【CSP】CSP-J 2021真题 | 网络连接 luogu-P7911 （适合GESP四-五级及以上考生练习）

CSP-J 2021真题-网络连接，字符串解析与模拟考点，重点考察对字符串格式校验（IP地址与端口号的合法性判断）以及利用map进行地址映射的能力，适合GESP四-五级及以上考生练习，难度⭐⭐⭐，洛谷难度等级普及/提高−。

P7911 [CSP-J 2021] 网络连接

题目要求

题目描述

TCP/IP 协议是网络通信领域的一项重要协议。今天你的任务，就是尝试利用这个协议，还原一个简化后的网络连接场景。

在本问题中，计算机分为两大类：服务机（Server）和客户机（Client）。服务机负责建立连接，客户机负责加入连接。

需要进行网络连接的计算机共有 $n$ 台，编号为 $1 \sim n$，这些机器将按编号递增的顺序，依次发起一条建立连接或加入连接的操作。

每台机器在尝试建立或加入连接时需要提供一个地址串。服务机提供的地址串表示它尝试建立连接的地址，客户机提供的地址串表示它尝试加入连接的地址。

一个符合规范的地址串应当具有以下特征：

1. 必须形如 a.b.c.d:e 的格式，其中 $a, b, c, d, e$ 均为非负整数；
2. $0 \le a, b, c, d \le 255$，$0 \le e \le 65535$；
3. $a, b, c, d, e$ 均不能含有多余的前导 $0$。

相应地，不符合规范的地址串可能具有以下特征：

1. 不是形如 a.b.c.d:e 格式的字符串，例如含有多于 $3$ 个字符 . 或多于 $1$ 个字符 : 等情况；
2. 整数 $a, b, c, d, e$ 中某一个或多个超出上述范围；
3. 整数 $a, b, c, d, e$ 中某一个或多个含有多余的前导 $0$。

例如，地址串 192.168.0.255:80 是符合规范的，但 192.168.0.999:80、192.168.00.1:10、192.168.0.1:088、192:168:0:1.233 均是不符合规范的。

如果服务机或客户机在发起操作时提供的地址串不符合规范，这条操作将被直接忽略。

在本问题中，我们假定凡是符合上述规范的地址串均可参与正常的连接，你无需考虑每个地址串的实际意义。

由于网络阻塞等原因，不允许两台服务机使用相同的地址串，如果此类现象发生，后一台尝试建立连接的服务机将会无法成功建立连接；除此之外，凡是提供符合规范的地址串的服务机均可成功建立连接。

如果某台提供符合规范的地址的客户机在尝试加入连接时，与先前某台已经成功建立连接的服务机提供的地址串相同，这台客户机就可以成功加入连接，并称其连接到这台服务机；如果找不到这样的服务机，则认为这台客户机无法成功加入连接。

请注意，尽管不允许两台不同的服务机使用相同的地址串，但多台客户机使用同样的地址串，以及同一台服务机同时被多台客户机连接的情况是被允许的。

你的任务很简单：在给出每台计算机的类型以及地址串之后，判断这台计算机的连接情况。

输入格式

第一行，一个正整数 $n$。

接下来 $n$ 行，每行两个字符串 $\mathit{op}, \mathit{ad}$，按照编号从小到大给出每台计算机的类型及地址串。

其中 $\mathit{op}$ 保证为字符串 Server 或 Client 之一，$\mathit{ad}$ 为一个长度不超过 $25$ 的，仅由数字、字符 . 和字符 : 组成的非空字符串。

每行的两个字符串之间用恰好一个空格分隔开，每行的末尾没有多余的空格。

输出格式

输出共 $n$ 行，每行一个正整数或字符串表示第 $i$ 台计算机的连接状态。其中：

如果第 $i$ 台计算机为服务机，则：

1. 如果其提供符合规范的地址串且成功建立连接，输出字符串 OK。
2. 如果其提供符合规范的地址串，但由于先前有相同地址串的服务机而无法成功建立连接，输出字符串 FAIL。
3. 如果其提供的地址串不是符合规范的地址串，输出字符串 ERR。

