题目描述
给定 n 个(长整型范围内的)整数,要求输出从小到大排序后的结果。
本题旨在测试各种不同的排序算法在各种数据情况下的表现。各组测试数据特点如下:
- 数据1:只有1个元素;
- 数据2:11个不相同的整数,测试基本正确性;
- 数据3:103个随机整数;
- 数据4:104个随机整数;
- 数据5:105个随机整数;
- 数据6:105个顺序整数;
- 数据7:105个逆序整数;
- 数据8:105个基本有序的整数;
- 数据9:105个随机正整数,每个数字不超过1000。
输入格式:
输入第一行给出正整数 n(≤105),随后一行给出 n 个(长整型范围内的)整数,其间以空格分隔。
输出格式:
在一行中输出从小到大排序后的结果,数字间以 1 个空格分隔,行末不得有多余空格。
输入样例:
11 4 981 10 -17 0 -20 29 50 8 43 -5
输出样例:
-20 -17 -5 0 4 8 10 29 43 50 981
题目分析
题目是说给n个长整型范围内的整数,然后输出从小到大排序后的结果。看起来这个题目的测试数据有不同的情况,包括不同的数据量和不同特点的数据,比如有序、逆序、重复等等。所以我要选择一个高效的排序算法来处理这些情况。
首先,考虑时间复杂度。因为n可以达到1e5,也就是十万级别。这时候像冒泡排序、插入排序这样的O(n²)算法肯定是不行的,时间会超限。那应该选择更高效的算法,比如快速排序、归并排序或者堆排序,这些的平均时间复杂度是O(n log n)。或者还可以用C++标准库里的sort函数,这个函数通常是经过高度优化的,应该能处理各种情况。
然后,题目里的各种测试数据需要注意。比如数据6是顺序的,数据7是逆序的,数据8是基本有序的。这时候如果使用普通的快速排序,在已经有序的情况下可能会退化成O(n²)的时间复杂度。所以在这种情况下,可能需要选择一种优化的快速排序,比如三数取中或者随机化选择枢轴,或者改用归并排序。不过C++的sort函数在实现时应该已经考虑到了这些情况,比如使用introsort,结合了快速排序和堆排序,来避免最坏情况。所以可能直接使用sort函数是可行的。
那这样的话,用C++的sort函数应该可以应对所有的测试点。接下来需要处理输入输出的问题。
输入的时候,n的值可能很大,比如1e5,这时候如果用cin读取的话可能会比较慢,尤其是当输入量大的时候。为了提高输入效率,可以考虑使用更快的输入方法,比如用scanf或者用ios::sync_with_stdio(false)来关闭同步,加速cin的读取速度。
另外,输入的整数可能有负数,所以读取的时候需要注意处理符号。输出的时候要确保行末没有多余的空格,所以可能需要先输出第一个元素,然后后面的元素前面加空格。
那具体来说,步骤如下:
1. 读取n的值。
2. 读取n个整数,存储到一个数组中。
3. 对这个数组进行排序。
4. 输出排序后的结果,每个数之间用空格分隔,行末不能有空格。
关于输入的方法,例如:
当n是1e5的时候,用cin可能会比较慢,特别是当默认情况下C++的cin和stdio是同步的。所以可以取消同步,加快速度。通常的做法是在main函数开头添加:
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
这样可以提高cin的读取速度。不过需要注意的是,一旦这样做了,就不能再混用C的输入函数如scanf等,否则会出现问题。
然后,读取数组的时候,可以用vector<int>来存储,或者用动态数组。例如:
vector<long long> arr(n);
for (int i=0; i<n; i++) {
cin >> arr[i];
}
或者用数组的话,可能更高效,但vector更方便,特别是当n很大的时候,动态分配内存可能更灵活。
然后排序的时候直接调用sort函数:
sort(arr.begin(), arr.end());
然后输出的时候需要注意格式。比如第一个元素单独输出,后面的元素前面加一个空格。或者遍历数组,每个元素后面加空格,但最后一个元素不加。例如:
for (int i=0; i<n; i++) {
if (i>0) cout << " ";
cout << arr[i];
}
cout << endl;
这样处理的话,无论n是0还是其他情况都不会有问题。不过题目中n>=1吗?看题目描述,输入样例中的n是11,所以可能n>=1。所以不需要处理n为0的情况。
接下来,要考虑数据范围的问题。题目中的整数是长整型范围内,所以应该用long long类型存储,而不是int。因为比如输入可能有超过int范围的数值。例如,在C++中,int的范围通常是-2^31到2^31-1,而long long的范围更大。所以必须使用long long类型。
所以,数组应该定义为vector<long long>。
那综合以上分析,代码的大体结构应该是:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main() {
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
int n;
cin >> n;
vector<long long> arr(n);
for (int i=0; i<n; i++) {
cin >> arr[i];
}
sort(arr.begin(), arr.end());
for (int i=0; i<n; i++) {
if (i != 0) {
cout << " ";
}
cout << arr[i];
}
cout << endl;
return 0;
}
这样应该就可以解决问题了。但需要考虑特殊情况,比如当n=0的时候怎么办?不过题目里给出的输入样例中的n是11,而且题目中输入的n是正整数,所以n>=1。所以代码中不需要处理n=0的情况。
另外,关于数据量较大的测试点,比如数据5到数据9都是1e5个元素,这时候输入输出的效率就变得非常重要。使用上述的优化方法应该可以满足时间要求。比如,关闭同步后的cin比默认情况下更快,而用vector存储数据不会有问题,sort的时间复杂度是O(n log n),对于1e5来说,这个时间应该在允许范围内。
总结,这道题的正确做法是使用快速输入输出优化,读取所有数据到vector中,然后调用标准库的sort函数进行排序,然后按格式输出。
代码实现
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // 包含sort函数
using namespace std;
int main() {
// 关闭同步,加速输入输出
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
int n;
cin >> n;
vector<long long> arr(n); // 存储长整型数据
for (int i = 0; i < n; ++i) {
cin >> arr[i];
}
// 使用标准库的sort函数进行排序,默认升序
sort(arr.begin(), arr.end());
// 输出结果,控制格式
for (int i = 0; i < n; ++i) {
if (i != 0) {
cout << " ";
}
cout << arr[i];
}
cout << endl;
return 0;
}
代码解释
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输入输出优化:
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ios::sync_with_stdio(false);
和cin.tie(nullptr);
用于关闭C++标准流与C标准流的同步,加快输入输出速度。
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读取输入:
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使用
vector<long long>
存储输入的整数,确保能够处理长整型范围内的数值。 -
循环读取n个整数到数组中。
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排序处理:
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使用
sort(arr.begin(), arr.end());
对数组进行升序排序。该函数在C++标准库中实现高效,适用于各种数据分布。
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输出结果:
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遍历排序后的数组,按格式输出每个元素。第一个元素直接输出,后续每个元素前添加一个空格,确保行末无多余空格。
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