浅谈刷算法题时遇到运行超时异常的解决办法

文章目录

一、背景介绍
二、解决办法
- 2.1 C/C++ 语言
- 2.2 Java 语言
- - 2.2.1 ACM模式下 Java的I/O原理
三、模板详情

一、背景介绍

最近在牛客、leetcode 刷算法题时发现一个奇怪的问题，明明解题思路、所用算法与题解一致，并且在本地IDE运行是通过的，但是在牛客、leetcode 却没办法AC，出现一个叫做运行超时的异常。通过查阅资料、反复验证之后，找出了一个有效的解决办法。
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二、解决办法

2.1 C/C++ 语言

针对使用 C/C++ 语言刷算法题遇到运行超时异常问题的同学，可以将输入/输出换成 scanf/printf，此时极大概率就能通过

2.2 Java 语言

针对使用 Java 语言刷算法题时遇到运行超时异常问题的同学，就比较麻烦了，需要速记牢背一个 Java快速 IO 的模板，牢记这个模板之前我们需要先了解牛客、leetcode 在刷算法题时给我们提供的 ACM模式进行编程时（一般会给出两种模式进行编写代码，1、核心代码模式，即给出一个函数/方法，在此函数里书写题目的解决逻辑即可。2、ACM模式：给出Main类、main方法，其他没给出，需要书写解题时需用到的全部代码，包括引入的包名，都需要自己手动书写。一般工作时笔试中，做编程题时，给出的都是ACM模式），其进行I/O的流程。

2.2.1 ACM模式下 Java的I/O原理

对于 ACM模式下，Java 进行 I/O的流程:
输入情况下(Java 使用 new Scanner(System.in) 进行输入数据)：
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输出情况下(Java 使用 System.out 进行输出数据)：

从上述ACM模式下进行输入输出的原理图中，我们就能清楚知道使用 Java 自带的 Scanner / System.out 进行输入输出时，每次输入/输出都需要访问I/O设备，但访问一次I/O设备又是很慢的，因此代码量庞大的情况下，就会出现运行超时异常问题。

Java 快速 I/O 模板：

import java.util.*;
import java.io.*;public class Main
{public static PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out)));public static Read in = new Read();public static void main(String[] args) throws IOException{// 写代码out.close();}
}class Read // 自定义快速读入
{StringTokenizer st = new StringTokenizer("");BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String next() throws IOException {while(!st.hasMoreTokens()){st = new StringTokenizer(bf.readLine());}return st.nextToken();}String nextLine() throws IOException {return bf.readLine();}int nextInt() throws IOException {return Integer.parseInt(next());}long nextLong() throws IOException {return Long.parseLong(next());}double nextDouble() throws IOException {return Double.parseDouble(next());}float nextFloat() throws IOException{return Float.parseFloat(next());}
}

希望使用 Java 作为主编程语言的同学能够牢记这个快速读写模板，不仅仅是我们日常在牛客、leetcode 上进行刷题会用到，真正在找工作，进入笔试阶段书写编程题时，我们更会用到。所以这个模板必须要熟记于心，并且能够在3分钟内默写出来是最好的。

三、模板详情

可能有同学不清楚这个模板中的代码原理，我在这里简单解释一下，方便大家弄清原理后，更快速的记住这个模板。

1、首先，输出时，我们在模板中使用字符流BufferedWriter 代替字节流System.out 进行输出数据。
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我们将原来的输出字节流 System.out 使用输出字符流 BufferedWriter 代替，这是因为字符流自带内存缓冲区，此时就会将存储在I/O设备文件中的数据移到字符流自带的内存缓冲区里，每次输出时就在这个字符缓冲区内放数据，当不再进行输出时，一次性将数据放到 I/O设备的文件上即可。由于访问内存比访问I/O设备要快得多，同时，最后只需要访问一次I/O设备，这大大加快了写入的速度，造成运行超时异常的概率大大降低。同时再在 BufferedWriter 上封装一层 PrintWriter，是由于 PrintWriter类中的输出形式与原来的输出形式一致，都是 print/printf，此时输出时就可以使用 print/println 进行输出，不至于突然使用陌生的输出而出现陌生/不适应/不顺手的情况。当然，最后是否封装 printWriter 这一层都行，看自己的使用习惯。

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2、使用字符流 BufferedReader 代替字节流 System.in 进行输入数据。

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我们自定义了一个 Read 类，通过这个类，实现原来输入时使用 Scanner.in 类中的所有nextxx()方法。在这个 Read 类中，首先定义了一个 StringTokenizer 类型的 st 对象，使用 StringTokenizer 类的构造方法，传入了一个空字符串，因此此时的 st 对象是一个空字符串。
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然后又定义了一个 BufferedReader 类，使用字符流替代字节流，这里的原理跟上面输出使用的 BufferedWriter 原理都是一样的，他们都自带内存缓冲区，那么此时使用 nextxx() 方法进行输入数据时，会直接从内存缓冲区中拿取数据，同样的，访问内存的速度远比于访问I/O的速度要快得多，此时发生运行超时异常的概率就会大大降低。
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