HJ18 识别有效的IP地址和掩码并进行分类统计，HJ39 判断两个IP是否属于同一子网【字符串,模拟】
描述
请解析IP地址和对应的掩码，进行分类识别。要求按照A/B/C/D/E类地址归类，不合法的地址和掩码单独归类。
所有的IP地址划分为 A,B,C,D,E五类
A类地址从1.0.0.0到126.255.255.255;
B类地址从128.0.0.0到191.255.255.255;
C类地址从192.0.0.0到223.255.255.255;
D类地址从224.0.0.0到239.255.255.255；
E类地址从240.0.0.0到255.255.255.255
私网IP范围是：
从10.0.0.0到10.255.255.255
从172.16.0.0到172.31.255.255
从192.168.0.0到192.168.255.255
子网掩码为二进制下前面是连续的1，然后全是0。（例如：255.255.255.32就是一个非法的掩码）
（注意二进制下全是1或者全是0均为非法子网掩码）
注意：
- 类似于
【0.*.*.*】和【127.*.*.*】的IP地址不属于上述输入的任意一类，也不属于不合法ip地址，计数时请忽略 - 私有IP地址和A,B,C,D,E类地址是不冲突的
输入描述：
多行字符串。每行一个IP地址和掩码，用~隔开。请参考帖子https://www.nowcoder.com/discuss/276处理循环输入的问题。
输出描述：
统计A、B、C、D、E、错误IP地址或错误掩码、私有IP的个数，之间以空格隔开。
示例1
输入：
10.70.44.68~255.254.255.0
1.0.0.1~255.0.0.0
192.168.0.2~255.255.255.0
19..0.~255.255.255.0
输出：
1 0 1 0 0 2 1
说明：
10.70.44.68~255.254.255.0的子网掩码非法，19..0.~255.255.255.0的IP地址非法，所以错误IP地址或错误掩码的计数为2；
1.0.0.1~255.0.0.0是无误的A类地址；
192.168.0.2~255.255.255.0是无误的C类地址且是私有IP；
所以最终的结果为1 0 1 0 0 2 1
示例2
输入：
0.201.56.50~255.255.111.255
127.201.56.50~255.255.111.255
输出：
0 0 0 0 0 0 0
说明：
类似于【0.*.*.*】和【127.*.*.*】的IP地址不属于上述输入的任意一类，也不属于不合法ip地址，计数时请忽略
解法 字符串+模拟
这道题需要详细整理思路。输出目标：统计A、B、C、D、E、错误IP地址、错误掩码、私有IP的个数。
需要注意的细节：
- 类似于
【0.*.*.*】和【127.*.*.*】的IP地址不属于上述输入的任意一类，也不属于不合法ip地址，计数时可以忽略 - 私有IP地址和A,B,C,D,E类地址是不冲突的，也就是说需要同时+1
- 如果子网掩码是非法的，则不再需要查看IP地址
- 全零【0.0.0.0】或者全一【255.255.255.255】的子网掩码也是非法的
因此思路如下：
- 按行读取输入，根据字符
~将IP地址与子网掩码分开 - 查看子网掩码是否合法。
- 合法，则继续检查IP地址
- 非法，则相应统计项+1，继续下一行的读入
- 查看IP地址是否合法
- 合法，查看IP地址属于哪一类，是否是私有ip地址；相应统计项+1
- 非法，相应统计项+1
具体来说：
- 判断IP地址是否合法，如果满足下列条件之一即为非法地址
- 数字段数不为4
- 存在空段，即【192…1.0】这种
- 某个段的数字大于255
- 判断子网掩码是否合法，如果满足下列条件之一即为非法掩码
- 不是一个合格的IP地址
- 在二进制下，不满足前面连续是1，然后全是0
- 在二进制下，全为0或全为1
- 如何判断一个掩码地址是不是满足前面连续是1，然后全是0？
- 将掩码地址转换为32位无符号整型，假设这个数为b。如果此时b为0，则为非法掩码
- 将b按位取反后+1。如果此时b为1，则b原来是二进制全1，非法掩码
- 如果b和b-1做按位与运算后为0，则说明是合法掩码，否则为非法掩码
- 特别地，对于
127.*.*.*这种不属于任一类的需要特判。
代码如下所示：
#include描述
IP地址是由4个0-255之间的整数构成的，用"."符号相连。二进制的IP地址格式有32位，例如：10000011，01101011，00000011，00011000;每八位用十进制表示就是131.107.3.24
子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据。子网掩码与IP地址结构相同，是32位二进制数，由1和0组成，且1和0分别连续，其中网络号部分全为“1”和主机号部分全为“0”。
你可以简单的认为子网掩码是一串连续的1和一串连续的0拼接而成的32位二进制数，左边部分都是1，右边部分都是0。
利用子网掩码可以判断两台主机是否在同一子网中。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码进行逻辑“与”运算（按位与/AND）后的结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。
示例：
