P7911 [CSP-J 2021] 网络连接

原创已于 2023-12-17 17:10:37 修改 · 1.9k 阅读

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#算法 #c++

于 2023-12-17 13:00:56 首次发布

博客围绕利用TCP/IP协议还原简化网络连接场景展开。给出题目描述、输入输出格式等，解题思路是通过模拟实现，编写函数判断IP地址合法性，利用sscanf提取IP数字，还需判断前置零，用结构体存储服务机信息，最后完成代码实现。

题目描述

TCP/IP 协议是网络通信领域的一项重要协议。今天你的任务，就是尝试利用这个协议，还原一个简化后的网络连接场景。

在本问题中，计算机分为两大类：服务机（Server）和客户机（Client）。服务机负责建立连接，客户机负责加入连接。

需要进行网络连接的计算机共有 nn 台，编号为 1 \sim n1∼n，这些机器将按编号递增的顺序，依次发起一条建立连接或加入连接的操作。

每台机器在尝试建立或加入连接时需要提供一个地址串。服务机提供的地址串表示它尝试建立连接的地址，客户机提供的地址串表示它尝试加入连接的地址。

一个符合规范的地址串应当具有以下特征：

相应地，不符合规范的地址串可能具有以下特征：

不是形如 a.b.c.d:e 格式的字符串，例如含有多于 33 个字符 . 或多于 11 个字符 : 等情况；
整数 a, b, c, d, ea,b,c,d,e 中某一个或多个超出上述范围；
整数 a, b, c, d, ea,b,c,d,e 中某一个或多个含有多余的前导 00。

例如，地址串 192.168.0.255:80 是符合规范的，但 192.168.0.999:80、192.168.00.1:10、192.168.0.1:088、192:168:0:1.233 均是不符合规范的。

如果服务机或客户机在发起操作时提供的地址串不符合规范，这条操作将被直接忽略。

在本问题中，我们假定凡是符合上述规范的地址串均可参与正常的连接，你无需考虑每个地址串的实际意义。

由于网络阻塞等原因，不允许两台服务机使用相同的地址串，如果此类现象发生，后一台尝试建立连接的服务机将会无法成功建立连接；除此之外，凡是提供符合规范的地址串的服务机均可成功建立连接。

如果某台提供符合规范的地址的客户机在尝试加入连接时，与先前某台已经成功建立连接的服务机提供的地址串相同，这台客户机就可以成功加入连接，并称其连接到这台服务机；如果找不到这样的服务机，则认为这台客户机无法成功加入连接。

请注意，尽管不允许两台不同的服务机使用相同的地址串，但多台客户机使用同样的地址串，以及同一台服务机同时被多台客户机连接的情况是被允许的。

你的任务很简单：在给出每台计算机的类型以及地址串之后，判断这台计算机的连接情况。

输入格式

第一行，一个正整数 nn。

接下来 nn 行，每行两个字符串 \mathit{op}, \mathit{ad}op,ad，按照编号从小到大给出每台计算机的类型及地址串。

其中 \mathit{op}op 保证为字符串 Server 或 Client 之一，\mathit{ad}ad 为一个长度不超过 2525 的，仅由数字、字符 . 和字符 : 组成的非空字符串。

每行的两个字符串之间用恰好一个空格分隔开，每行的末尾没有多余的空格。

输出格式

输出共 nn 行，每行一个正整数或字符串表示第 ii 台计算机的连接状态。其中：

如果第 ii 台计算机为服务机，则：

如果其提供符合规范的地址串且成功建立连接，输出字符串 OK。
如果其提供符合规范的地址串，但由于先前有相同地址串的服务机而无法成功建立连接，输出字符串 FAIL。
如果其提供的地址串不是符合规范的地址串，输出字符串 ERR。

如果第 ii 台计算机为客户机，则：

如果其提供符合规范的地址串且成功加入连接，输出一个正整数表示这台客户机连接到的服务机的编号。
如果其提供符合规范的地址串，但无法成功加入连接时，输出字符串 FAIL。
如果其提供的地址串不是符合规范的地址串，输出字符串 ERR。

输入输出样例

输入1

5
Server 192.168.1.1:8080
Server 192.168.1.1:8080
Client 192.168.1.1:8080
Client 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.1:99999

输出1

OK
FAIL
1
FAIL
ERR

输入2

10
Server 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.1:8080
Server 192.168.1.1:80
Server 192.168.1.1:8080
Server 192.168.1.999:0
Client 192.168.1.1.8080
Client 192.168.1.1:8080
Client 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.999:0

