C语言到C++STL菜鸟教程:如何加速输入输出效率

2023年 7月 12日 91.2k 0

1. 简介

遇到大数据时,往往读写文件成了程序运行速度的瓶颈,需要更快的读取方式。相信几乎所有的C++学习者都在cin机器缓慢的速度上栽过跟头,有很多案例中提供几个数据,却在后台测评却提供了近千,近万的数据量是常事,而很多人会发现,明明算法正确的问题,却总是在超时,但把自己的输入换成scanf,输出换成printf之后莫名其妙又可以通过了,于是便冷眼相对C++的cin与cout。

在C++中,cin与cout往往不需要我们手动设置格式而变得灵活,因此更趋向于我们便捷式的使用,但这并不是说cin与cout就一定比scanf和printf慢,我们可以通过C++输入输出流解除绑定的方式进行加速,使其提升至C语言scanf和printf般的速度。

2.原理:

cin在为了与scanf保持同步,设置了一个缓冲区,为了保证各位混用两者的情况不会出错,利用这个缓冲区进行同步,不至于发生指针错误造成乱码,因此cin会牺牲一点点效率,而这一点点的效率,在大数据读取和运算的时候也会产生极大的影响,我们可以通过sync_with_stdio(false)的方式取消这个缓冲区,让cin变成和scanf一样的效率。

a) sync_with_stdio

这个函数是一个“是否兼容stdio”的开关,C++为了兼容C,保证程序在使用了std::printf和std::cout的时候不发生混乱,将输出流绑到了一起,默认情况为sync_with_stdio(ftrue),即开启。

b)cin.tie(0),cout.tie(0);

cin.tie(NULL);cout.tie(NULL);只解除的是C++运行库层面的对数据传输的绑定,stdin和stdout应该在更底层的操作系统层面有绑定,没有解除,也就是说,cin.tie(0)与cout.tie(0)的方式是继续松绑c++传输的效率。

因此我们可以在自己的代码中建立一个如此的模板:

#includeusing namespace std;int main(){    ios::sync_with_stdio(false);    cin.tie(0);    cout.tie(0);     /*        写上你想写入的代码,并使用cin,cout输入输出     */     return 0;}

也可以用宏定义的方式简写这段代码:

#define jiasu ios::sync_with_stdio(false),cin.tie(0),cout.tie(0);

在主函数进行引用即可。

根据最近的输出速度测试,分别在不同的平台进行存粹的输出测试,使用解除绑定的cout相对而言是最快的输出方式,而输入则因为某些受限的原因并不是最快的,为了使输入数据变快,请看下一章,快速读取。

备注:

1.NULL在C/C++语言中对应0,因此可以拿0代替NULL(空指针)

2.相关测试数据:

WINDWOS下[1e5的数据量]:

使用解除绑定的cout : 30.719000 秒 , 29.518000 秒 , 29.446000 秒

不使用解除绑定cout : 51.749000 秒 , 49.383000 秒 , 47.605000 秒

C++文件的printf : 84.962000 秒 , 76.131000 秒 , 77.639000 秒

C语言文件的printf : 29.776000 秒 , 29.327000 秒 , 29.862000 秒

LINUX系统下[1e5的数据量]:

使用解除绑定的cout : 0.199213 秒 , 0.195920 秒 , 0.195387 秒

不使用解除绑定cout : 0.199305 秒 , 0.188013 秒 , 0.199603 秒

C++文件的printf : 0.195575 秒 , 0.197582 秒 , 0.197400 秒

C语言文件的printf : 0.195144 秒 , 0.200245 秒 , 0.215732 秒

【在WINDOWS上面运行很久的程序在LINUX全部低于一秒钟结束】

LINUX系统下[1e7(一百万)的数据量]:

使用解除绑定的cout : 18.359119 秒 , 18.066489 秒 , 18.309879 秒

不使用解除绑定cout : 18.655116 秒 , 18.655820 秒 , 18.657697 秒

C++文件的printf : 18.354496 秒 , 18.592422 秒 , 18.312166 秒

C语言文件的printf : 18.463724 秒 , 18.475845 秒 , 18.495757 秒

3.简介

自上一篇文章,我们了解了解除绑定的输入输出流,这会让我们的代码输出变得迅速,然而,对于输入而言,亦有快速读取这一个更优秀的方案(相对来说也较为麻烦)。

在我们学习C语言的时候,我们曾经学过字符的输入函数getchar(),她从标准输入里面读取下一个字符,相当于gets(stdin),返回类型为int型,为用户输入的ASCII码,出错则返回-1。

4.实现方式

将所读取的数据按位进行分段截取,比如读取入123这个数据,在确定所读取的是数字的情况下,先读取数字1,如果其后还有数据,将第一个读取的数据1先乘以10再读取第二个数据2,接着读取3,将前面的12再乘以10,最后就可以读取成功123,而对于负数而言,我们只需要设置一个flag标记,对第一位的读取进行一个特判即可,在读取完这些数据之后,将获取到的整体数据进行返回,这边就是快读的基本思想。

请记住这个核心:判断是否为数字à按位读取à转换ASCII码为数字à继续读取à进行乘10与相加à读取结束返回存储的值

这里有一个简单版本的快读

inline int read(){    int X=0; bool flag=1; char ch=getchar();    while(ch'9') {if(ch=='-') flag=0; ch=getchar();}    while(ch>='0'&&ch

相关文章

JavaScript2024新功能:Object.groupBy、正则表达式v标志
PHP trim 函数对多字节字符的使用和限制
新函数 json_validate() 、randomizer 类扩展…20 个PHP 8.3 新特性全面解析
使用HTMX为WordPress增效:如何在不使用复杂框架的情况下增强平台功能
为React 19做准备:WordPress 6.6用户指南
如何删除WordPress中的所有评论

发布评论