如果第 $i$ 台计算机为客户机，则：

1. 如果其提供符合规范的地址串且成功加入连接，输出一个正整数表示这台客户机连接到的服务机的编号。
2. 如果其提供符合规范的地址串，但无法成功加入连接时，输出字符串 FAIL。
3. 如果其提供的地址串不是符合规范的地址串，输出字符串 ERR。

输入输出样例 #1

输入 #1

5
Server 192.168.1.1:8080
Server 192.168.1.1:8080
Client 192.168.1.1:8080
Client 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.1:99999

输出 #1

OK
FAIL
1
FAIL
ERR

输入输出样例 #2

输入 #2

10
Server 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.1:8080
Server 192.168.1.1:80
Server 192.168.1.1:8080
Server 192.168.1.999:0
Client 192.168.1.1.8080
Client 192.168.1.1:8080
Client 192.168.1.1:80
Client 192.168.1.999:0

输出 #2

OK
1
FAIL
FAIL
OK
ERR
ERR
5
1
ERR

说明/提示

【样例解释 #1】

计算机 $1$ 为服务机，提供符合规范的地址串 192.168.1.1:8080，成功建立连接；

计算机 $2$ 为服务机，提供与计算机 $1$ 相同的地址串，未能成功建立连接；

计算机 $3$ 为客户机，提供符合规范的地址串 192.168.1.1:8080，成功加入连接，并连接到服务机 $1$；

计算机 $4$ 为客户机，提供符合规范的地址串 192.168.1.1:80，找不到服务机与其连接；

计算机 $5$ 为客户机，提供的地址串 192.168.1.1:99999 不符合规范。

【数据范围】

测试点编号	$n \le$	特殊性质
$1$	$10$	性质 1 2 3
$2 \sim 3$	$100$	性质 1 2 3
$4 \sim 5$	$1000$	性质 1 2 3
$6 \sim 8$	$1000$	性质 1 2
$9 \sim 11$	$1000$	性质 1
$12 \sim 13$	$1000$	性质 2
$14 \sim 15$	$1000$	性质 4
$16 \sim 17$	$1000$	性质 5
$18 \sim 20$	$1000$	无特殊性质

“性质 1”为：保证所有的地址串均符合规范； “性质 2”为：保证对于任意两台不同的计算机，如果它们同为服务机或者同为客户机，则它们提供的地址串一定不同； “性质 3”为：保证任意一台服务机的编号都小于所有的客户机； “性质 4”为：保证所有的地址串均形如 a.b.c.d:e 的格式，其中 $a, b, c, d, e$ 均为不超过 ${10}^9$ 且不含有多余前导 $0$ 的非负整数； “性质 5”为：保证所有的地址串均形如 a.b.c.d:e 的格式，其中 $a, b, c, d, e$ 均为只含有数字的非空字符串。

对于 $100\%$ 的数据，保证 $1 \le n \le 1000$。

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题目分析

本题是一道字符串解析与模拟题目，核心任务是实现一个严格的 IP 地址格式校验函数，并在此基础上模拟服务机建立连接和客户机加入连接的过程。

1. 拆解地址串校验的核心规则

合法的地址串必须严格满足 a.b.c.d:e 格式。校验时需要逐一排查以下几类非法情况：

• 结构性错误：. 的数量不等于 $3$，或 : 的数量不等于 $1$，或分隔符的排列顺序不对（例如 : 出现在 . 之前）。
• 空字段错误：被分隔符切出的 $a, b, c, d, e$ 五个字段中，任何一个为空字符串（例如连续出现 .. 或 .:）。
• 非法字符错误：字段中出现了非数字字符（本题输入保证仅含数字、.、:，所以只需关注分隔后各字段是否均为纯数字即可）。
• 前导零错误：字段长度大于 $1$ 但以 0 开头，例如 00、01、088。
• 数值越界错误：$a, b, c, d$ 超过 $255$，或 $e$ 超过 $65535$。

2. 校验函数的实现策略

逐字符扫描地址串，以 . 和 : 作为分隔符，依次提取出 $5$ 个数字字段。在扫描过程中同步检查分隔符的种类和顺序是否正确（前 $3$ 个分隔符必须是 .，第 $4$ 个必须是 :），提取完毕后检查是否恰好得到 $5$ 个字段且无多余字符。最后对每个字段进行前导零和数值范围的校验。

