C++、Python的输入输出及相关的处理操作

一、C++ 输入输出及相关处理操作

C++ 是算法竞赛中常用的语言，因其高效性适合处理大数据或严格时间限制的题目。输入输出是基础，但细节处理（如速度优化、格式要求）对比赛结果影响很大。

1. 基本输入输出

C++ 使用 <iostream> 库的 cin 和 cout 进行标准输入输出。

输入

• 单变量输入 ：
  cin 用于读取基本数据类型（如整数、浮点数、字符）。

  #include <iostream>
  using namespace std;
  int main() {
      int x;
      cin >> x; // 输入：5
      cout << x << endl; // 输出：5
      return 0;
  }

  • cin 自动跳过空白字符（空格、换行、制表符）。
  • 支持类型：int, long long, double, char, string。

• 多变量输入 ：

  连续读取多个变量，用空格或换行分隔。

  int a, b;
  cin >> a >> b; // 输入：3 4
  cout << a + b << endl; // 输出：7

• 读取字符串：

  • 读取不含空格的字符串：

    string s;
    cin >> s; // 输入：hello
    cout << s << endl; // 输出：hello

  • 读取整行（含空格）：

    string s;
    getline(cin, s); // 输入：hello world
    cout << s << endl; // 输出：hello world

    • 注意：如果之前用过 cin >>，需清除换行符：

      int x;
      cin >> x; // 输入：5
      cin.ignore(); // 清除换行符
      string s;
      getline(cin, s); // 输入：test case
      cout << x << " " << s << endl; // 输出：5 test case

输出

• 基本输出 ：
  cout 支持多种类型，endl 换行。

  int x = 123;
  cout << "Value: " << x << endl; // 输出：Value: 123

• 格式化输出 ：

  使用 <iomanip> 控制精度、宽度等。

  #include <iomanip>
  double pi = 3.14159;
  cout << fixed << setprecision(2) << pi << endl; // 输出：3.14
  int x = 42;
  cout << setw(5) << setfill('0') << x << endl; // 输出：00042

  • fixed：固定小数点格式。
  • setprecision(n)：小数点后 n 位。
  • setw(n)：输出宽度 n。
  • setfill(c)：填充字符 c。

注意事项

• cin/cout 速度较慢，处理大数据时需优化。
• using namespace std; 简化代码，比赛中常用。

2. 加速输入输出

比赛中大数据量（如 10^6）可能导致 cin/cout 超时，需优化。

• 关闭同步 ：

  禁用 C++ 和 C 风格输入输出的同步，提升速度。

  #include <iostream>
  using namespace std;
  int main() {
      ios::sync_with_stdio(false);
      cin.tie(nullptr);
      int n;
      cin >> n; // 输入：1000000
      cout << n << endl; // 输出：1000000
      return 0;
  }

  • cin.tie(nullptr) 解除 cin 和 cout 绑定。
  • 注意：启用后不能混用 scanf/printf。

• 使用 scanf/printf ：

  C 风格输入输出更快。

  #include <cstdio>
  int main() {
      int x;
      scanf("%d", &x); // 输入：123
      printf("%d\n", x); // 输出：123
      return 0;
  }

  • 常用格式：

    • %d：整数。
    • %lld：长整型。
    • %lf：双精度浮点数。
    • %c：字符。
    • %s：字符串。

  • 示例（多变量）：

    int a, b;
    scanf("%d %d", &a, &b); // 输入：5 6
    printf("%d\n", a + b); // 输出：11

  • 读取字符串：

    char s[100];
    scanf("%s", s); // 输入：hello
    printf("%s\n", s); // 输出：hello

    • 含空格的字符串：

      char s[100];
      scanf(" %[^\n]", s); // 输入：hello world
      printf("%s\n", s); // 输出：hello world

• 读取整行 ：

  使用 fgets：

  char s[100];
  fgets(s, 100, stdin); // 输入：test line
  printf("%s", s); // 输出：test line

3. 常见输入模式

比赛中输入格式多样，以下是典型场景及示例：

• 固定数量输入 ：

  读取 n 个数到数组。

  int n, a[100];
  cin >> n; // 输入：5
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      cin >> a[i]; // 输入：1 2 3 4 5
  }
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      cout << a[i] << " "; // 输出：1 2 3 4 5
  }

