对拍过程讲解

我们机房有的大佬成天沉迷于学习无法自拔,导致考试时不会对拍,虽然还是$ ext{AK}$了

对拍有什么用呢?让我们来看看蓝书是怎么说的:

$1. $ 当你在打比赛(或考试)时,想出了一个高分代码,但是不保证正确性。

$2. $ 当你在某$ ext{OJ}$上做某题$ ext{WA}$了,但是你死活调试不出来,而你又没有数据或者可以下载数据但是数据过大无法找出原因

那么对拍就可以助你一臂之力了~

它可以快速通过你的程序制造的数据,对比你的程序与标程的答案。

如果不同,那么就会停止对拍,这时你就可以通过这组数据找错误了。

如果我们主要是为了找数据,那么一般数据强度小;如果你只想看看你的程序能否$ ext{AC}$,那么就往死里开大数据吧

 提前声明一下:下面的几个程序最好不要用快读。因为用了$ ext{freopen}$,不用快读时编译程序程序会自动结束,但是用了快读程序就不会自动结束。这样导致对拍也无法进行。(快写还是可以用的)

这是因为用普通的快读并不会判断$ ext{EOF}$(文件结束符)。

形象点:用了快读:

死活不结束程序。
不用快读:

那么这里就讲一下对拍的具体过程~(本过程很大一部分是来自蓝书的)

$ ext{Part 1}$对拍具体过程

$ ext{P.S: }这一部分只对具体过程做一个讲解,代码见 ext{Part 2}$

$1. $对你的程序进行操作。 你已经写好了你的程序了,那么现在你要在你的主函数开头加这些话:

freopen("data.in", "r", stdin);
freopen("data.ans", "w", stdout);

作用就是从名为$ ext{data}$的$ ext{in}$文件里读入输入数据,然后把程序运行结果输出到名为$ ext{data}$的$ ext{ans}$文件里。(当然想取其他名字也可以,只要对应就可以了

运行程序。对于这个程序,我们可以取名为"$ ext{sol}$"(当然你想取其他名字也行,只要在对拍程序里相对应就行了)。

注意,程序一定要运行一次,必须生成一个$ ext{exe}$文件!!后面的两个程序也都要运行一次来生成$ ext{exe}$文件!!

$2. $对标程进行操作。

标程可以来自考试时你自己写的暴力程序,也可以来自平常做题时从网上找的题解。(千万别找到有防抄袭的代码了)。

同样在主函数开头加上一些话。不过同上面那个程序有些变动。

freopen("data.in", "r", stdin);
freopen("data.out", "w", stdout);

作用就是从名为$ ext{data}$的$ ext{in}$文件里读入输入数据,然后把程序运行结果输出到名为$ ext{data}$的$ ext{out}$文件里。

与上一个程序有一点区别哦,是输出到$ ext{out}$文件里。当然你也可以让$ ext{sol}$程序答案输出到$ ext{out}$文件里,把这个程序的答案输出到$ ext{ans}$文件里。

可以把这个程序命名为"$ ext{bf}$"(“暴力程序”的意思)。

$3. $制造数据。

对拍的原理在开头就已经说了,是比较两个程序的答案。但是你总得有输入才能让它们有输出对吧...

所以你需要写一个数据来制造程序。

写好以后在主函数开头写:

freopen("data.in", "w", stdout);

它的作用就是把生成的数据输出到名为$ ext{data}$的$ ext{in}$文件里。

可以把这个程序命名为"$ ext{random}$"($ ext{random}$:随机的)。

$4. $写对拍程序。

现在你已经有了$3$个文件:

$ ext{sol.exe}$

$ ext{bf.exe}$

$ ext{random.exe}$

那么是时候该用上它们啦~

首先,务必把这三个文件放在同一个文件夹里(放在桌面也可以)。

然后写好你的对拍程序,运行程序即可开始对拍。

注意:对拍程序务必与前三个$text{exe}$文件放在同一个文件夹,否则无法对拍。

如果有一组数据使你的程序与标程输出不同,那么对拍程序会自动停止。至于怎么得到这组数据?当然是点开你的$ ext{data.in}$啊(话说当时我好像还在你谷问了这个问题

那么这就是对拍的整体过程啦~~听懂了吗?

