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高效IO的理解

news 2025/9/29 14:20:32

一、高效IO的需求

二、代码详细讲解

三、代码执行顺序详解

输入案例

执行流程图解

编辑

方法调用顺序详解

一、高效IO的需求

为什么有时候需要用高效IO代替Scanner？

可以通过下面这个表格来进行理解

场景	Scanner	高效IO（BufferedReader）
小规模调试	简单易用，代码简洁	冗余代码多，学习成本高
大数据量输入	频繁IO导致超时（如ACM竞赛）	批量读取，性能提升10倍以上
复杂数据解析	支持正则表达式，灵活性高	仅支持固定分隔符，灵活性低

在面对大量数据输入时，Scanner输入有时会导致超时，特别是在一些竞赛里面，像是这种时候就可以采用高效IO来解决问题

二、代码详细讲解

先给出一整个代码部分，分为Read类和main类，下面会逐步进行讲解。里面也会有学习过程的一些问题的思考。

总的来说，读取就是通过StringTokenizer方法把输入分割成一段段，然后system.in输入默认是字节流（英文字符），InputStreamReader把字节流转为字符流（中文，字符串），BufferedReader增加缓冲区，能够提高读取效率，详细下面会有提到。

输出是通过PrintWriter方法来进行的，system.out输出的是字节流（英文字符），InputStreamReader把字节流转为字符流（中文，字符串），BufferedReader增加缓冲区，能够提高读取效率。PrintWriter提供了更友好的输出方法。

class Read{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());}
}public class demo1{public static PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out)));public static Read in = new Read();public static void main(String[] args) {// 输入代码out.close();}
}

下面是分部拉进行了解，先是Read类中的2个实例对象

class Read{StringTokenizer st = new StringTokenizer("");BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
}

StringTokenizer st

用于分割输入的字符串（默认按空格，换行符分割）。初始值为空字符串，实际使用时会动态替换为读取到的行内容
BufferedReader bf:

带缓冲区的字符输入流，包装了 InputStreamReader，而 InputStreamReader 又将 System.in（字节流）转换为字符流

作用：减少直接读取System.in的次数，提升效率
- system.out 字节流输出（只输出字节，如英文字符）
- InputStreamReader将字节流转换为字符流（中文，字符串）
- BufferedReader：加缓冲区（把多次小量输出合并成一次大量输出，减少IO次数，提升速度）。IO输入输出

问题：

1.StringTokenizer是用于分割输入的字符串，那么分割后的字符串会在哪里？放在分割器里面吗？

StringTokenizer 不会一次性存储所有分割后的字符串，而是通过动态分割的方式按需生成每个token,分割后的字符串不会存放在某个显式的集合中，而是由stringTokenizer内部维护的一个指针，记录当前处理的位置。每次调用nextToken()时，它会当前位置开始开始扫描，直到遇到下一个分隔符，然后返回当前token并更新指针

分割后的字符串不存储在集合中，而是由 StringTokenizer 内部通过指针动态生成

2.二者的作用？

StringTokenizer 是 字符串分割工具，用于将输入的一行文本按指定分隔符（默认空格、换行符等）拆分成多个“标记”（Token），并逐个返回这些标记。

BufferedReader是字符缓冲输入流,用于高效处理读取字符数据（如文本文件，控制台输入）。

Read类中核心方法：next()

String next() throws IOException {while(!st.hasMoreTokens()){ // 如果当前分割器没有更多tokenst = new StringTokenizer(bf.readLine()); // 读取下一行，重新分割}return st.nextToken(); // 返回下一个token
}

功能：获取下一个“单词”（以空格、换行符分隔的字符串）。
流程：
- 检查当前 st 是否还有 token。
- 如果没有，调用 bf.readLine() 读取一行输入，再用 StringTokenizer 分割成多个 token。
- 返回第一个 token（如输入 10 20 30，第一次返回 10，第二次返回 20）

    String nextLine() throws IOException {return bf.readLine(); // 直接返回一行输入}int nextInt() throws IOException {return Integer.parseInt(next()); // 将字符串转为整数}long nextLong() throws IOException { return Long.parseLong(next());  // 转为长整数}double nextDouble() throws IOException {return Double.parseDouble(next()); // 转为浮点数}

三、代码执行顺序详解

输入案例

3

10 2.5

Hello World

执行流程图解

方法调用顺序详解

main方法执行

public static void main(String[] args) throws IOException {int n = in.nextInt();       // 步骤1double sum = 0;             // 步骤2for (int i=0; i<n; i++) {   // 步骤3double num = in.nextDouble(); // 步骤4sum += num;}String line = in.nextLine(); // 步骤5
}

nextInt()方法调用链

int nextInt() throws IOException {return Integer.parseInt(next());  // 调用next()
}String next() throws IOException {while (!st.hasMoreTokens()) {     // 检查是否有未分割的标记st = new StringTokenizer(bf.readLine());  // 读取新行并分割}return st.nextToken();            // 返回下一个标记
}

执行顺序：