ACM比赛中如何加速c++的输入输出？如何使cin速度与scanf速度相当？

在竞赛中，遇到大数据时，往往读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，于是从此以后发誓不用cin读数据。还有人说Pascal的read语句的速度是C/C++中scanf比不上的，C++选手只能干着急。难道C++真的低Pascal一等吗？答案是不言而喻的。一个进阶的方法是把数据一下子读进来，然后再转化字符串，这种方法传说中很不错，但具体如何从没试过，因此今天就索性把能想到的所有的读数据的方式都测试了一边，结果是惊人的。

竞赛中读数据的情况最多的莫过于读一大堆整数了，于是我写了一个程序，生成一千万个随机数到data.txt中，一共55MB。然后我写了个程序主干计算运行时间，代码如下：

#include 
int main()
{
    int start = clock();
    //DO SOMETHING
    printf("%.3lf\n",double(clock()-start)/CLOCKS_PER_SEC);
}

最简单的方法就算写一个循环scanf了，代码如下：

const int MAXN = 10000000;

int numbers[MAXN];

void scanf_read()
{
    freopen("data.txt","r",stdin);
    for (int i=0;i"%d",&numbers[i]);
}

可是效率如何呢？在我的电脑Linux平台上测试结果为2.01秒。接下来是cin，代码如下

const int MAXN = 10000000;

int numbers[MAXN];

void cin_read()
{
    freopen("data.txt","r",stdin);
    for (int i=0;istd::cin >> numbers[i];
}

出乎我的意料，cin仅仅用了6.38秒，比我想象的要快。cin慢是有原因的，其实默认的时候，cin与stdin总是保持同步的，也就是说这两种方法可以混用，而不必担心文件指针混乱，同时cout和stdout也一样，两者混用不会输出顺序错乱。正因为这个兼容性的特性，导致cin有许多额外的开销，如何禁用这个特性呢？只需一个语句std::ios::sync_with_stdio(false);，这样就可以取消cin于stdin的同步了。程序如下：

const int MAXN = 10000000;

int numbers[MAXN];

void cin_read_nosync()
{
    freopen("data.txt","r",stdin);
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    for (int i=0;istd::cin >> numbers[i];
}

取消同步后效率究竟如何？经测试运行时间锐减到了2.05秒，与scanf效率相差无几了！有了这个以后可以放心使用cin和cout了。

通过cin.tie与sync_with_stdio加速输入输出，可以将cin的速度接近scanf的速度，但具体要更具编译器的情况。

tie

tie是将两个stream绑定的函数，空参数的话返回当前的输出流指针。

#include
#include

///////////////////////////SubMain//////////////////////////////////
int  main( int  argc,  char  *argv[])
{
    std::ostream *prevstr;
    std::ofstream ofs;
    ofs.open( "test.txt" );

    std::cout <<  "tie example:\n" ;  // 直接输出到屏幕

    *std::cin.tie() <<  "This is inserted into cout\n" ;   // 空参数调用返回默认的output stream，也就是cout
    prevstr = std::cin.tie(&ofs);                      // cin绑定ofs，返回原来的output stream
    *std::cin.tie() <<  "This is inserted into the file\n" ;  // ofs，输出到文件
    std::cin.tie(prevstr);                                   // 恢复

    ofs.close();
    system ( "pause" );
    return  0;
}
///////////////////////////End Sub//////////////////////////////////

输出：

tie example:
This is inserted into cout
请按任意键继续. . .

同时当前目录下的test.txt输出：

This is inserted into the file

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。

应用

在ACM里，经常出现数据集超大造成 cin TLE的情况。这时候大部分人（包括原来我也是）认为这是cin的效率不及scanf的错，甚至还上升到C语言和C++语言的执行效率层面的无聊争论。其实像上文所说，这只是C++为了兼容而采取的保守措施。我们可以在IO之前将stdio解除绑定，这样做了之后要注意不要同时混用cou和printf之类。t

在默认的情况下cin绑定的是cout，每次执行 << 操作符的时候都要调用flush，这样会增加IO负担。可以通过tie(0)（0表示NULL）来解除cin与cout的绑定，进一步加快执行效率。

如下所示：

#include
int  main()
{
    std::ios::sync_with_stdio( false );
    std::cin.tie(0);
    // IO
}

reference：

http://meme.biology.tohoku.ac.jp/students/iwasaki/cxx/speed.html

http://www.hankcs.com/program/cpp/cin-tie-with-sync_with_stdio-acceleration-input-and-output.html

下面介绍最快的读取方法，将读入的直接转换为字符串

但一般题目很少卡这个，除非出题人故意卡你读入，这时候就需要开挂了....

  void scan_d(int &ret)
 {
     char c;
     ret = 0;
     while((c=getchar())<'0' || c>'9');
     while(c>='0'&&c<='9') ret = ret*10 +(c-'0'),c=getchar();
 }

题目在acdream的oj上有1099

贴下AC代码

 /*
 * this code is made by ACXZZ
 * Problem: 1099
 * Verdict: Accepted
 * Submission Date: 2014-06-14 21:57:31
 * Time: 936MS
 * Memory: 45084KB
 */
 #include
 #include
 #include
 #include
 #include
 #include
 using namespace std;
 const int N = 11111111;
  void scan_d(int &ret)
 {
     char c;
     ret = 0;
     while((c=getchar())<'0' || c>'9');
     while(c>='0'&&c<='9') ret = ret*10 +(c-'0'),c=getchar();
 }
 int a[N];
 int main()
 {
     int n,k;
     cin>>n>>k;
     for(int i = 0 ; i
     {
            scan_d(a[i]);
     }

     nth_element(a,a+n-k,a+n);
     cout<
 }

如果输出加速的话，也是差不多，数字转字符，puthcar输出就行