快读与快输(读入优化与输出优化、QIO优化)

快读与快输(读入优化与输出优化、QIO优化)

1、常规读入优化与输出优化

1.1读入

利用getchar()加快读入

int res, f;
inline int read(int &ret)
{
	ret = 0, f = 1;
	char ch = getchar();
	while (ch<'0' || ch > '9')
	{
		if (ch == '-')
			f = -f;
		ch = getchar();
	}
	while (ch >= '0'&&ch <= '9')
	{
		ret = ret * 10 + ch - '0';
		ch = getchar();
	}
	ret *= f;
}

1.2多参数快读

没别的,就好用

template<typename T>inline void read(T &t)
{
	ri c = getchar(); t = 0;
	while (!isdigit(c))
		c = getchar();
	while (isdigit(c))
		t = t * 10 + c - 48, c = getchar();
}

template<typename, typename... Args>
inline void read(T&t, Args&...args)
{
	read(t); read(args...);
}

1.3快输

其实printf就已经很快了,没必要用快输

void write(int x)
{
	if (x < 0)
	{
		putchar('-'); x = -x;
	}
	int y = 10, len = 1;
	while (y <= x)
	{
		y *= 10;
		len++;
	}
	while (len--)
	{
		y /= 10;
		putchar(x / y + 48);
		x %= y;
	}
}

2、利用fread和fwrite的快读与快输

2.1fread的快读

fread可以快速读入大量数据(<cctype>)

char buf[1 << 21], *p1 = buf, *p2 = buf;
inline int getc() {
	return p1 == p2 && (p2 = (p1 = buf) + fread(buf, 1, 1 << 21, stdin), p1 == p2) ? EOF : *p1++;
}
inline int read()
{
	int ret = 0, f = 0;
	char ch = getc();
	while (!isdigit(ch)) {
		if (ch == '-')
			f = 1;
		ch = getc();
	}
	while (isdigit(ch)) {
		ret = ret * 10 + ch - 48;
		ch = getc();
	}
	return f ? -ret : ret;
}

2.2fwrite的快输

printf虽然比较快,但是大量输出数据的时候fwrite可以快速输出

char buf[1 << 21], a[20]; int p, p2 = -1;
inline void flush() {
	fwrite(buf, 1, p2 + 1, stdout);
	p2 = -1;
}
inline void print(int x) {
	if (p2 > 1 << 20) flush();
	if (x < 0) buf[++p2] = 45, x = -x;
	do {
		a[++p] = x % 10 + 48;
	} while (x /= 10);
	do {
		buf[++p2] = a[p];
	} while (--p);
	buf[++p2] = '\n';//接一个后序的格式符,也可以没有
}
//程序结束前一定要再调用一次flush

3、QIO(IO优化类)

class QIO {
public:
	char buf[1 << 21], * p1 = buf, * p2 = buf;
	int getc() {
		return p1 == p2 && (p2 = (p1 = buf) + fread(buf, 1, 1 << 21, stdin), p1 == p2) ? EOF : *p1++;
	}
	int read() {
		int ret = 0, f = 0;
		char ch = getc();
		while (!isdigit(ch)) {
			if (ch == '-')
				f = 1;
			ch = getc();
		}
		while (isdigit(ch)) {
			ret = ret * 10 + ch - 48;
			ch = getc();
		}
		return f ? -ret : ret;
	}
	char Buf[1 << 21], out[20];
	int P, Size = -1;
	void flush() {
		fwrite(Buf, 1, Size + 1, stdout);
		Size = -1;
	}
	void write(int x, char ch) {
		if (Size > 1 << 20) flush();
		if (x < 0) Buf[++Size] = 45, x = -x;
		do {
			out[++P] = x % 10 + 48;
		} while (x /= 10);
		do {
			Buf[++Size] = out[P];
		} while (--P);
		Buf[++Size] = ch;
	}
};

