在上篇文章 中，我们简单地提到过使用freopen的方式进行文件的输入输出，这篇文章我们再介绍一下其他几种文件的输入输出方式，接着再谈谈如何构造数据检测程序是否正确。

一、 文件输入输出

1、标准输入输出

我们最常接触到的程序的输入输出，是直接在命令行窗口（Dos窗口）进行输入输出的，也可以直接地理解为，需要我们在命令行中用键盘输入，同时结果也在命令行中显示的方式。这样的一种方式，我们称之为标准输入输出。

标准输入输出

标准输入输出的优缺点都很明显，优点是简单方便，直观；缺点是需要手工操作，对于复杂数据比较麻烦，难以批量处理数据。在NOIP/NOI或ACM比赛中，因为涉及到的程序、输入数据特别多，因此不可能使用标准输入输出进行校验和评分，因此标准输入输出一般都是用于自己调试数据时使用，在比赛中都是需要使用文件输入输出。下面将介绍几种常用的文件输入输出方式。

2、freopen文件输入输出

这是使用了文件的重定向方式，C++利用freopen函数将stdin和stdout重新定向到相关的文件，使原来的标准输入输出变成了文件输入输出。也就是说，如果之前我们有一段已经用标准输入输出的代码，我们并不需要更改任何代码，只需要在原来的基础上加上freopen语句，重新定向一下就可以了，因此这是一种非常简单、快捷的方式。

// 假设输入文件是input.in，输出文件是output.out，同时需要注意的是OI比赛中要求文件名不能带目录，即要求输入文件应该与源代码在同一目录下

freopen("input.in", "r", stdin);        // 输入文件

freopen("output.out", "w", stdout); // 输出文件

freopen()函数有三个参数，前两个是需要『双引号』的。第一个参数是『输入文件/输出文件』；第二个参数『r』表示读入，是read的缩写，『w』表示写入，是write的缩写；第三个参数是『标准输入/标准输出』，即是stdin，stdout。

如：a+b程序

//标准输入输出

#include<iostream>

using namespace std;

int main(){

int a, b;

cin >> a >> b;

cout << a+b;

return 0;

}

freopen()重定向输入输出，只需要在以上代码的基础上添加两句代码即可，同时因为freopen函数是在cstdio这个库中，因此在书写时，应该引入cstdio库。

#include <iostream>

#include <cstdio>  // 需要包含这个库

using namespace std;

int main(){

freopen("input.in", "r", stdin);        // 输入文件

freopen("output.out", "w", stdout); // 输出文件

int a, b;

cin >> a >> b;

cout << a+b;

return 0;

}

3、文件流输入输入（fstream）

『流』这是一个讲起来比较复杂的概念，我们暂且不需要理解和掌握，知道就可以了，随着后面的深入学习我们会逐步理解。其实『流』在我们之前就已经接触到了，譬如cin，cout本身也是一种流的输入输出，我们知道它是C++中的一种特性就可以了。

流式文件的操作一般包含两种，一个是stream类的流文件，另一个是文件指针FILE，涉及到指针的问题又比较复杂，所以我们重点介绍一下stream类的流文件的处理。

我们同样来看案例代码，进行对比。（a+b问题，标准输入输出同上）

#include <iostream>

#include <fstream>    // f是file的缩写，stream是流，合起来就是文件流

using namespace std;

ifstream fin("input.in");      // 输入文件

ofstream fout("output.out");  //输出文件

int main(){

int a, b;

fin >> a >> b;    // cin变成了fin

fout << a+b;    // cout 变成了fout

return 0;

}

对上述代码的补充说明：

1、需要包含fstream库，即#include <fstream>，f是file的缩写，stream是流，合起来就是流文件，很好记忆。

2、ifstream，i是in的缩写，输入流文件；同样的，ofstream，o是out的缩写，输出流文件。并且特别要注意的是，ifstream和ofstream，一般写在函数外面，因为是全局使用的，而且建议最好就直接写在using namespace std 之后。

3、fin/fout，仅仅是一个变量名，可以更换，但是推荐使用这个，养成良好的代码习惯。fin/fout与cin/cout用法基本上是一致的。

4、代码中可以不出现关闭文件代码，因为程序结束后会自动关闭。

4、输入输出速度问题

由于兼容性等历史问题，文件操作时，C++的cin/cout要保证与printf/scanf同步，因此cin/cout的效率会降低。虽然我们可以使用关闭同步功能（iso::sync_with_stdio(false);）来提高效率，但是在不同的C++编译器中，它们效率表现不太一样，因此我们认为它的效率是不稳定的。所以为了保障输入输出的效率，在题目中有大规模数据输入输出时，我们建议使用scanf，printf，而不用cin,cout。

cin，cout虽然效率不稳定，但是相对比较简单，不需要我们去记各种格式，所以如果依旧不想记忆各种格式的同学，可以选择用fstream的方式进行文件操作。scanf，printf虽然效率高，但是有时要记的格式有点多，不过其实用多了就会很熟练了。OI比赛中一般都是只有一个输入、输出文件，因此用freopen+scanf/printf的方式也挺好的。但是就强烈不建议，使用freopen+cin/cout的方式。

二、构造数据

1、为什么要构造数据

在OI/ACM比赛中，我们的程序都是基于『黑盒测试』的。也就是程序的正确与否，比赛并不关心，比赛也并不关心你使用了什么方法。只要你能在规定的时间内，把问题解决就可以了。那么如何评判是否是正确答案呢？一般都是出题人会用若干个输入数据，然后运行代码，将得出的结果与答案进行比对，绝大多数情况下，都是将你的程序的结果与答案进行逐行比对，多一个空格/换行，也不正确，因此需要特别注意输出时的格式。

对于OI和ACM有所区别的是，OI允许非正确解（没能通过全部测试点）得分，OI会按通过点得分，通过几个点就得到几个点的分数，因此在OI界有非常多的『骗分』。而在ACM比赛中，只允许正解得分（通过全部测试点），要么是满分，要么零分（和提交次数有关，多提交会扣分）。当然啦，我们比赛中，我们合理利用所有能用的方法（作弊的拖出去枪毙），尽可能拿到更多的分，本身就是合情合理的，你在骗分，出题人在想怎么防你骗分，本身也是一种斗智斗勇，想骗也不是那么容易骗的，这也是一种能力。

那么针对『黑盒测试』，我们想要通过更多的测试点，也就是要求我们考虑问题更加全面，我们也就需要在写完代码之后，自己构造数据，进行测试。对于选手来说，如何测试是一样非常重要的能力，同样对于程序员来说也是如此，这是一项基本功，很难一下子提高，需要不断积累和总结。

2、怎么构造数据

构造数据需要考虑几个要点，第一，尽可能全面地考虑问题；第二，考虑边界、临界值；第三，考虑大数据；第四，考虑特殊值，极端数据；第五，随机数据。

最最简单的检测方法，就是自己根据上述几个要点，自己构造数据，用程序进行检测，如果出现不通过的情况，可以结合前面的调试程序的方法去改正和调试。还有比较特殊的一个方法，就是构造随机数，然后进行数据的『对拍』。所谓对拍，即是用一个保证正确的方法（也许时间复杂度比较大）得出的结果，与你所谓的『正解』结果进行比对。如果对拍了很多数据都能通过，基本上就是正解了，对拍也是一样很重要的技能。关于对拍的方法和技巧，我们会在下一次课再介绍。