对拍（C++）

对拍（C++）

对拍是什么

​ 众所周知，当我们正在考试敲代码的时候，每一道题，都会有某种正解能拿到满分；当我们想不出正解时，我们往往可以打暴力代码来骗分。

​ 但是，当我们有思路写正解，但又担心自己正解写的不对，而恰好，我们又有一个能够暴力骗分的代码。这个时候就可以用到对拍。 暴力骗分代码必须有正确性，最多只是超时。

​ 这样，我们可以造几组数据，让暴力骗分代码跑一遍，再让我们自己写的正解跑一遍，二者对比一下。如果拍出来多组数据都显示二者的结果一样，那么这个正解大概率没问题。相反地，如果两组数据不同，我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。

​ 这便是对拍。其作用也在上文提出。

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对拍的实现

1.准备基本代码

​ 首先，我们要有2份代码，一份是这一道题“你写的正解”代码，另一份是同一道题“你打的暴力”。

​ 为了方便，我们用A+B problem来演示对拍。

​ 自己的代码： std.cpp

#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

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

​ 2份代码有了，我们把它放在同一个文件夹里。这样算是做好了对拍的准备。

​

2.制作数据生成器

​ 我们制作的数据要求格式和上面两份代码的输入格式一样。根据上面，我们可以知道输入的数据为2个数，中间有空格分隔。那么，我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，需要用到 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，果然生成了2个随机数。

​

​ 注：如果不加那个随机种子，生成的随机数每次都是一样的数。

如果我们有对于数据范围的要求，那怎么办呢？

​ 要让随机数限定在一个范围，可以采用模除加加法的方式。

​ 对于任意数，\(0\leq rand()\%(a+1) \leq a\) 。

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

​ 举几个简单的例子。

1. 当 a=rand()%2 时，a 的范围：\(0 \leq a \leq 1\) 。

2. 当 a=rand()%2+1 时，a 的范围：\(1 \leq a \leq 2\) 。

3. 要想让 \(1 \leq a \leq 30000\) ，则 a=rand()%30000+1 。

   但是，这里有个小问题。rand() 生成的随机数的范围在0~32767之间。如果我们想要得到比32767更大的随机数怎么办呢？我有一个小办法，很实用。

   比如让 \(1 \leq a \leq 1,000,000\)

   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 刚好凑个1000000
   		int d=a*b+c;
   		cout<<d<<endl;
   	}
   }
   

   看一下输出结果

   

   怎么样，是不是很神奇呢（滑稽）

3.对拍代码

​ 在这里，我们需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 ，如果两个文件里的数据相同返回0，不同返回1。

​ 那么，我们就可以执行这一操作。

1. 先让数据生成器输出数据。 system("data.exe > in.txt")
2. 然后用这个数据跑一遍暴力代码，输出结果。 system("baoli.exe < in.txt > baoli.txt")
3. 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")
4. 把两个结果相比较，判断是不是一样的。 system("fc std.txt baoli.txt")

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
	while(1) //一直循环，直到找到不一样的数据
	{
		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，说明这时数据不一样
			break; //不一样就跳出循环
	}
	return 0;
}

4.运行对拍程序

​ 目前，我们有了4份代码。为了实现对拍，我们要把这些代码放在同一个文件夹的同一层里。

​ 并且打开每一份代码，让每一份代码都生成一个同名的 .exe 程序。如下：

​

​ 然后，打开 duipai.exe ，我们可以看到电脑正在对两个文件进行比较

​

​ 找不到差异，说明这两份代码输出的两个文件是一样的。

​ 那么我们可以一直拍着，如果长时间都是找不到差异，那么你写的正解就可能是对的了。

​ 如果找到差异，它会分别返回两个文件的数据，这样我们就有了一组错误数据，方便我们 debug 。

插入图片7

​ 这是存在差异的情况。

5.程序的美化

​ 众所周知，每一道编写程序题都有时间限制。那么我们可以用一个计时函数，来计算我们写的正解用的时间，判断它是否超时，并把所用时间在对拍程序上体现出来。

​ 我们还可以给把一个通过的数据当作一个测试点，还可以给他赋予编号，这些都能在对拍程序体现出来，像下面这样：

#include<iostream>
#include<cstdio>
#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
		}
    }
    cout<<endl;
    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);
}

​ 上面造了50个测试点，我们还可以看看程序 AC 多少个点来评个总分。（当然这只是起一些美化作用，让对拍看起来更舒服）

​

​

​ 这样子，是不是感觉很有意思呢（滑稽*2）

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总结

​ 经过上面的一番讲解，大家一定对“对拍”已经有了一些了解。相信大家跟着上面的步骤，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 写正解又担心自己写不对 的情况，我们可以用自己的暴力代码和写的正解比较一下。（毕竟暴力代码肯定不会WA掉，输出的答案只是慢了些，但答案肯定不会错） 这么比较，就知道自己写的正解是不是对的了。

​ 而且，对拍还能方便地计算出任意随机数据所跑的时间，我们可以知道这个程序大约用的时间，我们可以自己再去调试优化。这避免了我们考试时写完代码，但是不知道自己的程序跑大数据非常慢，考试结束交程序评测的时候全是TLE。（悲）

​ 总之，对拍是个比较实用的工具，考试必备神器，一定要掌握它。

希望大家在2020NOIP中发挥超常，RP++！

EdisonBa

2020.8.15