C++ 对拍详解
C++对拍详解
对拍是什么
对拍，是一个比较实用的工具。它可以很是方便地对于两个程序的输出文件进行比较，能够帮助咱们实现一些自动化的比较输出结果的问题。ios
众所周知，每一道编程题目，都会有某种正解能拿到满分；当咱们想不出正解时，咱们每每能够打暴力代码来获取部分分数。c++
可是，当咱们以为有思路写正解，但又担忧本身正解写的不对，而刚好，咱们又有一个可以暴力骗分的代码。这个时候就能够用到对拍。 暴力骗分代码必须保证正确性，最多只是超时，不能出现答案错误的状况。编程
这样，咱们能够造多组数据，让暴力骗分的程序跑一遍，再让咱们本身写的正解跑一遍，两者进行屡次对比。若是多组数据都显示两者的输出结果同样，那么这个正解大几率没问题。相反地，若是两组数据不一样，咱们就找到了一组错误数据，方便调试，找到正解哪里出了问题。windows
这即是对拍。其做用也在上文提出。函数
对拍的实现
1.准备基本代码
首先，咱们要有2份代码，一份是这一道题“你写的正解”代码，另外一份是同一道题“你打的暴力”代码。工具
为了方便，咱们先用 A+B problem 来演示对拍。测试
本身的代码： std.cpp大数据
#include<cstdio>
using namespace std;
int main()
{
int a,b;
scanf("%d%d",&a,&b);
printf("%d\n",a+b);
return 0;
}
暴力代码：baoli.cpp优化
#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份代码有了，咱们把它放在同一个文件夹里。这样算是作好了对拍的准备。ui
2.制做数据生成器
咱们制做的数据要求格式和上面两份代码的输入格式同样。
根据上面，咱们能够知道输入的数据为2个数，中间有空格分隔。那么，咱们的数据生成器就要输出2个数，中间也要用空格分隔。
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
int main()
{
srand(time(0));
//这是一个生成随机数随机种子，须要用到 ctime 库
printf("%d %d\n",rand(),rand());
//这样就生成了2个随机数
return 0;
}
运行一下，确实生成了2个随机数。
注：若是不加那个随机种子，生成的随机数每次都是同样的数。
Extra：数据范围
若是咱们对于数据范围有要求，那怎么办呢？
要让随机数限定在一个范围，能够采用 “模除加加法” 的方式。
对于任意数，\(0\leq rand()\%(a+1) \leq a\) 。
因而 \(0+k\leq rand()\%(a+1) +k\leq a+k\) 。
举几个简单的例子：
-
当
a=rand()%2时，a 的范围：\(0 \leq a \leq 1\) 。 -
当
a=rand()%2+1时，a 的范围：\(1 \leq a \leq 2\) 。 -
要想让 \(1 \leq a \leq 30000\) ，则
a=rand()%30000+1。可是，这里有个小问题。rand() 生成的随机数的范围在0~32767之间。若是咱们想要获得比32767更大的随机数怎么办呢？我有一个小办法，很实用。
好比让 \(1 \leq a \leq 1,000,000\)
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 恰好凑个1000000 int d=a*b+c; cout<<d<<endl; } }看一下输出结果
这种“凑数”的方法是否是感到很神奇呢？
3.对拍代码
①标准输入输出代码
标准输入输出指的是：两份基本代码和数据生成代码里不含文件输入输出操做，如 freopen 等。
在这里，咱们须要用到一些文件的读写符号。（需用到 <cstdlib> 库）
system("A.exe > A.txt") 指的是运行 A.exe，把结果输出（>）到 A.txt 中。
system("B.exe < A.txt > C.txt") 指的是运行 B.exe，从 A.txt 中读入（<）数据，把结果输出（>）到 C.txt 中。
system("fc A.txt B.txt") 指的是比较 A.txt 和 B.txt ，若是两个文件里的数据相同返回0，不一样返回1。
那么，咱们就能够执行这一操做来实现对拍。
- 先让数据生成器输出数据。
system("data.exe > in.txt") - 而后用这个数据跑一遍暴力代码，输出结果。
system("baoli.exe < in.txt > baoli.txt") - 再用这个数据跑一遍你写的正解代码，输出结果。
system("std.exe < in.txt > std.txt") - 把两个结果相比较，判断是否是同样的。
system("fc std.txt baoli.txt")
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
while(1) //一直循环，直到找到不同的数据
{
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")) //当 fc 返回1时，说明这时数据不同
break; //不同就跳出循环
}
return 0;
}
②文件输入输出
标准输入输出指的是：两份基本代码和数据生成代码里含有文件输入输出操做，如 freopen 等。
由于基本代码中有文件输入输出，因此咱们在对拍代码中没必要使用 ' < ' 、' > ' 等符号对文件进行操做。只需运行一下两个程序，程序会本身输出文件。
这种文件输入输出的模式适合各类大型线下比赛使用。优势在于对拍的时候不用删除 freopen 。
