子网掩码c++AC代码

<think>我们要求的是子网掩码的C++AC代码。通常，子网掩码问题可能涉及判断IP地址与子网掩码的合法性，或者计算网络地址、广播地址等。但是，由于问题描述比较简略，我假设一个常见的问题场景：给定一个IP地址和子网掩码，要求计算网络地址和广播地址，并判断IP地址是否合法以及子网掩码是否合法。不过，更常见的一个问题是：给定一个子网掩码（可能是点分十进制形式或CIDR形式），我们需要验证其合法性，并可能进行一些转换。这里，我考虑一个具体问题：输入一个子网掩码（点分十进制格式），判断它是否是一个有效的子网掩码。有效的子网掩码满足：是连续的1然后连续的0，且1和0之间没有间隔。例如：255.255.255.0->有效255.255.0.0->有效255.255.255.224->有效（二进制为11111111.11111111.11111111.11100000）255.0.255.0->无效（因为1不连续，中间有0隔开）步骤：1.将点分十进制的子网掩码字符串转换为4个整数。2.将这4个整数转换为一个32位的二进制数（每个整数对应8位）。3.检查这个二进制数是否满足前面全是1（可以没有1，即全0），然后全是0（可以没有0，即全1）。注意，全0和全1也是合法的子网掩码（虽然实际中很少用全1，但规范上允许全1，即255.255.255.255）。4.但是，注意，子网掩码不能有间隔，即不能出现1后面有0然后又出现1的情况。另一种思路：将4个整数拼接成一个32位整数，然后检查这个整数是否满足：它和它+1的按位或结果等于全1（即0xFFFFFFFF）？但是这种方法只适用于连续的1后面是连续的0，且不能有间隔。更直接的方法：将32位二进制表示出来，然后找到第一个0出现的位置，之后的位置就不应该再出现1。具体步骤：-将四个整数合并为一个32位整数：mask=(a<<24)|(b<<16)|(c<<8)|d;-然后，将这个32位整数取反，得到neg_mask=~mask;（注意，在无符号整数中取反）-那么，如果neg_mask是0，则mask是全1，合法。-否则，检查neg_mask是否是一个连续的1的二进制数（即neg_mask+1是2的幂）。因为如果mask是连续的1后面连续的0，那么取反后就是连续的0后面连续的1，那么neg_mask+1就会变成一个2的幂（例如：000111+1=001000，即2的幂）。但是注意，这里我们要求连续的0后面是连续的1，所以取反后的neg_mask必须是连续的1（即形如000...111）。而连续的1的二进制数加1后一定是2的幂（即只有一个1）。但是，有一个特殊情况：全0的子网掩码（虽然实际不用，但规范上允许？）实际上，按照标准，全0是不合法的，因为子网掩码至少需要有一个网络位。同样，全1也是合法的（表示只有一个主机，即主机地址由32位指定）。但在实际中，全0和全1的子网掩码在CIDR中是不使用的，但题目中有时要求按照连续1和0来判断，所以全0和全1都算连续，因此合法。但是，按照上述方法：全0：mask=0，取反neg_mask=0xFFFFFFFF，然后neg_mask+1=0，0不是2的幂（除了0，但0不是2的幂），所以我们需要排除全0？实际上，全0时，neg_mask=0xFFFFFFFF，那么neg_mask+1=0，然后我们判断neg_mask+1是否为2的幂？2的幂是指1,2,4,...，0不是。因此全0会被判为非法？但规范上，全0是不合法的子网掩码。实际上，根据RFC，子网掩码必须是由连续的1和连续的0组成，且至少要有两个1（即不能全0）？但全1（32个1）是允许的（作为主机路由）。然而，在实际问题中，我们通常要求子网掩码不能全0（因为全0没有网络位），也不能全1（因为全1没有主机位，但实际上全1是合法的，比如在/32的掩码中）。所以，我们需要明确题目要求。这里，我们按照以下标准：-合法的子网掩码：连续的1（至少1个）后面是连续的0（至少1个）？或者也可以是全1（没有0）？或者全0（没有1）？实际上，全0和全1都是边界情况。但是，RFC950规定：全0和全1的子网是不使用的（因为全0的子网与网络地址冲突，全1的广播地址与子网的广播地址冲突）。但是，子网掩码本身可以全1（即255.255.255.255），这是合法的，表示单个主机地址。而全0的子网掩码（0.0.0.0）也是合法的，表示默认路由（但通常不作为子网掩码用于划分网络）。因此，在验证子网掩码的连续性时，我们允许全0和全1。但是，我们还需要注意，子网掩码的连续1不能中断。算法步骤（使用32位无符号整数）：1.将点分十进制转换为32位无符号整数（假设为mask）。2.如果mask为0，则合法（或者不合法？