小朋友學演算法：對拍程式

摘要： 一、介紹 在做題或者正式比賽過程中，有時候因為樣例有坑所以直接過了樣例，然後拿去評測結果發現全WA。那如何在這種情況下檢查自己程式或演算法的正確性呢？對拍是一個簡便省事的方案。 所謂“對拍”，顧名思義，就是讓兩者相互比對。所謂“兩者”，一是你要測試的程式，二是一個答案在該程式在一定範圍...

一、介紹

在做題或者正式比賽過程中，有時候因為樣例有坑所以直接過了樣例，然後拿去評測結果發現全WA。那如何在這種情況下檢查自己程式或演算法的正確性呢？對拍是一個簡便省事的方案。

所謂“對拍”，顧名思義，就是讓兩者相互比對。所謂“兩者”，一是你要測試的程式，二是一個答案在該程式在一定範圍（時間/空間）內結果必定正確的程式（一般是用暴力求解的程式）。

兩個程式準備好編譯好了以後，就可以開始準備測試用的輸入樣例了。但是輸入樣例要是人為準備起來的話肯定浪費時間還費腦，更別提在正式比賽的時候了。人腦靠不住，那就靠電腦。

為了讓測試的樣例更全面，我們可以用偽隨機數的方法。我們需要用到這幾個的標頭檔案：

#include <ctime>
#include <cstdlib>

首先利用srand()函式在隨機數表中找一個點，作為取隨機數的起始點。但是如何做到每次選不同的起始點來取數呢？時間是一直在變化的，所以用time(0)取系統時間放入srand()函式中去，每次取的起始點都不一樣。如果用固定值的話，每次取得的隨機數都會是一樣的。

接下來，就按照輸入格式用rand() 函式將輸入樣例的每個變數賦隨機值。考慮到輸入資料的範圍問題，若在0~n的範圍內，rand()%n就可以使隨機數範圍控制在[0, n)內了;若是在[1, n)內，因為隨機數下限為0，所以rand()%(n-1)+1就把隨機數控制在了該範圍內。以此類推，若在[m, n)範圍內，生成隨機數的公式就為rand()%(n-m)+m。

最後將變數嚴格按輸入格式輸出就好了，後續步驟可以把輸出的資料新增到 .in檔案裡。

有了相比對的程式，有了隨機數生成器，現在就差一個“發動機”兼“處理機”了。

為了進行多次對拍以及處理對拍程式輸出的異同，我們需要一個程式可以進行給定次數下的對拍，並且在有結果不同時停止。寫這個程式時需要用到這個標頭檔案：

#include <windows.h>

首先我們要人為規定進行對拍的次數,在這裡咱們可以規定 cnt = 100,即進行100次對拍。然後在一層while(cnt--)的迴圈裡進行對拍。在迴圈裡層，我們需要把隨機數生成器生成的資料通過程式碼寫入 .in檔案裡，然後將 .in檔案分別通過兩個程式執行，最後比對兩個程式 .out檔案的內容，若相同，則繼續下一次對拍，若不同，則停止對拍。注意要把所有.cpp檔案放在同一個資料夾中，執行對拍程式即可。

二、程式舉例

1 add.cpp

#include <stdio.h>

int main()
{
int a,b;
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("%d\n", a+b);

return 0;
}

2 add2.cpp對照程式

#include <stdio.h>

int main()
{
int a,b;
scanf("%d %d",&a, &b);
while(b--) 
{
a++;
}

printf("%d\n", a);

return 0;
}

注意，假如a + b = c，則b自減1和a自加1後，仍有a + b = c。所以這個程式可以用來檢驗上一個加法程式是否正確。

3 data.cpp生成隨機資料

#include <stdio.h>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
using namespace std;

int main()
{
srand(time(0));

int a,b;
a=rand();
b=rand();

printf("%d %d",a,b);

return 0;
}

4 對拍程式

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
using namespace std;

int main()
{
int cnt = 100;

while(cnt--)
{
system("g++ data.cpp -o data");// compile to generate data.exe 
system("data > a+b.in");// run data.exe to generate data, and write the data to a+b.in
system("g++ add.cpp -o add");
system("add < a+b.in > add.out");// force.exe read data from a+b.in, then write the result to force.out
system("g++ add2.cpp -o add2"); 
system("add2 < a+b.in > add2.out");

if(system("fc add.out add2.out"))// file compare
{
break;
}
}

system("pause");

return 0;
}

執行duipai.cpp後，所得結果為