$ ext{Part 2}$ 对拍过程程序模板$

接下来提供一些模板~

$1. $ 对拍程序模板

① $ ext{Windows}$对拍模板

#include <cstdio>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main() { for (int T = 1; T <= 100; T++) { system("random.exe"); double st = clock(); system("sol.exe"); double ed = clock(); system("bf.exe"); if (system("fc data.out data.ans")) { printf("Wrong Answer! "); return 0; } printf("Accepted 测试点#%d 耗时%.0lf ", T, ed - st); } return 0; }

注意,两个$ ext{clock}$函数之间必须是$ ext{system("sol.exe")}$。这里就跟前缀和一样,第一个$ ext{clock()}$返回从运行$ ext{sol.exe}$到开始运行程序的时间,第二个$ ext{clock()}$返回从运行完毕$ ext{sol.exe}$到开始运行程序的时间。两者相减即是$ ext{sol.exe}$的运行时间。所以对于这三个$ ext{system}$的顺序也不用死记硬背,先造数据嘛$ ext{(random.exe)}$,然后再来计时$ ext{(sol.exe)}$,最后运行标程$ ext{(bf.exe)}$。先运行标程再来计时也成。

② $ ext{Linux}$对拍模板

其实和$ ext{Windows}$对拍模板总体上没有什么区别...只不过要把$ ext{fc}$命令改成$ ext{diff}$即可。

$2. ext{random}$ 程序模板

首先提供一个基础模板:

#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
inline int random (int n) {
    return (long long)rand() * rand() % n;
}
int main() {
    srand((unsigned)time(0));
    //...具体内容...
    return 0;
}

对于任何的$ ext{random}$程序,这些语句是必加的。

关于这个程序的解释,我们来看看蓝书的句子:

$ ext{rand}$函数会返回一个$0$到$ ext{RAND}$-$ ext{MAX}$的值。

$ ext{srand(seed)}$函数接受$ ext{unsigned int}$类型的参数$ ext{seed}$,以$ ext{seed}$为“随机种子”,$ ext{rand}rand$函数基于线性同余递推式生成随机数,“随机种子”相当于计算线性同余时的一个初始参数。

如果不执行$ ext{srand}$函数,则种子默认为$1$。

当种子确定后,接下来产生的随机数列就是固定的,所以这种随机方法也被称为“伪随机”。因此,一般在罪及数据生成程序$ ext{main}$函数的开头,用当前系统时间作为随机种子。

头文件$ ext{ctime(time.h)}$包含$ ext{time}$函数,调用$ ext{time(0)}$可以返回从$1970$年$1$月$1$日$0$时$0$分$0$秒($ ext{Unix}$纪元)到现在的秒数。执行$ ext{srand((unsigned)time(0))}$即可初始化随机种子。

一般来说用$ ext{rand()}$函数就可以随机生成一个数了。

至于为什么蓝书单独写一个$ ext{random}$函数...据说是“综合考虑了操作系统和编译器环境的差异,对$ ext{int}$范围内的$ ext{n}n$均能正常工作”。

引用$ ext{random(x)}$会返回$0$~$ ext{x} - 1$任意一个数字。但是大多数的题中数的范围在$1$~$ ext{x}$,所以还要再加个$1$

所以要生成一个$1$~$ ext{x}$的数通常写:

int y = random(x) + 1

基础模板就讲到这里,接下来免费再提供$6$个模板哦~(*^▽^*)

$1. $随机生成整数序列。

#include<cstdlib>
#include<cstdio>
#include<ctime>
using namespace std;
const int N = 100010;
int a[N];
inline int random (int n) {
	return (long long)rand() * rand() % n;
}
int main() {
	srand((unsigned)time(0));
	int n = random(100000) + 1;
	int m = 100000000;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
	    a[i] = random(2 * m + 1) - m;
	}
	for (int i = 1; i <= n; i++) printf("%d ", a[i]);
	return 0;
}/*
此模版会生成n<=10^5个绝对值在10^9之内的整数*/ 

以上面这个模板为例,简单讲解一下随机数生成程序的具体意思
首先加上$ ext{srand((unsigned)time(0))}$这一句(必加!!必加!!必加!!)

