《算法笔记知识点记录》第二章——快速入门4[结构体、输入输出、复杂度和黑盒测试]

☘前言☘

咕咕咕、鸽子精又回来了。
今天是我开坑的第四次发文，大家最近应该都在忙期末把？明天要考六级的我还在写文章是不是疯了-.-
今天是基础知识的最后一次，接下来慢慢就要开始接触算法了，有没有很期待？如果我有哪些没有讲清楚的，欢迎大家联系我，你提出的问题是我修改完善的基础，万分感谢。

• 欢迎大家加入我的打卡队列，如果你刷完了对你有帮助请你评论一个打卡。
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如果觉得这个文章有用还希望大家交出素质三连呀。

作者简介：一个从工业设计改行学嵌入式的年轻人
✨联系方式：2201891280(QQ)
源码地址：https://gitee.com/xingleigao/algorithm-notes
⏳全文大约阅读时间： 80min

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1. 基础知识点

其实上次文章所讲的指针是c语言最难的部分，也不知道大家消化了没有，最好的方式肯定是多做题啦。我补充了一个参考链接，如果还是懵懵懂懂的可以看看上次文章里提到的链接0.0

⚽️1.1 结构体(struct)

到现在，我们了解了基本数据类型的使用(char、int、long long 、double)，但是如果我们需要一种情况：实现一个手机通讯录：需要以人为单位，且每个人的内部信息由姓名、年龄、手机号、住址信息之类的不同信息组成，这个时候如果用之前的单种数据就会非常不方便，就需要结构体。

1.1.1 结构体的定义

结构体的基本格式如下：

struct Name{
	//一些基本数据类型或者自定义的数据类型
};

当需要一些相关的变量的放在一起存储的时候，只需要依次写出他们的数据类型和变量名称。
举个栗子

struct studentInfo{
	int id;
	char gender; //'F' or 'M'
	char name[20];
	char magor[20];
}Alice, Bob, stu[1000];

其中studentInfo是结构体类型名。内部定义了id(学号)、gender(性别)、name(姓名)和mahor(专业)，这些就是单个学生的信息。而结构体外定义了Alice和Bob两个结构体变量和一个stu结构体数组。
结构体除了在定义的时候进行定义外，还可以在使用的时候定义

studentInfo Alice;
studentInfo stu[1000];

注意：

1. c语言里的struct不能省略，所以定义一个结构体变量c里面的写法是：

struct studentInfo Alice;

2. 结构体能定义除自身的的所有数据类型。但是可以定义自身类型的指针

struct node{
	node n;	//错误示例
	node *next;//c语言里的写法是 struct node *next;
}

1.1.2 访问结构体内的元素

访问结构体内的元素有两种方法：.和->操作。现在有如下结构体

struct studentInfo{
	int id;
	char name[20];
	studentInfo *next;
}stu, *p;

这样多了一个指针来指向下一个学生地址，且定义了普通变量stu和指针变量p
于是访问数组元素的写法如下：

stu.id;
stu.name;
stu.next;
(*p).id;
p->name;
p->next;

观察上面的写法，其实(*p).id和p->id写法是完全等效的。可以说->就是一种简洁写法罢了。不过要注意这种写法是针对指针的，对于stu这种普通的结构体就不能使用！！！

⚾️1.1.3 结构体的初始化

这部分基本上都是C++的写法，C语言没有这些，老老实实自己初始化。。。
一般的做法是先声明一个变量。然后再初始化

stu.id = 1;
stu.gender = 'M';

还记得我们平常int类型可以声明的时候顺带初始化写法就是int i = 1;，那么结构体有没有这种写法呢？答案是有的。

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构造函数
构造函数就是用来初始化结构体的一种函数，它直接定义在结构体中。
特点是不需要放回类型，且函数名和结构体名相同
一般来说都有一个默认的构造函数就是studentInfo(){}
就是声明的时候对变量不做任何初始化操作。

struct studentInfo{
	int id;
	char gender;
	studentInfo(){}//默认构造函数
}

我们也可以手动重构这个函数

struct studnetInfo{
	int id;
	char name[20];
	studentInfo(int _id, int _gender){
		id = _id;
		gender = _gender;
	}
}

