算法日志1：编程第一步，搞清读参数

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

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）。
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。
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`

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）*/ }
```
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`

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 */ }
```
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`

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 EOF
    print("Input ended.")
```
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

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
}

C 安全读取输入

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

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 sys

sys.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 sys


if __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:
        break
    print(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
6

30

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
10

15

6
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
10

15

6
10

15

6
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";
            }
        }

    }
}

posted @ 2025-03-20 11:44 玉米面手雷王阅读(121) 评论(0) 收藏举报

刷新页面返回顶部

算法日志1：编程第一步，搞清读参数

前言

ACM 模式和 核心代码模式

编程第一步，搞清读参数

核心联系

主要区别

关键细节对比

1. 类型处理

2. 缓冲机制

3. 性能考量

4. 错误处理

使用场景建议

示例：跨语言协作

c，c++, python输入输出函数的返回值详解：

C++ cin 和 cout

C 的 scanf 和 printf

Python 的 sys.stdin 和 print

关键对比表

常见场景示例

总结

不同语言stdin, stdout,stderr详解

C++中的处理

标准输出 (cout) 和标准错误 (cerr)

使用 fprintf 处理 stderr

Python中的处理

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

总结

代码实战

第一题

第二题

第三题

第四题

第五题

第六题

公告

ACM 模式和核心代码模式

C++ `cin` 和 `cout`

C 的 `scanf` 和 `printf`

Python 的 `sys.stdin` 和 `print`

标准输出 (`cout`) 和标准错误 (`cerr`)

使用 `fprintf` 处理 `stderr`

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