• 不定数量输入 ：

  读取直到文件末尾（EOF）。

  int x;
  while (cin >> x) { // 输入：1 2 3（手动结束或 EOF）
      cout << x << endl; // 输出：1\n2\n3
  }

  • 使用 scanf：

    int x;
    while (scanf("%d", &x) != EOF) { // 输入：4 5 6
        printf("%d\n", x); // 输出：4\n5\n6
    }

• 多组测试数据 ：

  处理 T 组数据。

  int T;
  cin >> T; // 输入：2
  while (T--) {
      int n;
      cin >> n; // 输入：3
      cout << n * 2 << endl; // 输出：6
      // 第二组输入：4，输出：8
  }

• 矩阵输入 ：

  读取 n × m 矩阵。

  int n, m, a[100][100];
  cin >> n >> m; // 输入：2 3
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      for (int j = 0; j < m; j++) {
          cin >> a[i][j]; // 输入：1 2 3 4 5 6
      }
  }
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      for (int j = 0; j < m; j++) {
          cout << a[i][j] << " "; // 输出：1 2 3 4 5 6
      }
      cout << endl;
  }

4. 处理特殊输入

• 大整数 ：

  使用 long long：

  long long x;
  scanf("%lld", &x); // 输入：1234567890123
  printf("%lld\n", x); // 输出：1234567890123

  • 超大整数需字符串处理：

    string s;
    cin >> s; // 输入：999999999999999
    cout << s << endl; // 输出：999999999999999

• 浮点数：

  double x;
  scanf("%lf", &x); // 输入：3.14159
  printf("%.2lf\n", x); // 输出：3.14

• 字符：

  char c;
  scanf(" %c", &c); // 输入：A（空格跳过空白）
  printf("%c\n", c); // 输出：A

• 字符串数组：

  int n;
  cin >> n; // 输入：3
  string s[100];
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      cin >> s[i]; // 输入：apple banana cherry
  }
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      cout << s[i] << endl; // 输出：apple\nbanana\ncherry
  }

5. 常见输出技巧

• 多解输出（空格分隔）：

  int n = 3, ans[] = {1, 2, 3};
  for (int i = 0; i < n; i++) {
      cout << ans[i];
      if (i < n - 1) cout << " "; // 最后一个无空格
  }
  cout << endl; // 输出：1 2 3

• 严格格式 ：

  避免多余空格或换行。

  int n = 4, ans[] = {10, 20, 30, 40};
  printf("%d", ans[0]);
  for (int i = 1; i < n; i++) {
      printf(" %d", ans[i]);
  }
  printf("\n"); // 输出：10 20 30 40

6. 比赛注意事项

• 文件输入输出：

  freopen("input.txt", "r", stdin);
  freopen("output.txt", "w", stdout);
  int x;
  cin >> x; // 从 input.txt 读
  cout << x << endl; // 写到 output.txt

  • 提交时注释掉 freopen。

• 边界情况：

  • 示例（检查空输入）：

    int n;
    cin >> n;
    if (n == 0) {
        cout << "Empty" << endl;
        return 0;
    }

  • 检查负数：

    int x;
    cin >> x; // 输入：-5
    cout << (x >= 0 ? x : -x) << endl; // 输出：5

• 调试：

  int x = 10;
  cout << "Debug: x = " << x << endl; // 输出：Debug: x = 10

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二、Python 输入输出及相关处理操作

Python 因语法简洁和内置函数强大，适合初学者快速实现算法逻辑，但运行速度较慢，需注意优化。以下是详细讲解，每点附示例。

1. 基本输入输出

使用 input() 和 print() 进行输入输出。

输入

• 单变量：

  x = int(input()) # 输入：7
  print(x) # 输出：7

  • input() 返回字符串，需转换类型。

  • 浮点数：

    x = float(input()) # 输入：2.5
    print(x) # 输出：2.5

• 多变量：

  a, b = map(int, input().split()) # 输入：3 4
  print(a + b) # 输出：7

• 读取整行：

  s = input() # 输入：hello world
  print(s) # 输出：hello world

• 读取数组：

  arr = list(map(int, input().split())) # 输入：1 2 3 4
  print(arr) # 输出：[1, 2, 3, 4]

输出

• 基本输出：

  x = 123
  print("Value:", x) # 输出：Value: 123

• 控制分隔符和换行：

  print(1, 2, 3, sep=',', end='!') # 输出：1,2,3!

