，c++, python输入输出函数的返回值详解：

C++ cin 和 cout

  1. cin >> var 的返回值

    • 类型：istream&（输入流对象的引用）。

    • 行为：返回流对象本身，允许链式调用（如 cin >> a >> b;）。

    • 错误处理：可通过检查流状态判断是否成功：

      if (cin >> x) { /* 读取成功 */ }
else { /* 失败（如类型不匹配或 EOF）*/ }

  2. cout << value 的返回值

    • 类型：ostream&（输出流对象的引用）。
    • 行为：返回流对象本身，支持链式输出（如 cout << a << b;）。
    • 错误处理：通常不检查返回值，但可通过 cout.good() 检测流状态。

C 的 scanf 和 printf

  1. scanf 的返回值

    • 类型：int。

    • 行为：返回成功匹配并赋值的输入项数量。若遇到输入错误或 EOF，返回 EOF（通常是 -1）。

    • 示例：

      int a, b;
int result = scanf("%d %d", &a, &b);
if (result == 2) { /* 成功读取两个整数 */ }
else if (result == EOF) { /* 输入结束或错误 */ }

  2. printf 的返回值

    • 类型：int。

    • 行为：返回实际输出的字符数（不包括终止符 \0）。若出错（如格式化字符串无效），返回负数。

    • 示例：

      int len = printf("Value: %d", 42); // len = 8（"Value: 42" 共 8 字符）

Python 的 sys.stdin 和 print

  1. sys.stdin 的方法返回值

    • sys.stdin.read()：返回整个输入内容（字符串），直到 EOF。

    • sys.stdin.readline()：返回一行输入（包括换行符 \n），EOF 时返回空字符串 ''。

    • 示例：

      line = sys.stdin.readline()
if line == '':  # 判断是否 EOFprint("Input ended.")

  2. print 的返回值

    • 类型：None。

    • 行为：print 是 Python 的函数，仅执行输出操作，没有返回值。

    • 示例：

      result = print("Hello")  # result = None

关键对比表

函数/方法 返回值类型 返回值含义 错误处理
cin >> var istream& 返回流对象本身，用于链式操作 检查流状态（如 cin.fail()）
cout << value ostream& 返回流对象本身，用于链式操作 通常忽略，可检查 cout.good()
scanf int 成功匹配的输入项数量 检查返回值是否等于预期参数数量
printf int 成功输出的字符数 检查是否为负数
sys.stdin.read() str 输入的全部内容（字符串） 空字符串表示 EOF
sys.stdin.readline() str 单行输入内容（含换行符） 空字符串表示 EOF
print() None 无返回值 异常可能由输出流引发（如 IOError）

常见场景示例

  1. C++ 读取直到 EOF

    int x;
while (cin >> x) {  // 当读取失败（如 EOF）时退出循环// 处理 x
}

  2. C 安全读取输入

    int a;
if (scanf("%d", &a) != 1) {fprintf(stderr, "Invalid input!");exit(1);
}

  3. Python 逐行读取输入

    import sys
for line in sys.stdin:line = line.strip()if not line:break# 处理 line

总结

  • C/C++：通过返回值或流状态显式处理错误。
  • Python：输入方法返回字符串，需手动处理类型和 EOF；print 无返回值。
  • Shell：输入输出为纯文本流，依赖外部工具解析（如 awk 处理数值）。




不同语言stdin, stdout,stderr详解

在C++和Python中，标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）是三个独立的流。cin 和 cout 是C++中的标准输入输出流，而 scanf 和 printf 是C语言的标准输入输出函数。sys.stdin、sys.stdout 和 sys.stderr 则是Python中的对应概念。

C++中的处理

标准输出 (cout) 和标准错误 (cerr)

  • std::cout：用于标准输出（通常是终端屏幕）。
  • std::cerr：用于标准错误输出（也是通常显示在终端屏幕上，但与标准输出分开）。

示例：

#include <iostream>int main() {std::cout << "This is standard output." << std::endl;std::cerr << "This is standard error output." << std::endl;return 0;
}

使用 fprintf 处理 stderr

如果你使用的是C风格的I/O函数，可以使用 fprintf 来向 stderr 输出信息。

示例：

#include <cstdio>int main() {printf("This is standard output.\n");fprintf(stderr, "This is standard error output.\n");return 0;
}

Python中的处理

标准输入 (sys.stdin)、标准输出 (sys.stdout) 和标准错误 (sys.stderr)

  • sys.stdin：用于标准输入。
  • sys.stdout：用于标准输出。
  • sys.stderr：用于标准错误输出。

示例：

import syssys.stdout.write("This is standard output.\n")
sys.stderr.write("This is standard error output.\n")# 或者使用 print 函数指定文件参数
print("This is standard output.", file=sys.stdout)
print("This is standard error output.", file=sys.stderr)

总结

  • C++: 使用 std::cout 和 std::cerr 分别处理标准输出和标准错误输出。也可以使用 printf 和 fprintf(stderr, ...) 来分别处理标准输出和标准错误输出。
  • Python: 使用 sys.stdout 和 sys.stderr 分别处理标准输出和标准错误输出。可以通过 print 函数的 file 参数来指定输出流。