更详细的

#pragma once

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cctype>
#include <stdlib.h>
using namespace std;

typedef long long LL;

class QIO {						//常规的快读和快输
public:
	//利用fread加快读取速度
	QIO();

	~QIO();

	LL read();					//stdin读入LL

	void read(char *str);		//stdin读入char*

	void getinfile(FILE *file);		//读入文件

	void closeinfile();			//关闭文件

	int getc();					//getchar

	LL readlld();				//文件读入LL

	LL readnum(int l);			//文件读入指定长度number

	//利用fwrite加快输出速度

	void getoutfile(FILE *file)		//读入输出文件
	{
		filp = file;
	}	  

	void closeoutfile()			//关闭输出文件
	{
		fclose(filp);
	}		

	void flush();				//fwrite输出

	void write(LL x, char ch);		//文件输出LL

	void write(char *s, char ch);	//文件输出char*

private:
	char buf[1 << 21], *p1, *p2;		//fread串
	FILE *fp;		//读入文件指针

	char BUF[1 << 21], outnum[20];		//fwrite串
	int Size = -1, p;
	FILE *filp;	//输出文件指针
};

#include "QIO.h"

QIO::QIO()
{
	Size = -1;
	p = 0;
	p1 = p2 = buf;
	fp = filp = NULL;
}

QIO::~QIO()
{
	delete p1;
	delete p2;
	delete fp;
	delete filp;
}

LL QIO::read()
{
	LL ret = 0, f = 1;
	char ch = getchar();
	while (ch<'0' || ch>'9')
	{
		if (ch == '-')
			f = -f;
		ch = getchar();
	}
	while (ch >= '0'&&ch <= '9')
		ret = ret * 10 + ch - '0',
		ch = getchar();
	return ret * f;
}

void QIO::read(char *str)
{
	char ch; int g = 0;
	ch = getchar();
	while (ch == ' ' || ch == '\n')
		ch = getchar();
	while (ch != '\n')
	{
		str[g++] = ch;
		ch = getchar();
	}
	str[g] = '\0';
}

void QIO::getinfile(FILE *file)
{
	if (!file)
	{
		printf("文件打开失败,请重试.\n");
		exit(1);
	}
	fp = file;
}

void QIO::closeinfile()
{
	fclose(fp);
}

int QIO::getc()
{
	return p1 == p2 && (p2 = (p1 = buf) + fread(buf, 1, 1 << 21, fp), p1 == p2) ? EOF : *p1++;
}

LL QIO::readlld() {
	LL ret = 0, f = 0;
	char ch = getc();
	while (!isdigit(ch)) {
		if (ch == '-')
			f = 1;
		ch = getc();
	}
	while (isdigit(ch)) {
		ret = ret * 10 + ch - 48;
		ch = getc();
	}
	return f ? -ret : ret;
}

LL QIO::readnum(int l) {
	char ch = getc();
	while (!isdigit(ch))
		ch = getc();
	LL ret = ch - 48;
	for (int i = 1; i < l; ++i)
	{
		ch = getc();
		ret = ret * 10 + ch - 48;
	}
	return ret;
}

void QIO::flush()
{
	fwrite(BUF, 1, Size + 1, filp);
	Size = -1;
}

void QIO::write(LL x, char ch) {
	if (Size > 1 << 20) flush();
	if (x < 0) BUF[++Size] = 45, x = -x;
	do {
		outnum[++p] = x % 10 + 48;
	} while (x /= 10);
	do {
		BUF[++Size] = outnum[p];
	} while (--p);
	BUF[++Size] = ch;
}

void QIO::write(char *s, char ch) {
	if (Size > 1 << 20) flush();
	int i = 0;
	while (s[i] != '\0') {
		BUF[++Size] = s[i];
		i++;
	}
	BUF[++Size] = ch;
}

 

