在竞争性编程中高效地编写C/C++代码

竞争性编程是一种在给定时间内解决问题的编程比赛。在这种比赛中，编写高效的C/C++代码是至关重要的，因为它们可以帮助您在短时间内解决更多的问题。

以下是一些关于如何在竞争性编程中高效地编写C/C++代码的技巧：

1.保持代码简洁和清晰

在竞争性编程中，时间是金钱，因此您需要尽可能快地编写代码。但是，您不能牺牲代码的质量来获取速度。尽管保持代码简洁和清晰不一定会使您编写代码的速度更快，但它可以使您节省更多时间来阅读和调试代码。

以下是一些技巧来帮助您保持代码简洁和清晰：

• 使用有意义的变量名。
• 缩短循环变量名称。
• 将函数划分为更小的函数，每个函数都有一个特定的功能。
• 使用空格和缩进。
• 避免使用复杂的if-statements和嵌套循环。

2.使用快速的输入/输出方法

在竞争性编程中，您需要尽可能快地读取和输出数据。对于C/C++编程，以下快速的输入/输出方法很有效：

• 使用scanf和printf而不是cin和cout。

示例：

// 从标准输入读取两个整数
int a, b;
scanf("%d %d", &a, &b);

// 输出a和b的和
printf("%d\n", a + b);

• 使用getline而不是gets。

示例：

// 从标准输入读取一行字符串
string str;
getline(cin, str);

• 使用fast IO。

示例：

// 预处理宏定义
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma GCC optimize("O2")
#pragma GCC optimize("Ofast")
#pragma GCC optimize("unroll-loops")

// 使用快速输入/输出
static inline void read(int &x)
{
    int s = 0, c = getchar(), f = 1;
    while (c < '0' || c > '9')
    {
        if (c == '-')
            f = -1;
        c = getchar();
    }
    while (c >= '0' && c <= '9')
        s = (s << 1) + (s << 3) + (c ^ 48), c = getchar();
    x = s * f;
}

static inline void write(int x)
{
    if (x < 0)
        putchar('-'), x = -x;
    if (!x)
        return (void)putchar('0');
    static constexpr int MAXN = 1e5 + 10;
    static char s[MAXN];
    int top = 0;
    while (x)
        s[++top] = x % 10 + '0', x /= 10;
    for (int i = top; i >= 1; i--)
        putchar(s[i]);
}

3.使用快速的数据结构和算法

在竞争性编程中，时间复杂度和空间复杂度都很重要。因此，使用快速的数据结构和算法可以使您尽可能快地解决问题。

以下是一些快速数据结构和算法：

• 排序算法：快速排序和归并排序。
• 查找算法：二分查找和哈希表。
• 数组：使用数组来替代标准库数据结构，如vector。
• 栈：使用数组来实现栈，而不是使用标准库stack。
• 堆：使用数组来实现堆，而不是使用标准库priority_queue。

示例：

// 使用数组实现堆
int heap[100005], cnt = 0;

void push(int x)
{
    heap[++cnt] = x; // 插入一个元素
    int p = cnt;
    while (p > 1 && heap[p] > heap[p / 2])
        swap(heap[p], heap[p / 2]), p /= 2; // 向上调整
}

int pop()
{
    int ret = heap[1];
    heap[1] = heap[cnt--]; // 弹出根节点
    int p = 1;
    while (p * 2 <= cnt)
    {
        int nxt = p;
        if (heap[p * 2] > heap[nxt])
            nxt = p * 2;
        if (p * 2 + 1 <= cnt && heap[p * 2 + 1] > heap[nxt])
            nxt = p * 2 + 1;
        if (nxt != p)
            swap(heap[p], heap[nxt]), p = nxt; // 向下调整
        else
            break;
    }
    return ret;
}

4.进行常量折叠

常量折叠是一种将表达式优化为常量的技术。在C/C++中，常量折叠可以减少代码中的循环、if语句和表达式计算的数量，从而提高代码的速度。

以下是一些示例：

// 把两个常量相乘并将其存储在另一个常量中
const int kNumOfElements = kRows * kCols;

// 对于具有常量左侧和右侧的表达式，将它们合并为一个常量
const int kSum = 5 + 7;

// 使用constexpr将表达式计算为常量
constexpr int kWidth = (kMaxValue - kMinValue) / 2;

5.使用行内汇编

行内汇编是一种在C/C++代码中嵌入汇编代码的技术。在竞争性编程中，使用行内汇编可以优化某些性能关键代码的速度。

以下是一些示例：

// 将放置在edx和eax中的值相乘
int result;
asm("movl %1, %%eax; multl %%edx; movl %%eax, %0;" : "=r"(result) : "r"(a), "d"(b));

// 在ebx寄存器中得到当前时钟计数器值
unsigned int clock;
asm("rdtsc" : "=a"(clock));

总之，在竞争性编程中，高效地编写C/C++代码至关重要。减少代码和数据结构的复杂性、优化输入/输出、使用快速算法和数据结构、进行常量折叠和使用行内汇编可以使您的代码更快、更高效。