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描述
IP地址是由4个0-255之间的整数构成的，用"."符号相连。
二进制的IP地址格式有32位，例如：10000011，01101011，00000011，00011000;每八位用十进制表示就是131.107.3.24
子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据。
子网掩码与IP地址结构相同，是32位二进制数，由1和0组成，且1和0分别连续，其中网络号部分全为“1”和主机号部分全为“0”。
你可以简单的认为子网掩码是一串连续的1和一串连续的0拼接而成的32位二进制数，左边部分都是1，右边部分都是0。
利用子网掩码可以判断两台主机是否中同一子网中。
若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码进行逻辑“与”运算（按位与/AND）后的结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。
示例：
I P 地址 192.168.0.1
子网掩码 255.255.255.0
转化为二进制进行运算：
I P 地址 11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算 11000000.10101000.00000000.00000000
转化为十进制后为： 192.168.0.0
I P 地址 192.168.0.254
子网掩码 255.255.255.0
转化为二进制进行运算：
I P 地址 11000000.10101000.00000000.11111110
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算 11000000.10101000.00000000.00000000
转化为十进制后为：
192.168.0.0
通过以上对两台计算机IP地址与子网掩码的AND运算后，我们可以看到它运算结果是一样的。均为192.168.0.0，所以这二台计算机可视为是同一子网络。
输入一个子网掩码以及两个ip地址，判断这两个ip地址是否是一个子网络。
若IP地址或子网掩码格式非法则输出1，若IP1与IP2属于同一子网络输出0，若IP1与IP2不属于同一子网络输出2。
注:有效掩码与IP的性质为：
- 掩码与IP每一段在 0 - 255 之间
- 掩码的二进制字符串前缀为网络号，都由‘1’组成；后缀为主机号，都由'0'组成
输入描述：
3行输入，第1行是输入子网掩码、第2，3行是输入两个ip地址
题目的示例中给出了三组数据，但是在实际提交时，你的程序可以只处理一组数据（3行）。
输出描述：
若IP地址或子网掩码格式非法则输出1，若IP1与IP2属于同一子网络输出0，若IP1与IP2不属于同一子网络输出2
示例1
输入：
255.255.255.0
192.168.224.256
192.168.10.4
255.0.0.0
193.194.202.15
232.43.7.59
255.255.255.0
192.168.0.254
192.168.0.1
输出：
1
2
0
说明：
对于第一个例子:
255.255.255.0
192.168.224.256
192.168.10.4
其中IP:192.168.224.256不合法，输出1
对于第二个例子:
255.0.0.0
193.194.202.15
232.43.7.59
2个与运算之后，不在同一个子网，输出2
对于第三个例子，2个与运算之后，如题目描述所示，在同一个子网，输出0
题目的主要信息：
- 利用子网掩码可以判断两台主机是否中同一子网中。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”后的结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。
- 掩码与IP每一段在 0 - 255 之间。掩码的二进制字符串前缀为网络号，都由‘1’组成；后缀为主机号，都由'0'组成
方法一：
按照题目的思路求解。第一步是判断ip地址和掩码的格式是否合法，由题意可知，掩码与IP每一段在 0 - 255 之间，如果有字段小于0或者大于255则直接判为格式非法；若字段都在 0 - 255 之间，判断掩码是否前缀为1，后缀为0，根据归纳推理发现，若0<mask[i]<255，则第i段已经包含0了，那么从第i+1段开始必须全为0，因此若mask[i+1]>0，则格式非法。
格式都合法后，分别对两个ip地址逐段进行AND操作，若结果相同则输出0，否则输出2；
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> mask(4,0);
vector<int> ip1(4,0);
vector<int> ip2(4,0);
char c;
while (cin>>mask[0]>>c>>mask[1]>>c>>mask[2]>>c>>mask[3])//输入掩码
{
int flag = -1;//结果
cin>>ip1[0]>>c>>ip1[1]>>c>>ip1[2]>>c>>ip1[3];//第一个ip地址
cin>>ip2[0]>>c>>ip2[1]>>c>>ip2[2]>>c>>ip2[3];//第二个ip地址
for(int i=0;i<4;i++)//两个ip地址和掩码每一段都要在0-255之间
{
if(mask[i]<0 || mask[i]>255 || ip1[i]<0 || ip1[i]>255 ||ip2[i]<0 || ip2[i]>255)
{
flag = 1;//格式非法
break;
}
}
for(int i=0;i<3;i++)//掩码的网络号全为1，主机号全为0
{
if(mask[i]<255 && mask[i+1]>0)
{
flag = 1;
break;
}
}
if(flag==1)//格式非法，输出1
{
cout<<flag<<endl;
}else{
for(int i=0;i<4;i++)
{
if((mask[i]&ip1[i])!=(mask[i]&ip2[i]))//两个ip地址和掩码做AND操作
{
flag = 2;
break;
}else{//AND操作结果不相同
flag = 0;
}
}
cout<<flag<<endl;
}
}
return 0;
}
复杂度分析：
- 时间复杂度：O(1)，判断格式合法和进行与操作都只需要常数时间。
- 空间复杂度：O(1)，只使用了常数空间。
方法二：
判断格式是否合法的时候可以用正则表达式来判断，((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]\d|\d).){4}可以判断每个字段是否在0-255。首先把vector类型转换为string，再用regex_match函数和表达式进行匹配，若匹配返回true，否则返回false。进行格式非法判断的时候，用&&进行合并，只要有一个地址不合法，就返回1。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> mask(4,0);
vector<int> ip1(4,0);
vector<int> ip2(4,0);
regex pattern("((25[0-5]|2[0-4]\\d|1\\d\\d|[1-9]\\d|\\d)\.){4}");//匹配0.0.0.0.-255.255.255.255.的正则表达式
char c;
while (cin>>mask[0]>>c>>mask[1]>>c>>mask[2]>>c>>mask[3])//输入掩码
{
int flag = -1;//结果
cin>>ip1[0]>>c>>ip1[1]>>c>>ip1[2]>>c>>ip1[3];//第一个ip地址
cin>>ip2[0]>>c>>ip2[1]>>c>>ip2[2]>>c>>ip2[3];//第二个ip地址
string str_mask,str_ip1,str_ip2;
for(int i=0;i<4;i++){
str_mask+=to_string(mask[i])+'.';
str_ip1+=to_string(ip1[i])+'.';
str_ip2+=to_string(ip2[i])+'.';
}
if((regex_match(str_mask,pattern)&®ex_match(str_ip1,pattern)&®ex_match(str_ip2,pattern))==false)
{
flag=1;
}
for(int i=0;i<3;i++)//掩码的网络号全为1，主机号全为0
{
if(mask[i]<255 && mask[i+1]>0)
{
flag = 1;
break;
}
}
if(flag==1)//格式非法，输出1
{
cout<<flag<<endl;
}else{
for(int i=0;i<4;i++)
{
if((mask[i]&ip1[i])!=(mask[i]&ip2[i]))//两个ip地址和掩码做AND操作
{
flag = 2;
break;
}else{//AND操作结果相同
flag = 0;
}
}
cout<<flag<<endl;
}
}
return 0;
}
复杂度分析：
- 时间复杂度：O(1)，判断格式合法和进行与操作都只需要常数时间。
- 空间复杂度：O(1)，只使用了常数空间。