输出2

OK
1
FAIL
FAIL
OK
ERR
ERR
5
1
ERR

说明/提示

【样例解释 #1】

计算机 11 为服务机，提供符合规范的地址串 192.168.1.1:8080，成功建立连接；

计算机 22 为服务机，提供与计算机 11 相同的地址串，未能成功建立连接；

计算机 33 为客户机，提供符合规范的地址串 192.168.1.1:8080，成功加入连接，并连接到服务机 11；

计算机 44 为客户机，提供符合规范的地址串 192.168.1.1:80，找不到服务机与其连接；

计算机 55 为客户机，提供的地址串 192.168.1.1:99999 不符合规范。

【数据范围】

测试点编号	n \len≤	特殊性质
11	1010	性质 1 2 3
2 \sim 32∼3	100100	性质 1 2 3
4 \sim 54∼5	10001000	性质 1 2 3
6 \sim 86∼8	10001000	性质 1 2
9 \sim 119∼11	10001000	性质 1
12 \sim 1312∼13	10001000	性质 2
14 \sim 1514∼15	10001000	性质 4
16 \sim 1716∼17	10001000	性质 5
18 \sim 2018∼20	10001000	无特殊性质

“性质 1”为：保证所有的地址串均符合规范；
“性质 2”为：保证对于任意两台不同的计算机，如果它们同为服务机或者同为客户机，则它们提供的地址串一定不同；
“性质 3”为：保证任意一台服务机的编号都小于所有的客户机；
“性质 4”为：保证所有的地址串均形如 a.b.c.d:e 的格式，其中 a, b, c, d, ea,b,c,d,e 均为不超过 {10}^9109 且不含有多余前导 00 的非负整数；
“性质 5”为：保证所有的地址串均形如 a.b.c.d:e 的格式，其中 a, b, c, d, ea,b,c,d,e 均为只含有数字的非空字符串。

对于 100 \%100% 的数据，保证 1 \le n \le 10001≤n≤1000。

（题目出自于洛谷）

思路

这道题可能一开始看不懂

但仔细看看就可以就可以发现

这道题是让你写程序判断

服务机：

1.IP地址合不合法

2.之前有没有别的服务机使用这个IP成功创建连接

客户机：

1.IP地址合不合法

2.有没有同一IP的服务机可以连接

发现没

妥妥的模拟

1.同样都有判断“IP地址合不合法”

那就写一个fun函数来判断

题目中的条件

先看第一条

必须形如 a.b.c.d:e 的格式，其中 a, b, c, d, ea,b,c,d,e 均为非负整数；

这个我们不需要多想

只用判断"."和":"的个数就行了

简简单单遍历一下字符串

//判断字符串格式
    for(i=0;i<strlen(ip);i++)//遍历字符串
    {
        if(ip[i]=='.')len1++;//寻找.的个数
        if(ip[i]==':')len2++;//寻找:的个数
    }
    if(!(len1==3))//判断：和.个数是否正确
        return 1;
    if(!(len2==1))
        return 1;//不够则返回1

这里我们设置返回1来表示此IP不合法

再看第二个条件

a.b.c.d:e

我们该怎么把a,b,c,d,e从字符串提取出来呢

这个时候我们就用到了sscanf

C 库函数 - sscanf()

C 标准库 - <stdio.h>

描述

C 库函数 int sscanf(const char *str, const char *format, ...) 从字符串读取格式化输入。

声明

下面是 sscanf() 函数的声明。

int sscanf(constchar*str,constchar*format,...)

参数

str -- 这是 C 字符串，是函数检索数据的源。
format -- 这是 C 字符串，包含了以下各项中的一个或多个：空格字符、非空格字符 和 format 说明符。
format 说明符形式为 [=%[*][width][modifiers]type=]，具体讲解如下：

参数	描述
*	这是一个可选的星号，表示数据是从流 stream 中读取的，但是可以被忽视，即它不存储在对应的参数中。
width	这指定了在当前读取操作中读取的最大字符数。
modifiers	为对应的附加参数所指向的数据指定一个不同于整型（针对 d、i 和 n）、无符号整型（针对 o、u 和 x）或浮点型（针对 e、f 和 g）的大小： h ：短整型（针对 d、i 和 n），或无符号短整型（针对 o、u 和 x） l ：长整型（针对 d、i 和 n），或无符号长整型（针对 o、u 和 x），或双精度型（针对 e、f 和 g） L ：长双精度型（针对 e、f 和 g）
type	一个字符，指定了要被读取的数据类型以及数据读取方式。具体参见下一个表格。

sscanf 类型说明符：

类型	合格的输入	参数的类型
c	单个字符：读取下一个字符。如果指定了一个不为 1 的宽度 width，函数会读取 width 个字符，并通过参数传递，把它们存储在数组中连续位置。在末尾不会追加空字符。	char *
d	十进制整数：数字前面的 + 或 - 号是可选的。	int *
e,E,f,g,G	浮点数：包含了一个小数点、一个可选的前置符号 + 或 -、一个可选的后置字符 e 或 E，以及一个十进制数字。两个有效的实例 -732.103 和 7.12e4	float *
o	八进制整数。	int *
s	字符串。这将读取连续字符，直到遇到一个空格字符（空格字符可以是空白、换行和制表符）。	char *
u	无符号的十进制整数。	unsigned int *
x,X	十六进制整数。	int *

