小朋友學算法:對拍程序

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,然后拿去評測結果發現全WA。那如何在這種情況下檢查自己程序或算法的正確性呢?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”,一是你要測試的程序,二是一個答案在該程序在一定范圍(時間/空間)內結果必定正確的程序(一般是用暴力求解的程序)。

兩個程序準備好編譯好了以后,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頭文件:

#include <ctime>
#include <cstdlib>

首先利用srand()函數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()函數中去,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() 函數將輸入樣例的每個變量賦隨機值。考慮到輸入數據的范圍問題,若在0~n的范圍內,rand()%n就可以使隨機數范圍控制在[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范圍內。以此類推,若在[m, n)范圍內,生成隨機數的公式就為rand()%(n-m)+m。

最后將變量嚴格按輸入格式輸出就好了,后續步驟可以把輸出的數據添加到 .in文件里。

有了相比對的程序,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序輸出的異同,我們需要一個程序可以進行給定次數下的對拍,并且在有結果不同時停止。寫這個程序時需要用到這個頭文件:

#include <windows.h>

首先我們要人為規定進行對拍的次數,在這里咱們可以規定 cnt = 100,即進行100次對拍。然后在一層while(cnt--)的循環里進行對拍。在循環里層,我們需要把隨機數生成器生成的數據通過代碼寫入 .in文件里,然后將 .in文件分別通過兩個程序運行,最后比對兩個程序 .out文件的內容,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文件放在同一個文件夾中,運行對拍程序即可。

二、程序舉例

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對照程序

#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后,仍有a + b = c。所以這個程序可以用來檢驗上一個加法程序是否正確。

3 data.cpp生成隨機數據

#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 對拍程序

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

int main()
{
    system("g++ data.cpp -o data");     // compile to generate data.exe 
    system("g++ add.cpp -o add");
    system("g++ add2.cpp -o add2"); 

    int cnt = 100;
    while(cnt--)
    {
        system("data > a+b.in");            // run data.exe to generate data, and write the data to a+b.in
        system("add < a+b.in > add.out");   // force.exe read data from a+b.in, then write the result to force.out
        system("add2 < a+b.in > add2.out");
        
        if(system("fc add.out add2.out"))   // file compare
        {
            break;
        }
    }
    
    system("pause");
    
    return 0;
}

運行duipai.cpp后,所得結果為

1.png

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