AtCoder C - Submask

原创 已于 2022-09-21 01:06:15 修改 · 358 阅读 · 1 ·
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#c++ #算法

于 2022-09-21 01:04:35 首次发布
本文介绍了一种使用位运算和组合方式解决特定数学问题的方法。通过C++代码实现，该算法可以找出所有可能的组合，并计算每个组合的总和。适用于需要遍历大量二进制数并进行组合分析的问题。

Problem Statement
题目链接

C++ Code

#include<bits/stdc++.h>
#define pb push_back
using namespace std;
typedef long long LL;

LL POW(int x) {
   
   
	LL res = 1;
	for(int i =
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C语言 cidr转netmask数组 （int cidr_to_netmask(int cidr, unsigned char* SubMask)）
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<think>好的，我需要帮助用户实现一个C语言函数，将CIDR转换为子网掩码数组，函数原型是int cidr_to_netmask(int cidr, unsigned char* SubMask)。用户之前已经了解过Python的实现，现在需要转换到C语言。首先，我需要回顾CIDR转换的基本原理，确保逻辑正确。 首先，CIDR的有效范围是0到32，函数需要检查输入是否合法。如果cidr不在这个范围内，应该返回错误码，比如-1，同时可能设置SubMask为全0或保持原值，但用户可能希望函数处理错误情况。因此，第一步是添加参数校验。 接下来，生成32位的子网掩码。在Python中，可以通过位移操作来实现，但C语言中的位移需要注意符号位的问题。例如，左移超过位数可能会导致未定义行为，但这里cidr是int类型，所以需要计算32 - cidr，然后左移。不过，当cidr为0时，32 - cidr是32，左移32位对于32位整数来说是未定义行为，需要特别处理。例如，当cidr为0时，掩码应为0x00000000，而cidr为32时，掩码应为0xFFFFFFFF。 然后，将32位的掩码拆分为四个8位的字节。在C语言中，可以通过右移和掩码操作来提取每个字节。例如，第一个字节是mask >> 24，第二个是(mask >> 16) & 0xFF，依此类推。需要注意的是，使用unsigned int类型来避免符号扩展的问题，因为右移有符号整数可能会导致填充符号位。 此外，函数的参数SubMask是一个unsigned char指针，需要将四个字节的值依次存入数组中。例如，SubMask[0]存储最高8位，SubMask[3]存储最低8位。 还要考虑大端序和小端序的问题，但子网掩码的数组通常是按照网络字节顺序（大端序）存储的，所以直接按高位到低位赋值即可。 测试一些边界情况，例如cidr=0、32，以及中间值如24、20等，确保输出正确。例如，cidr=24应该得到255.255.255.0，对应的数组是{255, 255, 255, 0}。 可能的错误处理：除了cidr超出范围，还需要确保SubMask指针不为NULL，否则可能导致段错误。但函数原型中没有提供错误返回的方式，可能需要用户保证传入有效的指针，或者在函数内部进行判断并返回错误码。 综上，函数的步骤应该是： 1. 检查cidr是否在0-32之间，否则返回-1。 2. 计算32位掩码，处理cidr=0的特殊情况。 3. 将掩码分解为四个字节，按网络顺序存入SubMask数组。 4. 返回0表示成功。 需要特别注意位移操作的正确性，以及处理cidr=0和32的情况。另外，C语言中的位操作可能因为数据类型的不同而有不同行为，因此使用unsigned int来确保位移是逻辑移位而非算术移位。</think>以下是C语言实现`cidr_to_netmask`函数的详细步骤和代码示例，包含数学原理、代码逻辑和边界处理： --- ### **1. 函数原型与目标** ```c int cidr_to_netmask(int cidr, unsigned char* SubMask); ``` - **输入**：`cidr`（范围0~32） - **输出**：`SubMask`数组（4字节，如`{255,255,255,0}`） - **返回值**：成功返回`0`，失败返回`-1` --- ### **2. 数学原理** 1. **掩码计算**： - 子网掩码是一个32位二进制数，前`cidr`位为1，后`32-cidr`位为0。 - 公式：$$ \text{mask} = (0xFFFFFFFF << (32 - cidr)) \& 0xFFFFFFFF $$ - 特殊值： - `cidr=0` → `mask=0x00000000` - `cidr=32` → `mask=0xFFFFFFFF` 2. **分割为4字节**： - 将32位掩码按**大端序**拆分为4个8位段： $$ \text{SubMask}[0] = (\text{mask} >> 24) \& 0xFF $$ $$ \text{SubMask}[1] = (\text{mask} >> 16) \& 0xFF $$ $$ \text{SubMask}[2] = (\text{mask} >> 8) \& 0xFF $$ $$ \text{SubMask}[3] = \text{mask} \& 0xFF $$ --- ### **3. 代码实现** ```c #include <stdio.h> int cidr_to_netmask(int cidr, unsigned char* SubMask) { // 检查输入合法性 if (cidr < 0 || cidr > 32 || !SubMask) { return -1; // 输入无效 } // 计算32位掩码（处理cidr=0的特殊情况） unsigned int mask; if (cidr == 0) { mask = 0x00000000; } else { mask = (0xFFFFFFFF << (32 - cidr)) & 0xFFFFFFFF; } // 分割为4字节（网络字节序） SubMask[0] = (mask >> 24) & 0xFF; // 第一个字节（最高8位） SubMask[1] = (mask >> 16) & 0xFF; SubMask[2] = (mask >> 8) & 0xFF; SubMask[3] = mask & 0xFF; // 第四个字节（最低8位） return 0; // 成功 } ``` --- ### **4. 使用示例** ```c int main() { unsigned char subnet[4]; int cidr = 24; if (cidr_to_netmask(cidr, subnet) == 0) { printf("CIDR /%d → Subnet Mask: %d.%
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