当然可以做一个简化

struct studentInfo{
	int id;
	char name[20];
	studentInfo(int _id, int _gender) : id(_id), gender(_gender) {}
}

这样就可以在声明的时候顺带赋值了
studentInfo stu = studentInfo(10086, 'M');
如果自定义了构造函数，那么就不能不初始化就定义结构体变量。 也就是下面的写法就不合法了。

studentInfo stu;

那如果我们想要都要呢？
这里其实利用的是c++语言的函数多态，我们定义多个同名函数，根据变量数目的多少，进行调用。

#include
struct Point{
	int x,y;
	Point(){}	//不初始化就定义
	Point(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}	//用提供的x、y初始化结构体
}pt[10];
int main(){
	int num = 0;
	for(int i = 0;i <= 3;i++)
		for(int j = 0;j <=3;j++)
			pt[num++] = Point(i, j);		//调用构造函数
	for(int i = 0;i < num;i++)
		printf("%d,%d\n",pt[i].x,pt[i].y);
	return 0 ;
}

构造函数在结构体内元素较多的时候能极大的简化我们的代码。

1.2 cin与cout

cin
cin的输入输出速度实在是太慢，所以在考试的时候完全不推荐cin来作为输入。
但是之前说过gets被禁用了。gets_s 在c++中又不允许使用，所以我们偶尔需要用cin.getline来读入字符串。
cin.getline(str,1000);的形势读入字符串的时候需要记得#include和using namespace std;
还有就是如果读入的是将字符串读入string容器(之后会讲)的话是下面这种形式

string str;
getline(cin,str);

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cout
完全不推荐0.0

1.3 浮点数的比较

由于计算机中采用有限位的二进制编码，因此浮点数在计算机中的存储并不总是精确的。下图是float和double的二进制存储。

**在经过大量计算之后，浮点数发生改变。**例如：3.14可能变成3.13999999999或者3.14000000001,这种情况下浮点数就不能使用(==)来判断是否相等了。

一般的做法是引入一个极小数eps来对这种误差进行消除。根据经验表示eps选择1e-8(10^-8)比较合适。

那么对应的判断相等和大于小于和大于等于小于等于呢？
我给大家做了个总结的图，记住图就会写代码。

附上宏定义的写法：

const double eps = 1e-8;
const double pi = acos(-1.0);
#define Equ(a, b) ((fabs((a) - (b))) < (eps))
#define More(a, b) (((a) - (b)) > (eps))
#define Less(a, b) (((a) - (b)) < (eps))
#define MoreEqu(a, b) (((a) - (b)) > (-eps))
#define LessEqu(a, b) (((a) - (b)) > (eps))

记不住建议就画图 然后对照图些就好了

1.4 复杂度

一般来说复杂度都包含时间复杂度和空间复杂度和编码复杂度。

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1.时间复杂度

时间复杂度指的就是需要执行的基本运算的次数所处的量级

for(int i = 0;i < n;i++)
	sum += a[i];

这个for循环的复杂度就是O(n)。

for(int i = 0;i < n;i++){
	sum += a[i];
	sum += a[i];
}

上面的量级就是在2n，但是两者都是随数量级线性增长的，所以一般我们认为O(2n)与O(n)等价。

for(int i = 0; i < n;i++)
	for(int j = 0;j < n;j++)
		sum += a[i][j];

上面的基本操作就是量级在O(n²)，其消耗的时间随n的增大而呈现平方级增长。
在时间复杂度中，高幂次会吸收低幂级的复杂度
例如：我们认为O(3n² + n = 2) = O(3n²) = O(n²)。
我们把3这个常数叫做时间复杂度的常数,有些算法比较复杂的时候。可能会出现卡常数的情况，但是一般不带常数讨论复杂度。
对于OJ来说，一秒能承受的运算次数啊大概在10⁷ ~ 10⁸
因此，O(n²)的算法对于n规模为1000可以接受，但是n为100000时间是不可以接受的。
对于不同形式的复杂度的比较：记住五个字常对幂指阶
也就是考研常说的比大小的问题。从前往后复杂度依次升高