IP 地址 192.168.0.1
子网掩码 255.255.255.0
转化为二进制进行运算：
IP 地址 11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算 11000000.10101000.00000000.00000000
转化为十进制后为：
192.168.0.0
IP 地址 192.168.0.254
子网掩码 255.255.255.0
转化为二进制进行运算：
IP 地址 11000000.10101000.00000000.11111110
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算 11000000.10101000.00000000.00000000
转化为十进制后为：
192.168.0.0
通过以上对两台计算机IP地址与子网掩码的AND运算后，我们可以看到它运算结果是一样的。均为192.168.0.0，所以这二台计算机可视为是同一子网络。
输入一个子网掩码以及两个ip地址，判断这两个ip地址是否是一个子网络。若IP地址或子网掩码格式非法则输出1，若IP1与IP2属于同一子网络输出0，若IP1与IP2不属于同一子网络输出2。
注:有效掩码与IP的性质为：
- 掩码与IP每一段在 0 - 255 之间
- 掩码的二进制字符串前缀为网络号，都由‘1’组成；后缀为主机号，都由’0’组成
输入描述：
3行输入，第1行是输入子网掩码、第2，3行是输入两个ip地址
题目的示例中给出了三组数据，但是在实际提交时，你的程序可以只处理一组数据（3行）。
输出描述：
若IP地址或子网掩码格式非法则输出1，若IP1与IP2属于同一子网络输出0，若IP1与IP2不属于同一子网络输出2
示例1
输入：
255.255.255.0
192.168.224.256
192.168.10.4
255.0.0.0
193.194.202.15
232.43.7.59
255.255.255.0
192.168.0.254
192.168.0.1
输出：
1
2
0
说明：
对于第一个例子:
255.255.255.0
192.168.224.256
192.168.10.4
其中IP:192.168.224.256不合法，输出1
对于第二个例子:
255.0.0.0
193.194.202.15
232.43.7.59
2个与运算之后，不在同一个子网，输出2
对于第三个例子，2个与运算之后，如题目描述所示，在同一个子网，输出0。
解法 字符串+模拟
这里只需要先判断掩码和IP是否合法，合法的话，将掩码和IP分别转为四个整数，分别按位与、并将位运算结果进行比较即可。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <sstream>
using namespace std;
string mask, ip1, ip2;
bool judgeIP(string ip) {
istringstream iss(ip);
vector<int> add;
string seg;
int j = 0;
while (getline(iss, seg, '.')) {
int t = stoi(seg);
if (++j > 4 || seg.empty() || t > 255 || t < 0)
return false;
}
return true;
}
bool isMask(string mask) {
istringstream iss(mask);
string seg;
unsigned b;
while (getline(iss, seg, '.')) b = (b << 8) + (stoi(seg));
if (b == 0 || ~b == 0) return false;
b = ~b + 1;
if ((b & (b - 1)) == 0) return true;
return false;
}
vector<int> toInt(string ip) {
istringstream iss(ip);
string seg;
vector<int> i;
while (getline(iss, seg, '.')) i.push_back(stoi(seg));
return i;
}
void maskProc(vector<int>& i, vector<int>& m) {
i[0] &= m[0], i[1] &= m[1], i[2] &= m[2], i[3] &= m[3];
}
int main() {
while (cin >> mask >> ip1 >> ip2) {
if (!judgeIP(mask) || !isMask(mask) || !judgeIP(ip1) || !judgeIP(ip2)) { // 不合法
cout << 1 << endl;
continue;
}
vector<int> &&i1 = toInt(ip1);
vector<int> &&i2 = toInt(ip2);
vector<int> &&m = toInt(mask);
maskProc(i1, m); maskProc(i2, m);
if (i1 == i2) printf("0\n");
else printf("2\n");
}
return 0;
}