这些方法允许你将正常的程序输出和错误信息分离，这对于调试和日志记录非常有用。例如，你可以将正常的信息打印到控制台或日志文件，而将错误信息重定向到一个单独的日志文件中以便于分析。



代码实战

下面的所有代码均为自己手写，非官方参考答案，官方答案在这

第一题

1. A+B问题I
题目描述
你的任务是计算a+b。输入描述
输入包含一系列的a和b对，通过空格隔开。一对a和b占一行。输出描述
对于输入的每对a和b，你需要依次输出a、b的和。如对于输入中的第二对a和b，在输出中它们的和应该也在第二行。输入示例
3 4
11 40
输出示例
7
51

题解

C++:

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a,b;while(cin>>a>>b){cout<<a+b<<'\n';}
}

C风格:

//代码1：#include<cstdio>
using namespace std;
int main(){int a,b;while(scanf("%d%d",&a,&b) == 2){printf("%d\n",a+b);}}//代码2：
#include<cstdio>
using namespace std;
int main(){int a,b;while(scanf("%d%d",&a,&b) != EOF){printf("%d\n",a+b);}}

python:

import sysif __name__ =="__main__": for line in sys.stdin:x,y = line.split(" ")#print(type(line))#print(line)print(int(x)+int(y))

第二题

2. A+B问题II
题目描述
计算a+b，但输入方式有所改变。输入描述
第一行是一个整数N，表示后面会有N行a和b，通过空格隔开。输出描述
对于输入的每对a和b，你需要在相应的行输出a、b的和。
如第二对a和b，对应的和也输出在第二行。
输入示例
2
2 4
9 21
输出示例
6
30
提示信息
注意，测试数据不仅仅一组。也就是说，会持续输入N以及后面的a和b

题解：

c&c++

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
/*int main(){int n,a,b;while(true){if(scanf("%d",&n) == 1){while(n--){scanf("%d%d",&a,&b);printf("%d\n",a+b);}   }else{break;}}}*/int main(){int n,a,b;while(cin>>n){while(n--){cin>>a>>b;cout<<a+b<<"\n";}}
}

python:

while 1:try:N = int(input())for i in range(N):l = list(map(int,input().split()))print(sum(l))except:break

第三题

3. A+B问题III
题目描述
你的任务依然是计算a+b。输入描述
输入中每行是一对a和b。其中会有一对是0和0标志着输入结束，且这一对不要计算。输出描述
对于输入的每对a和b，你需要在相应的行输出a、b的和。
如第二对a和b，他们的和也输出在第二行。
输入示例
2 4
11 19
0 0
输出示例
6
30

题解：

python

while(1):mylist = list(map(int, input().split()))if mylist[0] == mylist[1] == 0:break;else:print(sum(mylist))

c++&c

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a,b;while(true){cin>>a>>b;if(a==0&&b==0){break;}else{cout<<a+b<<endl;}}
}

第四题

4. A+B问题IV
题目描述
你的任务是计算若干整数的和。输入描述
每行的第一个数N，表示本行后面有N个数。如果N=0时，表示输入结束，且这一行不要计算。输出描述
对于每一行数据需要在相应的行输出和。输入示例
4 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5
0 
输出示例
10
15

python

import sys
while(1):mylist = list(map(int, input().split()))if mylist[0] == 0:breakprint(sum(mylist[1:]))

c++

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int n;while(cin>>n && n!=0){int tmp;int sum = 0;while(n--){cin>>tmp;sum+=tmp;}cout<<sum<<endl;}
}

第五题

5. A+B问题VII
题目描述
你的任务是计算两个整数的和。
输入描述
输入包含若干行，每行输入两个整数a和b，由空格分隔。
输出描述
对于每组输入，输出a和b的和，每行输出后接一个空行。
输入示例
2 4
11 19
输出示例
630

题解

python

while 1:try:mylist = list(map(int, input().split()))print(sum(mylist),'\n')except:break

c++

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a,b;while(cin>>a>>b){cout<<a+b<<"\n\n";}}

第六题

6. A+B问题VIII
题目描述
你的任务是计算若干整数的和。
输入描述
输入的第一行为一个整数N，接下来N行每行先输入一个整数M，然后在同一行内输入M个整数。输出描述
对于每组输入，输出M个数的和，每组输出之间输出一个空行。
输入示例
3
4 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5
3 1 2 3
输出示例
10156
提示信息
注意以上样例为一组测试数据，后端判题会有很多组测试数据，也就是会有多个N的输入
例如输入可以是：
3
4 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5
3 1 2 3
3
4 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5
3 1 2 3
输出则是
10156
10156
只保证每组数据间是有空行的。但两组数据并没有空行

题解

python

while 1:try:N = int(input())for i in range(N):fin = list(map(int,input().split()))print(sum(fin[1:]))if i != N-1:print()except:break

c++

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int n;while(cin>>n){int n_loop;int cnt_loop;int tmp_loop;while(n--){cin>>n_loop;cnt_loop = 0;while(n_loop--){cin>>tmp_loop;cnt_loop+=tmp_loop;}cout<<cnt_loop<<endl;if(n!=0){cout<<"\n";}}}
}

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