根据题目，如果题目要求至少有一个1，则非法；否则合法）。这里我们按照连续即合法，所以全0合法？但实际上，全0的二进制是连续的0，也是连续的。同样，全1也是连续的1。3.取反得到neg_mask=~mask（注意使用无符号整数）。4.然后判断neg_mask是否为0？如果是0，则mask是全1，合法。5.否则，我们检查neg_mask+1是否是2的幂。即(neg_mask&(neg_mask+1))==0？如果是，则说明neg_mask是连续的1（后面可能有0，但实际上neg_mask是取反后的，所以原mask是连续的1后面连续的0，而取反后是连续的0后面连续的1，所以neg_mask应该是连续的1，且neg_mask+1会使得进位变成2的幂，并且neg_mask的二进制表示中1是连续的且没有间隔）。但是，注意：如果neg_mask是连续的1，那么neg_mask+1将得到一个2的幂（例如：00111111+1=01000000，而00111111和01000000按位与为0）。所以，我们可以这样判断：如果(neg_mask&(neg_mask+1))==0，那么neg_mask就是连续的1，从而mask是合法的。但是，全0的情况：mask=0，neg_mask=0xFFFFFFFF，neg_mask+1=0，那么neg_mask&(neg_mask+1)就是0xFFFFFFFF&0=0，所以会判断为合法。同样，全1：neg_mask=0，跳过第4步，直接合法。所以，这个算法可以同时处理全0和全1。但是，注意：还有一种情况，如果mask是0x80000000（即10000000...0），那么neg_mask=0x7FFFFFFF（01111111...1），然后neg_mask+1=0x80000000，那么neg_mask&(neg_mask+1)=0x7FFFFFFF&0x80000000=0，所以也是合法的。但实际上，这个掩码是128.0.0.0，它是合法的（虽然实际中很少用，但连续1在第一位，后面都是0）。因此，我们按照这个算法来写。但是，注意：点分十进制转换时，要验证每个数字在0-255之间。所以，整个程序步骤：1.输入一个字符串（点分十进制格式）。2.用sscanf或者字符串分割得到四个整数（a,b,c,d）。3.检查每个整数是否在0-255之间，不在则非法。4.将四个整数组合成一个32位无符号整数：mask=(a<<24)|(b<<16)|(c<<8)|d;5.如果mask为0xFFFFFFFF（全1）或者0（全0），则合法？等等，我们上面的算法已经可以处理全0和全1，所以不需要单独判断。6.计算neg_mask=~mask;（注意：在C++中，对无符号整数取反）7.如果neg_mask==0，则说明mask是全1，合法。8.否则，检查(neg_mask&(neg_mask+1))==0是否成立。如果成立，则合法；否则非法。但是，注意：当neg_mask+1溢出时？因为neg_mask是32位无符号整数，neg_mask+1如果等于0（即neg_mask=0xFFFFFFFF），那么0xFFFFFFFF+1=0，然后neg_mask&0=0，所以成立，合法。所以全0的情况（mask=0）也会被判断为合法。因此，我们这样写。但是，题目中可能要求子网掩码不能全0（比如一些题目要求），那么我们在判断时，可以额外排除全0的情况。这里，我们按照题目要求，如果题目要求全0不合法，我们可以在最后判断中排除，或者题目没有说明，我们就按照连续即合法。下面，我们写一个函数，输入一个字符串，输出该子网掩码是否合法（连续1和0，且无间隔，允许全0和全1）。另外，还有一种情况：子网掩码的连续1必须在前面，连续0在后面，不能颠倒。所以我们的算法已经保证了（因为取反后是连续的0后面连续的1，然后判断取反后的连续1）。代码实现：注意：输入可能是无效的格式（比如不是四个部分，或者数字超出范围，或者包含非数字字符）。我们这里假设输入是字符串，格式为"a.b.c.d"。下面给出C++代码，并尽量考虑错误处理。但是，题目要求是AC代码，意味着要通过测试用例，所以我们需要严格按照题目描述。由于题目描述没有具体说明，这里按照常规判断。如果题目要求不同，比如不允许全0或全1，那么我们可以额外判断。由于问题描述是“子网掩码c++AC代码”，我猜测可能是某个OJ题目，但题目描述没有给出，所以这里给出一个常见的判断子网掩码合法性的代码。下面代码实现判断子网掩码字符串是否合法（连续且无间隔，且每个数字在0-255之间）。代码：</think>以下是一个用于验证子网掩码合法性的 C++ 实现代码，该代码严格遵循子网掩码的规范要求：必须是连续的二进制 `1` 后跟连续的 `0`，且每个部分在 0~255 范围内。