C++ 對拍詳解

時間 2021-01-03

標籤 ios c++ 編程 windows 函數工具測試大數據優化欄目 C&C++ 简体版

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C++對拍詳解

C++對拍詳解

對拍是什麼

對拍，是一個比較實用的工具。它可以很是方便地對於兩個程序的輸出文件進行比較，能夠幫助咱們實現一些自動化的比較輸出結果的問題。ios

衆所周知，每一道編程題目，都會有某種正解能拿到滿分；當咱們想不出正解時，咱們每每能夠打暴力代碼來獲取部分分數。c++

可是，當咱們以爲有思路寫正解，但又擔憂本身正解寫的不對，而剛好，咱們又有一個可以暴力騙分的代碼。這個時候就能夠用到對拍。暴力騙分代碼必須保證正確性，最多隻是超時，不能出現答案錯誤的狀況。編程

這樣，咱們能夠造多組數據，讓暴力騙分的程序跑一遍，再讓咱們本身寫的正解跑一遍，兩者進行屢次對比。若是多組數據都顯示兩者的輸出結果同樣，那麼這個正解大機率沒問題。相反地，若是兩組數據不一樣，咱們就找到了一組錯誤數據，方便調試，找到正解哪裏出了問題。windows

這即是對拍。其做用也在上文提出。函數

對拍的實現

1.準備基本代碼

首先，咱們要有2份代碼，一份是這一道題「你寫的正解」代碼，另外一份是同一道題「你打的暴力」代碼。工具

爲了方便，咱們先用 A+B problem 來演示對拍。測試

本身的代碼： std.cpp大數據

#include<cstdio>
using namespace std;
int main()
{
	int a,b;
	scanf("%d%d",&a,&b);
	printf("%d\n",a+b);
	return 0;
}

暴力代碼：baoli.cpp優化

#include<cstdio>
using namespace std;
int main()
{
	int a,b;
	scanf("%d%d",&a,&b);
	int ans=0;
	int i;
	for(i=1;i<=a;i++)  ans++;
	for(i=1;i<=b;i++)  ans++;
	printf("%d\n",ans);
	return 0;
}

2份代碼有了，咱們把它放在同一個文件夾裏。這樣算是作好了對拍的準備。ui

2.製做數據生成器

咱們製做的數據要求格式和上面兩份代碼的輸入格式同樣。
根據上面，咱們能夠知道輸入的數據爲2個數，中間有空格分隔。那麼，咱們的數據生成器就要輸出2個數，中間也要用空格分隔。

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
int main()
{
	srand(time(0));
    //這是一個生成隨機數隨機種子，須要用到 ctime 庫
	printf("%d %d\n",rand(),rand());
    //這樣就生成了2個隨機數
	return 0;
}

運行一下，確實生成了2個隨機數。

注：若是不加那個隨機種子，生成的隨機數每次都是同樣的數。

Extra：數據範圍

若是咱們對於數據範圍有要求，那怎麼辦呢？

要讓隨機數限定在一個範圍，能夠採用「模除加加法」的方式。

對於任意數，\(0\leq rand()\%(a+1) \leq a\) 。

因而 \(0+k\leq rand()\%(a+1) +k\leq a+k\) 。

舉幾個簡單的例子：

當 a=rand()%2 時，a 的範圍：\(0 \leq a \leq 1\) 。
當 a=rand()%2+1 時，a 的範圍：\(1 \leq a \leq 2\) 。
要想讓 \(1 \leq a \leq 30000\) ，則 a=rand()%30000+1 。

可是，這裏有個小問題。rand() 生成的隨機數的範圍在0~32767之間。若是咱們想要獲得比32767更大的隨機數怎麼辦呢？我有一個小辦法，很實用。

好比讓 \(1 \leq a \leq 1,000,000\)
```
int main() 
{
	srand(time(0));
	while(1) 
	{
		int a=rand()%1000+1;
		int b=rand()%990+1;
			// a的最大值 × b的最大值=990000 
		int c=rand()%10000+1;
			//a*b+c 恰好湊個1000000 
		int d=a*b+c;
		cout<<d<<endl;
	}
}
```
看一下輸出結果

這種「湊數」的方法是否是感到很神奇呢？

3.對拍代碼

①標準輸入輸出代碼

標準輸入輸出指的是：兩份基本代碼和數據生成代碼裏不含文件輸入輸出操做，如 freopen 等。

在這裏，咱們須要用到一些文件的讀寫符號。（需用到 <cstdlib> 庫）

system("A.exe > A.txt") 指的是運行 A.exe，把結果輸出（>）到 A.txt 中。

system("B.exe < A.txt > C.txt") 指的是運行 B.exe，從 A.txt 中讀入（<）數據，把結果輸出（>）到 C.txt 中。

system("fc A.txt B.txt") 指的是比較 A.txt 和 B.txt ，若是兩個文件裏的數據相同返回0，不一樣返回1。

那麼，咱們就能夠執行這一操做來實現對拍。

先讓數據生成器輸出數據。 system("data.exe > in.txt")
而後用這個數據跑一遍暴力代碼，輸出結果。 system("baoli.exe < in.txt > baoli.txt")
再用這個數據跑一遍你寫的正解代碼，輸出結果。 system("std.exe < in.txt > std.txt")
把兩個結果相比較，判斷是否是同樣的。 system("fc std.txt baoli.txt")