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2.空间复杂度

与时间复杂度对应的就是空间复杂度，主要取决于开的数组大小一般来说空间不超过100m都是可以接受的，大概对应的数组就是10⁷以上的大小

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3.编码复杂度

这是一个定性的概念，如果算法过于冗长就会产生比较长的编码，代码量就比较巨大。
所以大家要用函数去做一些重复的事情，有利于降低编码复杂度。

1.5黑盒测试

黑盒测试是指：系统后台会准备若干测试数据，然后让提交的程序就跑，如果输出的答案与正确答案完全相同（字符串层面的比较） 就通过了黑盒测试，否则返回对应的错误。其中分为单点测试和多点测试。

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1.单点测试

所谓的单点测试就是系统会判断每组数组就是正确，如果通过这组数据就算通过了一组数据，获得对应的分数。PAT和洛谷都是采用的这种形式。这种情况下只需要保证一遍程序的执行就可以了。
举个例子：

#include
int main(){
	int a, b;
	scanf("%d %d", &a,&b);
	printf("%d\n",a + b);
	return 0;
}

这种就是执行完一组数据程序就会正常返回。

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2.多点测试

多点测试要求程序一次性运行完所有的数据，否则就是不通过。部分在线评测系统(codeup)采用这种方式。
对于多点测试我们需要知道什么时候程序输入结束。基本上有三种读取方式分别介绍。

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2.1while …EOF型
这种题一般不知名何时输入结束，我们就要利用结束符判断程序的结束。
当读到文件结束符的时候，scanf函数会返回EOF
所以我们可以这么写：

while(scanf("%d %d",&a,&b) != EOF){
	...
}

给个例子

#include
int main(){
	int a, b;
	while(scanf("%d %d", &a, &b) != EOF)
		printf("%d\n",a + b);
	return 0;
}

在我们平常测试的时候并不会触发EOF状态。因此如果想要在调试框内手动触发EOF，可以按Ctrl + Z 组合键，屏幕上会显示^Z，按Enter就可以结束了。

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2.2while…break型
这种适合当a、b都是0时结束输入

#include
int main(){
	int a, b;
	while(scanf("%d %d", &a, &b),a || b){
		printf("%d\n",a + b);
	}
	return 0;
}

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2.3while(T–)型
这种题目会在一开始给出数据的数量，标准模板如下：

#include
int main(){
	int T, a, b;
	scanf("%d", T);
	while(T--){
		scanf("%d %d", &a, &b);
		printf("%d\n",a + b);
	}
	return 0;
}

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再给一个要求两组数据之间有一个空行，最后一组数据后面没有空行

while(T--){
	int sum = 0;
	scanf("%d", &n);
	for(int i = 0;i < n;i++){
		scanf("%d", &a);
		sum += a;
	}
	printf("%d\n",sum);
	if(T > 0)	puts("");
}

最后要说明：

• 在多点测试中，每一次循环都要重置一下变量和数组，否则下一组数据来临的时候就不是初始状态了，一般使用memset和fill函数来进行。
• 根据要求灵活修改判断条件格式化输出（不要担心后面会有更多的练习）

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课后习题

今天的题目难度也不高，有点多，我写完会放题解，大家写完了可以在评论区打卡哟！题解我放评论区吧，这样不用修改文章。（大家有问题可以联系我，今天太晚了，题解可能会鸽两题 咕咕咕）

题目
2.8小节——C/C++快速入门->结构体(struct)的使用
2.10小节——C/C++快速入门->黑盒测试

题解：评论区见，置顶没有就是我没写完0.0，大佬们刷完打个卡