由于要生成$ ext{n}$个数,所以首先应该生成一个整数$ ext{n}$。由于要求生成不超过$10^5$个数,所以$ ext{n = random(100000) + 1}$。(之所以加$1$是因为$ ext{random}$返回的值在$0$~$99999$之间,所以应该加一个$1$)。

接下来就开始生成这$ ext{n}$个数了。由于绝对值在$10^9$之内,而$ ext{random}$又不能返回负数,所以可以考虑把绝对值的范围“向后移动$10^9$个单位”,范围变成了$0$~$2 imes 10^9$。再把生成的数减去$10^9$就可以保证数据范围在$-10^9$~$10^9$之间了。

如果想要生成小数,可以先随机生成一个整数,然后除以$10$的次幂即可。

下面的模板同理,就不做讲解啦~(但是那个随机生成图蒟蒻没有搞懂...)

$2.$ 随机生成区间列。

#include<cstdlib>
#include<ctime>
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int m,n;
inline int random (int n) {
	return (long long)rand() * rand() % n;
}
int main() {
	srand((unsigned)time(0));
	scanf("%d%d", &m, &n);
        for (int i = 1; i <= m; i++) {
    	    int l = random(n) + 1;
    	    int r = random(n) + 1;
    	    if (l > r) swap(l, r);
    	    printf("%d %d
", l, r);
        }
	return 0;
}/*
此模版会生成m个[1,n]的子区间,这些区间可作为数据结构题目的操作序列*/

$3. $随机生成树。

#include<cstdlib>
#include<ctime>
#include<cstdio>
using namespace std;
int n;
inline int random (int n) {
	return (long long)rand() * rand() % n;
}
int main() {
	srand((unsigned)time(0));
	scanf("%d", &n);
	printf("%d
", n);
	for (int i = 2; i <= n; i++) {
	    //从2~n之间的每个点i向1~i-1之间的点随机连一条边
	    int fa = random(i - 1) + 1;
	    int val = random(1000000000) + 1;
	    printf("%d %d %d
", fa, i, val);
	}
	return 0;
}/*
此模版会随机生成一棵n个点的树,用n个点n-1条边的无向图的形式输出,每条边附带一个10^9以内的正整数权值。*/

 $4.$ 随机生成图。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
pair<int, int> e[1000005];//保存数据
map<pair<int, int>, bool> h;//防止重边
inline int random (int n) {
	return (long long)rand() * rand() % n;
}
int main() {
	srand((unsigned)time(0));
	//先生成一棵树,保证连通
	int n = random(100000) + 1;
	int m = random(100000) + 1;
	printf("%d %d
", n, m);
	for (int i = 1; i < n; i++) {
	    int fa = random(i) + 1;
	    e[i] = make_pair(fa, i + 1);
	    h[e[i]] = h[make_pair(i + 1, fa)] = 1;
	}
	//再生成剩余的m - n + 1条边
	for (int i = n; i <= m; i++) {
	    int x, y;
	    do {
	        x = random(n) + 1, y = random(n) + 1;
	    } while(x == y || h[make_pair(x, y)]);
	    e[i] = make_pair(x, y);
	    h[e[i]] = h[make_pair(y, x)] = 1;
	}
	//随机打乱,输出
	random_shuffle(e + 1, e + m + 1);
	for (int i = 1; i <= m; i++) printf("%d %d
", e[i].first, e[i].second);
	return 0;
}

 $5.$ 随机生成链

#include <cstdio>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <algorithm>

using namespace std;

#define ll long long

const int N = 1e5 + 5;

pair <int, int> e[N];

int a[N];
bool p[N];

inline int random (int x) {
	return (ll)rand() * rand() % x;
}

int main () {
	srand((unsigned)time(0));
	int n = random(100000) + 1;
	printf("%d
", n);
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		int x = random(n) + 1;
		while (p[x]) {
			x = random(n) + 1;
		}
		p[x] = 1;
		a[i] = x;
	}
	for (int i = 1; i < n; i++) e[i] = make_pair(a[i], a[i + 1]);
	random_shuffle(e + 1, e + n);//随机打乱 
	for (int i = 1; i < n; i++) {
		int z = random(1000000) + 1;
		printf("%d %d %d
", e[i].first, e[i].second, z);
	}
	return 0;
}