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
	while(1) //一直循環，直到找到不同的數據
	{
		system("data.exe > in.txt");
		system("baoli.exe < in.txt > baoli.txt");
		system("std.exe < in.txt > std.txt");
		if(system("fc std.txt baoli.txt")) //當 fc 返回1時，說明這時數據不同
			break; //不同就跳出循環
	}
	return 0;
}

②文件輸入輸出

標準輸入輸出指的是：兩份基本代碼和數據生成代碼裏含有文件輸入輸出操做，如 freopen 等。

由於基本代碼中有文件輸入輸出，因此咱們在對拍代碼中沒必要使用 ' < ' 、' > ' 等符號對文件進行操做。只需運行一下兩個程序，程序會本身輸出文件。

這種文件輸入輸出的模式適合各類大型線下比賽使用。優勢在於對拍的時候不用刪除 freopen 。

數據生成代碼例子：

#include<bits/stdc++.h>
int main()
{
    srand(time(0));
    freopen("in.in","w",stdout); //生成 使兩份基本代碼 將要讀入的數據
    int a=rand(),b=rand();
    printf("%d %d\n",a,b);
}

暴力代碼例子：

#include<bits/stdc++.h>
int main()
{
	freopen("in.in","r",stdin);//讀入數據生成器造出來的數據
    freopen("baoli.txt","w",stdout);//輸出答案
    int a,b,ans=0;
    scanf("%d %d",&a,&b);
    for(int i=1;i<=a;++i) ans++;
    for(int i=1;i<=b;++i) ans++;
    printf("%d\n",ans);
}

正解代碼例子：

#include<bits/stdc++.h>
int main()
{
	freopen("in.in","r",stdin);
    freopen("std.txt","w",stdout);
    scanf("%d %d",&a,&b);
    printf("%d\n",a+b);
}

對拍代碼

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
	while(1) //一直循環，直到找到不同的數據
	{
		system("data.exe");
		system("baoli.exe");
		system("std.exe");
		if(system("fc std.txt baoli.txt")) //當 fc 返回1時，說明這時數據不同
			break; //不同就跳出循環
	}
	return 0;
}

4.運行對拍程序

目前，咱們有了4份代碼。爲了實現對拍，咱們要把這些代碼放在同一個文件夾的同一層裏。

而且打開每一份代碼，讓每一份代碼都生成一個同名的 .exe 程序。以下：

而後，打開 duipai.exe ，咱們能夠看到程序正在對兩個輸出文件進行比較

找不到差別，說明這兩份代碼輸出的兩個文件是同樣的。

那麼咱們能夠一直拍着，若是長時間都是找不到差別，那麼你寫的正解就多是對的了。

若是找到差別，它會分別返回兩個文件的數據，這樣咱們就有了一組錯誤數據，方便咱們 debug 。

這是存在差別的狀況。

5.程序的優化

①節約對拍次數

在對拍時，你有沒有發如今 cmd 的黑色框框裏面，「找不到差別」這幾行輸出的很快，看起來對拍的頻率好像很高的樣子。實際上，這樣浪費了不少次對拍，數據生成須要必定的時間，而文件的讀取輸出等都須要必定時間。可是兩個輸出文件的對比卻在不停地運行着，數據生成器生成的文件在必定的時間內是相同的，這樣就浪費了許屢次對拍。

爲此，咱們可使每次對拍完畢後休眠1秒，給四個程序留給必定的緩衝時間，使得每次對拍時，數據生成器生成的數據都不一樣。

那麼，咱們可使用 <windows.h> 庫裏的 Sleep(t) ，\(t\) 爲時間，單位是毫秒。它可使程序休眠 \(t\) 毫秒。咱們能夠在每次對拍以後加上 Sleep(1000) ，這樣每次對拍以後休眠1秒，就不會出現浪費對拍的狀況了。詳見下面代碼部分。

②美化對拍程序

衆所周知，每一道編寫程序題都有時間限制。那麼咱們能夠用一個計時函數"clock()"，來計算咱們寫的正解用的時間，判斷它是否超時（固然，本地測出的時間和評測機測的時間通常不一樣），並把所用時間在對拍程序上體現出來。

咱們還能夠給把一個經過的數據看成一個測試點，還能夠給他賦予編號，這些都能在對拍程序直觀地體現出來，像下面這樣：

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<windows.h>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
	int ok=0;
	int n=50;
    for(int i=1; i<=n; ++i)
    {
        system("make.exe > make.txt");
        system("std.exe < make.txt > std.txt");
        double begin=clock();
        system("baoli.exe < make.txt > baoli.txt");
        double end=clock();

        double t=(end-begin);
        if(system("fc std.txt baoli.txt"))
        {
            printf("測試點#%d Wrong Answer\n",i);
        }
        else if(t>1000) //1秒
        {
            printf("測試點#%d Time Limited Enough 用時 %.0lfms\n",i,t);
        }
        else
        {
        	printf("測試點#%d Accepted 用時%.0lfms\n",i,t);
        	ok++; //AC數量+1
    	}
    }
    pritf("\n");
    double res=100.0*ok/n;
    printf("共 %d 組測試數據，AC數據 %d 組。 得分%.1lf。",n,ok,res);
    
    Sleep(1000);//休眠1秒，爲了節約對拍次數。
}

上面造了50個測試點，咱們還能夠計算程序 AC 多少個點來評個總分。這樣可讓咱們大體地瞭解一下編出的程序的正確性。

這樣子，對拍的做用就發揮到了極致。