华为机试HJ39：判断两个IP是否属于同一子网

Posted 2021-09-04 翟天保Steven

题目描述：

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，其中网络号部分全为“1”和主机号部分全为“0”。利用子网掩码可以判断两台主机是否中同一子网中。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”后的结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。

示例：
I P 地址　 192.168.0.1
子网掩码　 255.255.255.0

转化为二进制进行运算：

I P 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

I P 地址　 192.168.0.254
子网掩码　 255.255.255.0
转化为二进制进行运算：

I P 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：
1. 掩码与IP每一段在 0 - 255 之间
2. 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：

多组输入，一组3行，第1行是输入子网掩码、第2，3行是输入两个ip地址

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：

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

解题思路：

定义一个ip转数字函数，将ip的点符号置空，并依次将ip地址的十进制数放置在ips容器中，分析容器尺寸和十进制数范围，判断地址是否正确；通过位操作将四个十进制数构成一个32位无符号数，比如11000000101010000000000011111110，存储为unsigned int类型，也就是无符号int型；当输入的ip是子网掩码时（用isMask判断），还需将32位无符号型数字用bitset<32>转为string类型，判断出现0后是否又出现了1，若出现了则不符合题目第二点要求。

主函数中，通过上述定义的函数进行判断，若三个地址有不符合要求的，返回1；若均符合要求，再判断两个ip和掩码AND运算后是否一致，若一致返回0，否则返回2。

测试代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <sstream>
#include <bitset>

using namespace std;

bool IpToNum(string &ip,unsigned int &num,bool isMask)
{
    for(auto &c : ip)
    {
        if(c == '.')
            c = ' ';
    }
    stringstream ss(ip);
    vector<int> ips;
    unsigned int n = 0;
    while(ss >> n)
    {
        ips.push_back(n);
    }
    if(ips.size() != 4)
    {
        return false;
    }
    for(auto i : ips)
    {
        if(i > 255 || i < 0)
        {
            return false;
        }
    }
    num = ips[0] << 24 | ips[1] << 16 |ips[2] << 8 | ips[3] << 0;//组合成32位无符号数
    if(isMask)
    {
        bitset<32> t(num);
        string st=t.to_string();
        bool isZero=false;
        for(int i=0;i<st.length();++i)
        {
            if(isZero)
                if(st[i]=='1')
                    return false;
            if(st[i]=='0')
                isZero=true;
        }
    }
    return true;
}
int main()
{
    string mask, ip1, ip2;
    while(cin >> mask >> ip1 >> ip2)
    {
        unsigned int num1, num2, masknum;
        if(IpToNum(ip1, num1,false) && IpToNum(ip2, num2,false) && IpToNum(mask, masknum,true))//格式是否正确
        {
            if((num1 & masknum) == (num2 & masknum))//是否属同一子网
            {
                cout << "0" << endl;
            }
            else
            {
                cout << "2" << endl;
            }
        }
        else
        {
            cout << "1" << endl;
        }
    }
}