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <cctype> #include <sstream> #include <climits> using namespace std; bool isValidSubnetMask(const string& maskStr) { // 1. 检查格式是否为 a.b.c.d vector<int> parts; stringstream ss(maskStr); string part; while (getline(ss, part, '.')) { // 检查每段是否为纯数字 for (char c : part) { if (!isdigit(c)) return false; } // 转换为整数并检查范围 int num = stoi(part); if (num < 0 || num > 255) return false; parts.push_back(num); } if (parts.size() != 4) return false; // 2. 组合32位二进制数 unsigned int mask = 0; for (int i = 0; i < 4; ++i) { mask = (mask << 8) | parts[i]; } // 3. 检查全0或全1的特殊情况 if (mask == 0 || mask == 0xFFFFFFFF) { return true; // 全0(0.0.0.0)和全1(255.255.255.255)是合法的 } // 4. 核心算法：检查连续1后跟连续0 // 取反后，合法的掩码会变成连续0后跟连续1 unsigned int inverted = ~mask; // 关键检查: 取反值+1 必须是2的幂(即只能有一个1) return (inverted & (inverted + 1)) == 0; } int main() { vector<string> testCases = { "255.255.255.0", // 合法: 连续24个1 "255.255.0.0", // 合法: 连续16个1 "255.255.255.252", // 合法: 连续30个1 "0.0.0.0", // 合法: 全0 "255.255.255.255", // 合法: 全1 "255.0.255.0", // 非法: 1不连续 "192.168.1.1", // 非法: 不是掩码格式 "255.128.0.0", // 非法: 10000000后应全0但出现1 "256.0.0.0", // 非法: 数字越界 "255.255.255" // 非法: 只有3段 }; for (const auto& test : testCases) { cout << test << " : " << (isValidSubnetMask(test) ? "VALID" : "INVALID") << endl; } return 0; } ``` ### 代码解释： 1. **格式验证**： - 使用 `stringstream` 分割 IP 字符串 - 检查每段是否为 0~255 的整数 - 确保有四段数字（a.b.c.d 格式） 2. **二进制组合**： - 将四个 8 位整数组合成 32 位无符号整数 - 示例：`255.255.255.0` → `11111111 11111111 11111111 00000000` 3. **特殊值处理**： - 全 0 (`0.0.0.0`) 和全 1 (`255.255.255.255`) 被视为合法 4. **连续性验证（核心算法）**： - **取反操作**：`~mask` 使原掩码的 `0` 变 `1`，`1` 变 `0` - **关键检查**：`(inverted & (inverted + 1)) == 0` - 原理：合法的取反值应是连续 `0` 后跟连续 `1`（如 `000...111`） - 当 `inverted + 1` 会进位产生 `2` 的幂（如 `00100000`） - 此时 `inverted & (inverted + 1) = 0` 成立 5. **测试用例**： - 包含合法/非法掩码的各种边界情况 - 输出验证结果（VALID/INVALID） ### 算法复杂度： - **时间复杂度**：O(1)，固定处理 4 段数字 - **空间复杂度**：O(1)，仅使用固定内存