-
数据生成代码例子：
#include<bits/stdc++.h>
int main()
{
srand(time(0));
freopen("in.in","w",stdout); //生成 使两份基本代码 将要读入的数据
int a=rand(),b=rand();
printf("%d %d\n",a,b);
}
-
暴力代码例子：
#include<bits/stdc++.h>
int main()
{
freopen("in.in","r",stdin);//读入数据生成器造出来的数据
freopen("baoli.txt","w",stdout);//输出答案
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);
}
-
正解代码例子：
#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);
}
-
对拍代码
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
while(1) //一直循环，直到找到不同的数据
{
system("data.exe");
system("baoli.exe");
system("std.exe");
if(system("fc std.txt baoli.txt")) //当 fc 返回1时，说明这时数据不同
break; //不同就跳出循环
}
return 0;
}
4.运行对拍程序
目前，咱们有了4份代码。为了实现对拍，咱们要把这些代码放在同一个文件夹的同一层里。
而且打开每一份代码，让每一份代码都生成一个同名的 .exe 程序。以下：
而后，打开 duipai.exe ，咱们能够看到程序正在对两个输出文件进行比较
找不到差别，说明这两份代码输出的两个文件是同样的。
那么咱们能够一直拍着，若是长时间都是找不到差别，那么你写的正解就多是对的了。
若是找到差别，它会分别返回两个文件的数据，这样咱们就有了一组错误数据，方便咱们 debug 。
这是存在差别的状况。
5.程序的优化
①节约对拍次数
在对拍时，你有没有发如今 cmd 的黑色框框里面，“找不到差别” 这几行输出的很快，看起来对拍的频率好像很高的样子。实际上，这样浪费了不少次对拍，数据生成须要必定的时间，而文件的读取输出等都须要必定时间。可是两个输出文件的对比却在不停地运行着，数据生成器生成的文件在必定的时间内是相同的，这样就浪费了许屡次对拍。
为此，咱们可使每次对拍完毕后休眠1秒，给四个程序留给必定的缓冲时间，使得每次对拍时，数据生成器生成的数据都不一样。
那么，咱们可使用 <windows.h> 库里的 Sleep(t) ，\(t\) 为时间，单位是毫秒。它可使程序休眠 \(t\) 毫秒。咱们能够在每次对拍以后加上 Sleep(1000) ，这样每次对拍以后休眠1秒，就不会出现浪费对拍的状况了。详见下面代码部分。
②美化对拍程序
众所周知，每一道编写程序题都有时间限制。那么咱们能够用一个计时函数"clock()"，来计算咱们写的正解用的时间，判断它是否超时（固然，本地测出的时间和评测机测的时间通常不一样），并把所用时间在对拍程序上体现出来。
咱们还能够给把一个经过的数据看成一个测试点，还能够给他赋予编号，这些都能在对拍程序直观地体现出来，像下面这样：
#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("测试点#%d Wrong Answer\n",i);
}
else if(t>1000) //1秒
{
printf("测试点#%d Time Limited Enough 用时 %.0lfms\n",i,t);
}
else
{
printf("测试点#%d Accepted 用时%.0lfms\n",i,t);
ok++; //AC数量+1
}
}
pritf("\n");
double res=100.0*ok/n;
printf("共 %d 组测试数据，AC数据 %d 组。 得分%.1lf。",n,ok,res);
Sleep(1000);//休眠1秒，为了节约对拍次数。
}
上面造了50个测试点，咱们还能够计算程序 AC 多少个点来评个总分。这样可让咱们大体地了解一下编出的程序的正确性。
这样子，对拍的做用就发挥到了极致。
总结
通过上面的一番讲解，你们必定对 “对拍” 已经有了一些了解。相信你们跟着上面的步骤，也能用对拍来解决一些实际的问题。
在考场上，对于一些 比较容易写出暴力代码 而 写正解又担忧本身写不对 的状况，咱们能够用本身的暴力代码和写的正解比较一下。（毕竟暴力代码确定不会WA掉，输出的答案只是慢了些，但答案确定不会错） 这么比较，就能够检查出本身写的正解有没有大问题。
并且，对拍还能方便地计算出任意随机数据所跑的时间，咱们能够知道这个程序大约用的时间，咱们能够本身再去调试优化。这避免了咱们考试时写完代码，可是不知道本身的程序跑大数据很是慢，考试结束交程序评测的时候全是TLE。（悲）
可是，对拍仅仅能确保本身写的正解能跑过一些比较小的数据。若是数据范围太大，一是暴力的程序跑不出来，二是数据生成的程序须要承受更多的压力。因此，若是想要确保能过大数据，须要本身手动去看一下代码里面是否隐藏着问题，好比中间过程要强转为 long long 等等。
总之，对拍是个比较实用的工具，它很是方便地对两个文件进行了比较操做。这是编程的必备神器，你们必定要好好掌握！
但愿你们在2020NOIP中发挥超常，RP++！
EdisonBa
2020.8.15 首次发布
2020.11.4 重大修改
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