 $6.$ 随机生成菊花图

#include <cstdio>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <algorithm>

using namespace std;

#define ll long long

const int N = 1e5 + 5;

pair <int, int> e[N];
bool p[N];

inline int random (int x) {
	return (ll)rand() * rand() % x;
}

int main () {
	srand((unsigned)time(0));
	int n = random(100000) + 1;
	printf("%d
", n);
	int root = random(n) + 1;
	p[root] = 1;
	for (int i = 1; i < n; i++) {
		int x = random(n) + 1, y = random(2);
		//y用来表示是否交换这条边的两个顶点输入顺序
		while (p[x]) x = random(n) + 1;
		p[x] = 1;
		if (y) e[i] = make_pair(root, x);
		else e[i] = make_pair(x, root);
	}
	random_shuffle(e + 1, e + n);
	for (int i = 1; i < n; i++) {
		int z = random(1000000) + 1;
		printf("%d %d %d
", e[i].first, e[i].second, z);
	}
	return 0;
}

注意,你的程序有可能是无法$ ext{AC}$的,但是有可能对拍无法将你的程序$ ext{hack}$掉。

因为数据是随机生成的。而题目往往可能会想某些你没有注意的方向出数据。所以你需要自己单独制造更特殊的数据。

有三种数据可以对树、图进行极端情况下的测试:

$1.$ 链形数据--有很长的直径。

$2.$ 菊花形数据--有度数很大的节点。

$3.$ 蒲公英形数据。树的一部分是链,另一部分是菊花。

$ ext{Part 3}$ 对拍中的特殊情况处理

假设你在做$ ext{UVA}$上的一道题,这是你发现你死活卡不过$ ext{UVA}$上的毒瘤数据,于是你决定对拍来找数据。

这本来是个很简单的过程,但是你发现这道题是有多组输出的!

于是你愣在原地,不知所措

我们平常的对拍用的是$ ext{fc}$命令,$ ext{fc}$通过比较两个文件的输出是否相同来判断你的答案是否正确。但是这道题已经有多组解了,那么直接对比答案肯定是不行的,那么该怎么办呢?

一种方法是写$ ext{SPJ}$,不过要下载什么东西来着,感觉很麻烦。

还有一种方法就是在$ ext{C++}$内部进行$ ext{SPJ}$,那么应该怎么做呢?给$10$秒钟的时间思考一下...

既然$fc$是通过对比文件输出是否相同来判断你的答案是否正确的,那么我们就可以尝试写一个程序,通过判断$ ext{data.out}$与$ ext{data.ans}$的内容是否满足题目中条件,如果满足条件就把一个特定的值输出到第三个输出文件中(比如说$1$),最后让第三个文件与一个内容为$1$的文件对比,不相同则输出$ ext{"Wrong Answer!"}$。

例子:UVA529

我写的$ ext{SPJ}$程序:

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int x, tot1, tot2;

int main() {
	freopen("data.out", "r", stdin);
	while (~scanf("%d", &x)) tot1++;
	freopen("data.ans", "r", stdin);
	while (~scanf("%d", &x)) tot2++;
	freopen("data.txt", "w", stdout);
	printf("%d
", tot1 == tot2 ? 1 : 0);
	return 0;
}

这种方法不但方便,在$ ext{CSP}$考场上也是可以用滴!(毕竟在$ ext{CSP}$考场上泥不可能下载一个软件来写$ ext{SPJ}$的)

关于对拍的讲解就到这里啦~有疑问可以在下方评论区提出哦~(*^▽^*)。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

感谢@$WYXkk$对本文内容进行修正。($update:2019.9.8$)

补充了一种在对拍中遇到的特殊情况,感谢$@ThinkofBlank$对本蒟蒻的指点qwq。($update:2019.11.11$)

补充了随机生成链和菊花图的模板。($update:2019.11.19$)

感谢@clock钟0622找出的一处错误。($update:2020.9.7$)

创作不易,转载请注明出处!
原文地址:https://www.cnblogs.com/66ccffxym/p/11397078.html