3. 模拟连接逻辑

使用 map<string, int> 存储已经成功建立连接的服务机地址到编号的映射关系：

• Server：地址合法时，查 map 判断是否已有相同地址的服务机。若无，插入并输出 OK；若有，输出 FAIL。
• Client：地址合法时，查 map 判断是否能找到对应的服务机。若找到，输出该服务机编号；若未找到，输出 FAIL。

4. 时间复杂度

每次操作中，地址串校验为 $O(L)$（$L$ 为地址串长度，最大 $25$），map 查询和插入为 $O(L \cdot \log n)$。总时间复杂度为 $O(n \cdot L \cdot \log n)$，对于 $n \le 1000$ 完全可以接受。

---

示例代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

// 校验地址串是否符合 a.b.c.d:e 的规范格式
// 合法返回 true，不合法返回 false
bool isValid(const std::string& addr) {
    // parts 数组存放切分出的 5 个字段（a, b, c, d, e）
    std::string parts[5];
    int idx = 0; // 当前正在填充的字段编号（0~4）

    // 逐字符扫描，按分隔符切分字段
    for (int i = 0; i < (int)addr.size(); i++) {
        char c = addr[i];
        if (c == '.' || c == ':') {
            // 检查分隔符顺序：前 3 个必须是 '.'，第 4 个必须是 ':'
            if (idx < 3 && c != '.') {
                return false; // 应该是 '.' 却遇到了 ':'
            }
            if (idx == 3 && c != ':') {
                return false; // 应该是 ':' 却遇到了 '.'
            }
            if (idx >= 4) {
                return false; // 分隔符数量超过 4 个
            }
            idx++; // 切换到下一个字段
        } else {
            // 普通数字字符，追加到当前字段
            parts[idx] += c;
        }
    }

    // 恰好需要 5 个字段（idx 最终应停在 4，表示经历了 4 个分隔符）
    if (idx != 4) {
        return false;
    }

    // 逐字段校验
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        // 字段不能为空
        if (parts[i].empty()) {
            return false;
        }
        // 前导零检查：长度大于 1 时首字符不能是 '0'
        if (parts[i].size() > 1 && parts[i][0] == '0') {
            return false;
        }
        // 数值范围检查：字段过长一定超出范围（避免溢出，先用长度粗判）
        if (parts[i].size() > 5) {
            return false; // 最大合法值 65535 只有 5 位
        }
        // 将字段转换为整数
        int val = 0;
        for (int j = 0; j < (int)parts[i].size(); j++) {
            val = val * 10 + (parts[i][j] - '0');
        }
        // a, b, c, d 范围 0~255；e 范围 0~65535
        if (i < 4 && val > 255) {
            return false;
        }
        if (i == 4 && val > 65535) {
            return false;
        }
    }

    return true;
}

int main() {
    int n;
    std::cin >> n;

    // 用 map 记录已成功建立连接的服务机：地址串 -> 服务机编号
    std::map<std::string, int> servers;

    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        std::string op, addr;
        std::cin >> op >> addr;

        if (!isValid(addr)) {
            // 地址串不合法，无论 Server 还是 Client 都直接输出 ERR
            std::cout << "ERR" << "\n";
        } else if (op == "Server") {
            // 地址合法的服务机：检查是否已有相同地址
            if (servers.count(addr)) {
                // 已存在相同地址的服务机，建立连接失败
                std::cout << "FAIL" << "\n";
            } else {
                // 成功建立连接，将地址和编号记录到 map 中
                servers[addr] = i;
                std::cout << "OK" << "\n";
            }
        } else {
            // 地址合法的客户机：查找是否有匹配的服务机
            if (servers.count(addr)) {
                // 找到了对应的服务机，输出其编号
                std::cout << servers[addr] << "\n";
            } else {
                // 没有找到对应的服务机，加入连接失败
                std::cout << "FAIL" << "\n";
            }
        }
    }

    return 0;
}

所有代码已上传至Github：https://github.com/lihongzheshuai/yummy-code

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