• 格式化输出：

  • f-string：

    pi = 3.14159
    print(f"{pi:.2f}") # 输出：3.14

  • 宽度控制：

    x = 42
    print(f"{x:05d}") # 输出：00042

2. 加速输入输出

Python 输入输出较慢，需优化。

• 快速输入 ：

  使用 sys.stdin.readline：

  import sys
  input = sys.stdin.readline
  x = int(input()) # 输入：1000000
  print(x) # 输出：1000000

  • 读取数组：

    arr = list(map(int, input().split())) # 输入：1 2 3
    print(arr) # 输出：[1, 2, 3]

  • 去除换行符：

    s = input().strip() # 输入：test\n
    print(s) # 输出：test

• 读取多行：

  import sys
  lines = sys.stdin.readlines()
  for line in lines:
      print(line.strip()) # 输入：line1\nline2\n，输出：line1\nline2

• 输出优化 ：

  集中输出：

  ans = [1, 2, 3]
  print(' '.join(map(str, ans))) # 输出：1 2 3

3. 常见输入模式

• 固定数量：

  n = int(input()) # 输入：4
  arr = list(map(int, input().split())) # 输入：5 6 7 8
  print(sum(arr)) # 输出：26

• 不定数量：

  while True:
      try:
          x = int(input()) # 输入：1 2 3（手动结束）
          print(x) # 输出：1\n2\n3
      except EOFError:
          break

• 多组测试数据：

  T = int(input()) # 输入：2
  for _ in range(T):
      n = int(input()) # 输入：5
      print(n * 2) # 输出：10
      # 第二组输入：3，输出：6

• 矩阵输入：

  n, m = map(int, input().split()) # 输入：2 3
  matrix = [list(map(int, input().split())) for _ in range(n)] # 输入：1 2 3 4 5 6
  print(matrix) # 输出：[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

4. 处理特殊输入

• 大整数 ：

  Python 无整数范围限制：

  x = int(input()) # 输入：999999999999
  print(x) # 输出：999999999999

• 浮点数：

  x = float(input()) # 输入：3.14159
  print(f"{x:.2f}") # 输出：3.14

• 字符串与字符：

  s = input() # 输入：abc
  for c in s:
      print(c) # 输出：a\nb\nc

5. 常见输出技巧

• 多解输出：

  ans = [1, 2, 3]
  print(*ans) # 输出：1 2 3

• 严格格式：

  ans = [10, 20, 30]
  print(' '.join(map(str, ans))) # 输出：10 20 30

6. 比赛注意事项

• 文件输入输出：

  import sys
  sys.stdin = open("input.txt", "r")
  sys.stdout = open("output.txt", "w")
  x = int(input()) # 从 input.txt 读
  print(x) # 写到 output.txt

• 效率：

  • 避免字符串拼接：

    ans = []
    for i in range(3):
        ans.append(str(i))
    print(' '.join(ans)) # 输出：0 1 2

• 异常处理：

  while True:
      try:
          n = int(input()) # 输入：5
          print(n) # 输出：5
      except:
          break

• 调试：

  x = 10
  print(f"Debug: x = {x}", file=sys.stderr) # 输出到错误流

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三、比赛中常见技巧与注意事项

1. 模板化：

   • 准备常用输入输出模板，比赛时直接调用，节省时间。

   • 示例（C++）：

     #include <bits/stdc++.h>
     using namespace std;
     int main() {
         ios::sync_with_stdio(false);
         cin.tie(nullptr);
         int n;
         cin >> n;
         vector<int> a(n);
         for (int i = 0; i < n; i++) cin >> a[i];
         // 逻辑代码
         return 0;
     }

   • 示例（Python）：

     import sys
     input = sys.stdin.readline
     n = int(input())
     arr = list(map(int, input().split()))
     # 逻辑代码

2. 边界检查：

   • 输入是否为空。
   • 数据范围是否超出 int（需用 long long 或 Python）。
   • 数组是否越界。

3. 格式要求：

   • 注意空格、换行、末尾是否多余。
   • 严格按题目要求输出（如无多余空格）。

4. 时间优化：

   • 使用快速输入输出。
   • 避免不必要的循环或递归。

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