附加参数 -- 这个函数接受一系列的指针作为附加参数，每一个指针都指向一个对象，对象类型由 format 字符串中相应的 % 标签指定，参数与 % 标签的顺序相同。

针对检索数据的 format 字符串中的每个 format 说明符，应指定一个附加参数。如果您想要把 sscanf 操作的结果存储在一个普通的变量中，您应该在标识符前放置引用运算符（&），例如：
```
int n;
    sscanf (str,"%d",&amp;n);
```

返回值

如果成功，该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

（出自菜鸟教程C 库函数 – sscanf() | 菜鸟教程 (runoob.com)）

大概就是

sscanf(ip,"%d.%d.%d.%d:%d",&a,&b,&c,&d,&e);//运用sscanf将ip地址中的数字转换成整型并存储

此时a,b,c,d,e存储的就是IP中的数字，只不过是整型的

接下来只需要比较在不在范围内就行了

//判断范围
if(!(a>=0&&a<=255&&b>=0&&b<=255&&c>=0&&c<=255&&d>=0&&d<=255&&e>=0&&e<=65535))//用最直接的方法把比较过程列一遍
return 1;

最后

还要判断前置零

什么是前置零？

就是像这样

192.168.01.01：8022

标记出来的就是前置零

还记不记得sscanf可以把字符串里的数字转换成整型并存储在变量里

没错

存储的时候是整型

也就是说如果有前置零会自动省略

我们只需要比较转换前后的字符串长度就行了

怎么问题来了

整型怎么和字符串比较

很简单

转换回去

这里就要用到sprintf——一个用处与sscanf相反的函数

用它把整型带符号转换回去

char m[25];//定义变量
sprintf(m,"%d.%d.%d.%d:%d",a,b,c,d,e);//把转换后的ip地址再转换回来，因为sscanf把ip地址转换成整型后会自动省略0
if(strlen(m)!=strlen(ip))return 1;//判断省略0后的字符串长度是否不变

注意sscanf和sprintf只能用在char类型的字符串

所以函数部分就写完了

int fun(char ip[])//判断ip是否合法，数组传参方法比较特殊
{
    int a,b,c,d,e,i,len1=0,len2=0;//定义变量
    sscanf(ip,"%d.%d.%d.%d:%d",&a,&b,&c,&d,&e);//运用sscanf将ip地址中的数组转换成整型并存储

    //判断字符串格式
    for(i=0;i<strlen(ip);i++)//遍历字符串
    {
        if(ip[i]=='.')len1++;//寻找.的个数
        if(ip[i]==':')len2++;//寻找:的个数
    }
    if(!(len1==3))//判断：和.个数是否足够
        return 1;
    if(!(len2==1))
        return 1;//不够则返回1

    //判断范围
    if(!(a>=0&&a<=255&&b>=0&&b<=255&&c>=0&&c<=255&&d>=0&&d<=255&&e>=0&&e<=65535))//用最直接的方法把比较过程列一遍
    return 1;

    //判断前置零
    char m[25];//定义变量
    sprintf(m,"%d.%d.%d.%d:%d",a,b,c,d,e);//把转换后的ip地址再转换回来，因为sscanf把ip地址转换成整型后会自动省略0
    if(strlen(m)!=strlen(ip))return 1;//判断省略0后的字符串长度是否不变

    return 0;//如果以上判断进行完后都没有返回1，则说明ip地址合法
}

接下来判断服务机IP是否被用过

这个时候

我们需要一个结构体

用来存储创建成功的服务机的IP和编号

struct node//创建结构体数组
{
    string ip;//保存地址
    int num;//保存编号
}g[1005];//！！！！！！！！！！！！重点！！！！！！！！！！！！数组长度千万要>=550,否则会超时

