OI常用读入方式效率测试

Posted 2020-10-01

我来填坑了。

这次我用自己写的测试读入的程序来分别测试cin（不关闭流同步），scanf和读入优化的效率差别。

 

我们分别对三个阶段的数据量n进行测试，通过时间比对来观察性能的差异。

1. n = 10²时
2. n = 10⁴时
   
3. n = 10⁵时

 

为了保证测试准确并且减小偶然误差，本次测试的所有数据均为随机数。

对于每一个数据量连续测试五组不同的随机数，取平均值作为参考。

 

随机数生成器：

 1 #include<cstdio>
 2 #include<ctime>
 3 #include<cstdlib> 
 4 #define random(x) (rand()%x)
 5 const int n = 100;
 6 int main(){
 7     freopen("testdata.in","w",stdout);
 8     srand((unsigned int)time(0));    
 9     for (int i = 0;i < n;i++)
10         printf("%d\\n",random(RAND_MAX)*random(RAND_MAX));
11     return 0;
12 }

一号选手cin：

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<ctime>
 4 using namespace std;
 5 const int n = 100;
 6 int x;
 7 int main(){
 8     freopen("testdata.in","r",stdin);
 9     clock_t st,ed;
10     st = clock();
11     for (int i = 0;i < n;i++)
12         cin >> x;
13     ed = clock();
14     printf("%fseconds",(double)(ed-st)/CLOCKS_PER_SEC);
15     return 0;
16 }

 

二号选手scanf：

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<ctime>
 4 using namespace std;
 5 const int n = 100;
 6 int x;
 7 int main(){
 8     freopen("testdata.in","r",stdin);
 9     clock_t st,ed;
10     st = clock();
11     for (int i = 0;i < n;i++)
12         scanf("%d",&x);
13     ed = clock();
14     printf("%fseconds",(double)(ed-st)/CLOCKS_PER_SEC);
15     return 0;
16 }

 

三号选手读入优化：

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<ctime>
 4 using namespace std;
 5 const int n = 100;
 6 int x;
 7 inline int read(){
 8     int num = 0;
 9     char c;
10     bool flag = false;
11     while ((c = getchar()) == \' \' || c == \'\\n\' || c == \'\\r\');
12         if (c == \'-\') flag = true;
13     else
14         num = c - \'0\';
15     while (isdigit(c = getchar()))
16     num = num * 10 + c - \'0\';
17     return (flag ? -1 : 1) * num;
18 }
19 
20 int main(){
21     freopen("testdata.in","r",stdin);
22     clock_t st,ed;
23     st = clock();
24     for (int i = 0;i < n;i++)
25         x = read();
26     ed = clock();
27     printf("%fseconds",(double)(ed-st)/CLOCKS_PER_SEC);
28     return 0;
29 }

进行测试。结果如下表

 

 在n = 100的数据量下，表现的都还不错，那么n = 10^4的时候将会如何呢？

 

 

 

 

 虽然这样的时间差肉眼很难分辨，但是差距还是的确存在的。

读入优化占据上风，拿到了平均0.0128s的成绩。scanf也不甘示弱，平均读入时间有0.0374s。但cin就比较惨了，只有0.0688s。

很清楚的可以看出，三种读入方式已经开始有了差别。

那么在数据量较大的10^5，三种读入方式会有怎样的表现呢？

 测试发现

 

 至此，三种读入方式的速度差异已见分晓。

scanf平均0.384s，比读入优化的0.142s慢了一些。

cin这个时候已经gg了，0.7344s，如果是单点时限1s的题，光读入就会耗掉超过七成的时间。如果算法不够优，可能就会TLE。

 

即使数据量很大，读入优化也是还能保证到能在很短时间内读取大量数据，所以可以说是当之无愧的“黑科技”了。

今天比较晚了，本来还想简要提一下scanf和cin 的原理并且分析速度慢的原因的，看来只能放在以后了。

明天更新夏令营Day4知识点整理。