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这是我在 HackerRank 上研究此问题的解决方案时遇到的问题。它基本上归结为以下内容:给定一个数组 A 和一个整数 K,问题要求您找到大小为 K 的 A 的每个连续子数组的最大值。还有一些额外的东西(对于每个测试用例,这个问题发生 T次,并且必须从输入中读取才能获得 A),但这就是它的要点。

该站点会检查您的答案是否足够有效,即使您的代码最终产生了正确的输出,提交也可能由于超时而失败。现在,当您第一次进入代码区域时,有一些预定义的代码供您使用:

#include <iostream>
#include <deque> 
using namespace std;

void printKMax(int arr[], int n, int k){
    //Write your code here.
}

int main(){

    int t;
    cin >> t;
    while(t>0) {
        int n,k;
        cin >> n >> k;
        int i;
        int arr[n];
        for(i=0;i<n;i++)
            cin >> arr[i];
        printKMax(arr, n, k);
        t--;
    }
    return 0;
}

一切都很好,该网站已经为您的利益处理了输入,并为您指明了模块化方法。您所要做的实际上是解决连续子数组问题;我使用以下函数完成了它,它通过了所有测试用例:

void printKMax(int arr[], int n, int k){
    // Queue will store up to k elements (moving window)
    // Elements stored will be indices of the array. Indices allow to compare with loop iterator for removal of oldest element as window moves
    // Most recent elements are pushed to the back (so they take longer to be popped)
    std::deque<int> Q(k); 

    // Iterate over the first window
    int i; 
    for (i = 0; i < k; ++i) { 
        // A new element (arr[i]) to be added at the back invalidates all elements added before it that are no greater (if they are smaller, they cannot be a maximum; if they are equal, the new element is more recent). Those elements are popped
        // This guarantees that the values corresponding to Q's indices will be increasing (strictly) from back to front. In particular, the front will be the maximum
        while ((!Q.empty()) && arr[i] >= arr[Q.back()]) 
            Q.pop_back();
        Q.push_back(i); 
    }

    // Iterate, letting the window move
    for (; i < n; ++i) { 
        // Print the largest element (window has not moved yet), followed by a space
        cout << arr[Q.front()] << " "; 

        // Use indices to determine if oldest element has gone out of the window
        if (Q.front() <= i - k) Q.pop_front();

        // Add new element, like before
        while ((!Q.empty()) && arr[i] >= arr[Q.back()]) 
            Q.pop_back(); 
        Q.push_back(i); 
    } 

    // Print the maximum element of last window, and end the line 
    cout << arr[Q.front()] << endl; 
}

然而,回想起来,我认为我可以(稍微?)做得更好。对于每个测试用例,main 中的输入处理循环 n 次以填充数组 arr,然后 printKMax 也依次循环 n 次以创建和滑动移动窗口。我想我可以将它们组合成一个循环,我想这应该更有效。我用下面的代码做到了,这和以前基本相同,但是将 printKMax 合并了 main.js 中。这次我将省略评论。

int main(){

    int t;
    cin >> t;
    while(t>0) {
        int i = 0, n, k;
        cin >> n >> k;
        int arr[n];

        std::deque<int> Q(k);

        for (; i < k; ++i) {
            cin >> arr[i];
            while ((!Q.empty()) && arr[i] >= arr[Q.back()]) 
                Q.pop_back();
            Q.push_back(i); 
        }

        for (; i < n; ++i) {
            cout << arr[Q.front()] << " "; 

            if (Q.front() <= i - k) Q.pop_front();

            cin >> arr[i];
            while ((!Q.empty()) && arr[i] >= arr[Q.back()]) 
                Q.pop_back(); 
            Q.push_back(i); 
        } 

        cout << arr[Q.front()] << endl;

        t--;
        }
    return 0;
}

然而,这一次,除了最简单的测试用例之外,代码都失败了,在每种情况下,由于时间限制。

我知道在实践中模块化是好的,但在这一点上,我的兴趣比其他任何事情都更“学术”。关于实际程序,我是否缺少某些东西,或者这与我不知道的幕后运行方式有关?


编辑:正如 PaulMcKenzie 所建议的,我使用 g++ 来运行程序的两个版本,使用失败的测试用例之一作为输入。两者都运行良好并产生了相同的输出,但一个printKMax运行了 3.97 秒,而一个没有运行了 5.44 秒。大约需要 37% 的时间。

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2 回答 2

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您的第二个版本较慢,因为您将输入和输出交错。

读取cin会导致任何缓冲的输出cout首先被刷新。这个想法是有一个用户需要看到你的提示。

由于每次测试都在读取和写入之间切换多次,导致写入控制台的 I/O 操作很多,速度不是那么快。

请参阅:https ://www.geeksforgeeks.org/fast-io-for-competitive-programming/和https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ios/tie

你可以用cin.tie(NULL);

于 2020-02-19T17:44:26.253 回答
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“去模块化”版本运行缓慢的原因之一是循环中有更多的 I/O。从 C++ 标准:

读取由 volatile glvalue (6.10) 指定的对象、修改对象、调用库 I/O 函数或调用执行任何这些操作的函数都是副作用,它们是执行环境状态的变化。

调用 I/O 函数后,代码必须从内存中重新加载对象(除非对象根本不必存储在内存中,例如地址没有泄漏的局部变量)。请注意,任何在编译时定义不可用的函数都被视为调用 I/O 函数。

为了提高反模块化版本的性能,不要在其中做任何 I/O。而是将结果存储到另一个数组int results[k];中并稍后打印该数组。


另一个问题是,默认情况下std::cin,并且std::cout位于sync_with_stdio

实际上,这意味着同步的 C++ 流是无缓冲的,并且 C++ 流上的每个 I/O 操作都会立即应用于相应的 C 流的缓冲区。

尝试调用std::cin.sync_with_stdio(false);and std::cout.sync_with_stdio(false);- 这会使 C++ I/O 更快。

于 2020-02-19T17:28:12.823 回答