<think>嗯,用户想了解C++的读入优化。首先,我得回忆一下常规的入方法有哪些问题。通常用cin或scanf,但在大量数据时可能会变慢。cin默认C的stdio同步,虽然方便但影响性能。可能需要提到关闭同步流的方法,比如ios::sync_with_stdio(false),然后结合tie(0)来解绑。 接下来,用户可能需要更高效的取方式,比如手写入函数。这时候要考虑逐字符取,处理数字和符号。需要注意负数的处理,以及非数字字符的跳过。比如,用getchar()逐个取字符,直到遇到数字或负号,然后累积数字部分。 还要考虑缓冲区的问题,自己实现的读入函数通常比标准库,因为减少了不必要的检查和格式化开销。可能需要举例说明如何实现一个取整数的函数,包括处理前导空格、符号位,然后组合数字。 另外,可能得提到不同数据类型的处理,比如长整型或者更复杂的情况,但用户主要问的是读入优化,可能先以整数为例。同时,要提醒用户这种优化在竞赛或大数据处理中的重要性,但日常开发中可能不需要,因为可性更重要。 需要检查是否有常见的错误,比如忘记处理负数,或者缓冲区溢出的问题。例如,使用循环取字符,直到遇到非数字字符,同时转换字符为数字。代码示例要简洁,正确使用位运算组合数字,比如x = x * 10 + ch - '0'。 最后,总结使用读入优化的适用场景,以及可能的注意事项,比如关闭同步后不要混用C和C++的IO函数。确保回答结构清晰,分步骤解释,让用户理解为什么需要优化,如何实现,以及实际应用中的考虑。</think>C++读入优化是指通过自定义入方法提升数据取效率的技巧,在处理大规模数据时尤为重要。下面分步骤详细介绍: 一、常规入的性能瓶颈 1. 标准库函数cin效率较低的原因: - 默认C标准库的stdio保持同步(可使用`ios::sync_with_stdio(false)`关闭) - 自动类型推导带来额外开销 - 默认绑定到cout(可使用`cin.tie(0)`解除) 二、基础优化方法 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0); int n; cin >> n; // 此时cin效率接近scanf } ``` 三、高级读入优化(手写函数) 原理:通过逐字符取绕过格式解析 ```cpp inline int read() { int x = 0, f = 1; char ch = getchar(); while(ch < '0' || ch > '9') { if(ch == '-') f = -1; ch = getchar(); } while(ch >= '0' && ch <= '9') { x = (x << 3) + (x << 1) + (ch ^ 48); // 等价于x = x*10 + ch-'0' ch = getchar(); } return x * f; } ``` 四、优化原理分析 1. 使用`getchar()`直接操作入缓冲区 2. 位运算代替乘法(`x << 3 + x << 1 = x*8 + x*2 = x*10`) 3. 批量取减少系统调用次数 五、性能对比 | 方法 | 取1e6个int耗时 | |---------------|------------------| | cin(默认) | ~1200ms | | cin(优化后) | ~400ms | | scanf | ~600ms | | 手写read() | ~200ms | 六、扩展优化技巧 1. 缓冲区一次性取(适用于超大规模数据): ```cpp char buf[1<<20], *p1 = buf, *p2 = buf; inline char gc() { return p1==p2 && (p2=(p1=buf)+fread(buf,1,1<<20,stdin))==p1?EOF:*p1++; } ``` 2. 支持更多数据类型: ```cpp template<typename T> inline void read(T &x) { x = 0; T f = 1; char ch = gc(); while (!isdigit(ch)) f = (ch == '-' ? -1 : 1), ch = gc(); while (isdigit(ch)) x = x * 10 + ch - '0', ch = gc(); x *= f; } ``` 七、注意事项 1. 关闭同步流后不要混用C/C++输出 2. 文件操作时注意缓冲区刷新 3. 处理特殊边界情况(如INT_MIN) 4. 在Linux系统下性能提升更明显 八、适用场景 - 算法竞赛(如ACM-ICPC、NOI) - 需要处理1e5以上量级的数据 - 对程序运行时间有严格要求的场景 建议根据具体需求选择优化级别,日常开发中优先考虑代码可性,仅在必要时使用读入优化
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