每一次判断时都会遍历一遍结构体数组

如果没找到

就视为创建成功

并将其保存下来

flag=0;//初始化状态
            for(j=1;j<=c;j++)//遍历连接成功的服务机
            {
                if(g[j].ip==y)//如果有重复的ip说明，ip被使用
                {
                    flag=1;//更新状态
                    break;//跳过遍历
                }
            }
            if(flag!=1)//如果ip没被使用
            {
                g[++c].num=i;//更新库并保存编号
                g[c].ip=y;//保存ip
                cout<<"OK"<<endl;//输出OK表示连接成功
            }
            else//如果ip被使用
            {
                cout<<"FAIL"<<endl;//输出FAIL表示连接失败
            }

再看客户机

判断一下有没有同IP的服务机，有输出服务机编号，没有则输出FAIL；

同上

一个遍历就解决了

flag=0;//初始化状态
            for(j=1;j<=c;j++)//遍历连接成功的服务机
            {
                if(g[j].ip==y)//如果发现了连接成功的服务机的ip与当前客户机的ip相同
                {
                    flag=1;//更新状态
                    cout<<g[j].num<<endl;//输出连接成功的服务机编号
                    break;//！！！！！！注意！！！！！！！不能是continue，否则会超时
                }

            }
            if(flag!=1)cout<<"FAIL"<<endl;//如果遍历完

于是

模拟就结束了

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int fun(char ip[])//判断ip是否合法
{
    int a,b,c,d,e,i,len1=0,len2=0;//定义变量
    sscanf(ip,"%d.%d.%d.%d:%d",&a,&b,&c,&d,&e);//运用sscanf将ip地址中的数组转换成整型并存储

    //判断字符串格式
    for(i=0;i<strlen(ip);i++)//遍历字符串
    {
        if(ip[i]=='.')len1++;//寻找.的个数
        if(ip[i]==':')len2++;//寻找:的个数
    }
    if(!(len1==3))//判断：和.个数是否足够
        return 1;
    if(!(len2==1))
        return 1;//不够则返回1

    //判断范围
    if(!(a>=0&&a<=255&&b>=0&&b<=255&&c>=0&&c<=255&&d>=0&&d<=255&&e>=0&&e<=65535))//用最直接的方法把比较过程列一遍
    return 1;

    //判断前置零
    char m[25];//定义变量
    sprintf(m,"%d.%d.%d.%d:%d",a,b,c,d,e);//把转换后的ip地址再转换回来，因为sscanf把ip地址转换成整型后会自动省略0
    if(strlen(m)!=strlen(ip))return 1;//判断省略0后的字符串长度是否不变

    return 0;//如果以上判断进行完后都没有返回1，则说明ip地址合法
}
struct node//创建结构体数组
{
    string ip;//保存地址
    int num;//保存编号
}g[1005];//！！！！！！！！！！！！重点！！！！！！！！！！！！数组长度千万要>=550,否则会超时
int main()
{
    string op;//创建字符串
    char ad[2000];//同上，只是类型不同
    int n,i,j,flag,c;//定义变量
    cin>>n;//输入数据个数
    for(i=1;i<=n;i++)//循环输入
    {
        cin>>op>>ad;//输入类型和ip地址
        if(fun(ad)==1)//传值到fun进行判断是否合法
        {
            cout<<"ERR"<<endl;
            continue;//如果不合法，输出并跳过下面的判断
        }
        string y=ad;//创建字符串，将char类型的ad强制转换为string类型的y，方便比较
        if(op=="Server")//判断是服务机还是客户机，进行不同的判断
        {
            flag=0;//初始化状态
            for(j=1;j<=c;j++)//遍历连接成功的服务机
            {
                if(g[j].ip==y)//如果有重复的ip说明，ip被使用
                {
                    flag=1;//更新状态
                    break;//跳过遍历
                }
            }
            if(flag!=1)//如果ip没被使用
            {
                g[++c].num=i;//更新库并保存编号
                g[c].ip=y;//保存ip
                cout<<"OK"<<endl;//输出OK表示连接成功
            }
            else//如果ip被使用
            {
                cout<<"FAIL"<<endl;//输出FAIL表示连接失败
            }

        }
        else//如果是客户机
        {
            flag=0;//初始化状态
            for(j=1;j<=c;j++)//遍历连接成功的服务机
            {
                if(g[j].ip==y)//如果发现了连接成功的服务机的ip与当前客户机的ip相同
                {
                    flag=1;//更新状态
                    cout<<g[j].num<<endl;//输出连接成功的服务机编号
                    break;//！！！！！！注意！！！！！！！不能是continue，否则会超时
                }

            }
            if(flag!=1)cout<<"FAIL"<<endl;//如果遍历完后没有发现连接成功的服务机的ip与当前客户机的ip相同，则输出FAIL
        }
    }
    return 0;//奥赛必打
}

最后

喜提AC