第二次寒假作业

这个作业属于哪个课程	<班级的链接>
这个作业要求在哪里	<作业要求的链接>
这个作业的目标	模拟路由数据处理
作业正文	如下
其他参考文献	csdn yyds!

写在前面

因为在学习过程中注重理解知识和改进程序，对学习过程的记录较少

自学摸索来完成作业的感觉，这么说吧！人已经快疯掉了，但是也蛮有成就感，即使我的暴力解法需要三十几秒的运行时间，我再改进改进吧。

从最开始的一脸懵，开始慢慢学着配置vscode，编译运行、debug，而且没有开汉化包，以为能提升英语能力，但似乎没有啥效果哈哈哈，然后学着操作git，学习计算机网络五元组数据的知识，要搞明白他们是啥，还得搞明白他们之间应该如何相互转换、如何匹配，还有c++的一些知识，但是感觉如果把类、对象、STL那些先弄明白，我作业可能是做不完了，所以最后只采用c++部分基础语法知识和库函数进行程序的编写。

这段时间以来，我边玩边学，不然头都要秃掉啦！庆幸的是我昨晚得出了正确的匹配结果了，超级激动，但是他的巨无霸运行时间也给我留下了艰巨的任务...

分析学习的内容

该部分移步至另一篇博文观看—>戳这里

程序设计思路

总体程序设计思路戳这（包含关键代码、伪代码和完整代码）

这里是我的GitHub仓库地址—>戳这里

测试结果

这里使用vsc自带的比较功能，附下图（两个文件若有不同的地方会以红色高亮）
out.txt是我程序运行得出的结果；ans1.txt是作业给出的标准答案

运行时间测试的话是用clock函数先算出经历的cpu时钟的单位数，再除以每秒CPU时钟周期数常量CLOCKS_PER_SEC算出具体的秒数，如下图。

困难和学习过程

说到困难，那可太多啦！我简直天天住在csdn！

前期一些知识学习过程，请这边走！

对于后期的学习过程我将其与困难放一起写
下面是对于一些问题的描述和解决方法，希望能帮到大家，在csdn茫茫大海找解决方案实在太难受啦！

• 关于VScode的环境配置和无法debug的问题

  • 环境配置只需要参考相关csdn博文即可
  • 对于无法debug的断点无效问题
    • csdn上很多写说要改launch.json和tasks.json的内容
    • 但其实只要将你的文件路径中的中文改成英文即可
    • 除此之外，很多情况下不管是code runner崩掉还是无法debug，重启VScode是一个非常方便的选择，可能是因为我找不出他崩掉的原因（死循环等等）

• 关于多次重定向文件IO流，第二次及以上的重定向无效的问题

  • 查阅无数csdn博文发现：多次重定向后，cin的状态其实没有改变，需要在freopen语句前加一句cin.clear();,清空cin缓冲区,也会改变cin的状态,这样子多次重定向就都能用了

• 关于流同步和重定向的矛盾问题

  • 刚开始为了加快cin和cout的IO速度，关掉了流同步，导致重定向无法使用，这是在逐步猜想和采取提取部分代码进行单元测试后才发现的

• 还有关于while(cin>>a>>b){...}此类循环的结束条件的判断

  • 在文件IO中，例如a是int型，而文件中光标后非int，则该while语句就会直接跳过，不予执行，以及文件中的空格和制表符不会作为一个char类型读入，这两个问题导致我多次不能正常读取数据包和规则集内容

• 关于再次重定向打开数据包文件后，每次光标都会回到文件首，无法依次读取所有的数据信息的问题

  • 所以采用如下方法解决：
  • 定义文件类型指针指向重定向流FILE \*p=freopen("input.txt","r",stdin);和定义文件内部指针fpos_t fp;
  • 每次读取完数据后，使用函数fgetpos(p,&fp);获取此时光标位置
  • 每次将要读取数据时，使用函数fsetpos(p,&fp);来将光标恢复至上一次结束的地方，再继续读入数据

• 关于IP地址和协议的进制转换的困难

  • 使用非标准函数ltoa()
  • 手写一个进制转换的函数（注意：转换成二进制的时候，如果其数字太小，则其二进制位数会少于8位，所以应该手写将其补全，避免匹配出错）

• 关于使用命令行运行程序以及加载数据包、规则集文件进行文件IO

  • 我写完程序才发现，我写的与作业想要的，彻彻底底是背道而驰了
  • 作业要求的应该是在程序中仍然使用标准输入，对于文件IO则通过cmd的命令来操作
  • 而我则是使用freopen在程序内将读写直接重定向到目标文件，然而这有个很麻烦的问题，就是如果数据包文件太多的话，我只有两种方法：
    • 第一种：将代码复制n遍，对于每次复制的代码只改动freopen的文件名参数，但是这样子代码重复率非常非常高，显得很傻而且效率低下
    • 第二种：将代码编译出.exe文件后改变freopen的文件名参数，然后再继续编译.exe文件，之后使用cmd依次执行所有的.exe文件，问题是这样子也非常的呆，很不方便
      • 对于第二种方法，其实是可以使用Makefile的方法，将所有的cmd命令存在一个文件中，然后再利用Makefile文件对其进行解析，让它替我们去执行程序！！但是这个我没学我不会呀！！还得学Makefile的新语言，不切实际！

• 关于所有规则都不匹配输出-1的情况

  • 原本我使用的是等while(cin>>x){...}读入EOF来作为判断依据，结果也不知道为啥，它没办法读到EOF
  • 接着，我使用了feof()函数来判断，但是还是没能判断出文件末，实在也找不到原因在哪
  • 最后我利用了while(cin>>x){...}遇到不正确类型的字符不会进入循环的特点和利用变量cnt对已读规则进行计数,并在rule1.txt文件中发现规则数是918，就用cnt和918的大小关系来判断是否读到文件末

• 对于cin>>x>>x;不能连续读入同一个变量的问题

  • 这个原因是啥我也不太清楚，但是反正cin>>x>>x;这样子不能根据需求读入x的值
  • 需要改成cin>>x,cin>>x;或者是取不同变量名cin>>x>>y;

• 对于字符数组复制和拼接操作很麻烦的问题

  • 这边建议使用C++的string来定义，其也可以作为数组来使用，而且其能够利用加法运算进行字符串拼接等，确实方便很多
  • 但是就是有些类似ltoa的函数其传入参数必须是字符数组，可能会导致无法使用某些函数

• 对于文件头的定义的小建议

  • 我是直接贴C++万能头#include<bits/stdc++.h>确实方便很多，不用写一整排的文件头

优化

目前的优化思路：

• 在IP地址的匹配过程中，我原本采取的是将数据包和规则集的IP地址块都转换成二进制数，然后对前n位的网络前缀用for循环进行逐位比较，以返回值0/1判断结果
• 改进：先得出规则集的IP地址块的最小和最大地址，将其转换成十进制数，直接判断数据包的IP地址是否处在其区间范围内，这样可以省去每一次的for循环，减小程序的时间复杂度至O(n^2)，则有望将运行时间减少至1秒内（别人好像就是这样的）。

结

谢谢你看到了最后！如果以上内容对你有帮助，请自取；若有一些好的建议或者优化方法，或者发现了什么错误，请向我指正！特别谢谢啦！