SPJ 学习笔记

前言

本博客只会讲本蒟蒻目前学习到的地方，所以如果有没讲到的地方还请见谅，等蒟蒻有时间学了再说。

虽然本博客都是一些较为浅显的知识，但是写一道验证较为简单的 SPJ 题还是足够的。

另外，本文的 SPJ 都以 C++ 为例。

Step.1 SPJ 基础

Special Judge（简称：spj，别名：checker）是当一道题有多组解时，用来判断答案合法性的程序。--OI Wiki

也就是说，当某道题没有确定的答案时，可以使用一个程序来判断答案是否符合要求。

而 Testlib.h 就是一个专门用来写 SPJ 的 C++ 库。

像 Codeforces，因为存在 hack 机制，无论是否题目是否存在多组解，都需要写一个 SPJ，就是一个经常使用 SPJ 的 OJ。

一般的 SPJ 程序如下：

#include"testlib.h"
int main(int argc,char *argv[]) {
  registerTestlibCmd(argc,argv);
  // your code
  if(xxx) quitf(_ok,"xxx");
  else quitf(_wa,"xxx");
}

首先，主函数的写法就和平时不太一样，这里传入的两个参数是为了让 SPJ 能够从命令行输入数据，使得 SPJ 可以从标准输入、标准输出和选手输出中读取数据。

registerTestlibCmd(argc,argv); 语句则是用于初始化 checker，在主函数的最前面必须调用一次，直接复制即可。

然后就是自己的代码，但是读入并不能使用 cin 或者 scanf 等方式输入，而需要 testlib.h 内置的读入方式。

在介绍读入方式前，需要先介绍三个结构体：

• inf，代表标准输入文件。
• ans，代表标准输出文件。
• ouf，代表选手输出文件。

所以在写 SPJ 的时候，最好别用这三个名字作为某些变量名或者结构体名。

而读入，则需要调用内置于结构体内的函数实现。

比如，我要从标准输入文件中读入一个整数 \(n\)，则可以使用以下代码：

inf.readInt();

以下是一些比较常用的读入函数：

• char readChar()
  • 读入一个字符。
• char readChar(char c)
  • 读入一个字符，且必须为 c。
• char readSpace()
  • 读入一个字符，且必须为空格，等同于 readChar(' ')。
• string readToken()/string readWord()
  • 读入一个串，直到遇到空白字符，如：空格、Tab、EOLN。
• string readToken(string regex)/string readWord(string regex)
  • 读入一个字符串，且必须与 regex 匹配。
• long long readLong()
  • 读入一个 long long 类型的整数。
• long long readLong(long long L, long long R)
  • 读入一个 long long 类型的整数，必须在 \([L,R]\) 之间。
• vector<long long> readLongs(int n, long long L, long long R)
  • 读入 \(N\) 个 long long 类型的整数，且要求均在 \([L,R]\) 之间。
• int readInt()/int readInteger()
  • 读入一个 int 类型的整数。
• int readInt(int L, int R)/int readInteger(L, R)
  • 读入一个 int 类型的整数，必须在 \([L,R]\) 之间。
• vector<int> readInts(int n, int L, int R)/vector<int> readIntegers(int n, int L, int R)
  • 读入 \(N\) 个 int 类型的整数，必须均在 \([L,R]\) 之间。
• double readReal()/double readDouble()
  • 读入一个 double 类型的浮点数。
• double readReal(double L, double R)/double readDouble(double L, double R)
  • 读入一个 double 浮点数，必须在 \([L,R]\) 之间。
• double readStrictReal(double L, double R, int minPrecision, int maxPrecision)double readStrictDouble(double L, double R, int minPrecision, int maxPrecision)
  • 读入一个 double 类型的浮点数，必须在 \([L,R]\) 之间，小数位数必须在 \([minPrecision,maxPrecision]\) 之间，不得使用指数计数法等非正常格式。
• string readString()/string readLine()
  • 读入一行（包括换行符），同时将流指针指向下一行的开头。
• string readString(string regex)/string readLine(string regex)
  • 读入一行，必须与 regex 匹配。
• void readEoln()
  • 读入 EOLN（在 Linux 环境下读入 LF，在 Windows 环境下读入 CR LF）。
• void readEof()
  • 读入 EOF。
• void quit(TResult verdict, string message)/void quitf(TResult verdict, string message, ...)
  • 结束程序，若 Stream 为 ouf 返回 verdict，否则返回 _fail；输出 message。
• void quitif(bool condition, TResult verdict, string message, ...)
  • 如果 condition 成立，调用 quitf(verdict, message, ...)。

在读入后，按照题意直接进行判断，然后返回评测结果给评测机即可。

同样的，不能直接使用 cout 或者 printf 等方式直接输出，而却需要使用 testlib.h 内置的函数 quitf。

使用的格式是 quitf(A,B);

其中 A 部分是评测结果的返回值，一下为比较常用的返回值：

• _ok，表示选手程序通过该测试点，获得满分。
• _wa，表示选手程序的输出不符合题意，错误。
• pc，表示选手程序可以得到部分分，具体写的时候需要写一个小数，表示能获得分数的比例，如：\(0.5\) 表示能获得一半的分数。

除此之外还有：

• _pe，表示选手程序格式错误，在多读入或者少输出、多输出时出现，一般不需要自己写，testlib.h 可以自动判断。

• __fail，运行选手程序失败。

• _dirt，输出文件含有多余信息

• _unexpected_eof，文件读完时仍然尝试读入。

可能还有其他的，但是大部分 SPJ 其实都不需要了。

除了这些以外，其他正常的错误，如：RE、TLE、MLE 等，就不需要你自己写了，评测机可以自行判断。

那么，B 部分就是返回的评测信息，书写格式和写 printf 没什么区别。

比如一种例子："Expected %d, but found %d.",a,b 评测机就会在这个测试点先是对应内容。

一般来说，可以写的较为详细，一方面方便自己调试，一方面可以让选手清晰地知道自己哪里错了。

当然，也可以写的很简略或者干脆不写。

以上就是要写一个 SPJ 的基础部分，掌握了就可以写大部分简单的 SPJ。

一下是一个 SPJ 的例子，要求从输入文件中读入一个整数 \(n\)，然后从选手输出文件中读入 \(n\) 个整数，要求这 \(n\) 个整数是一个排列。

#include"testlib.h"
using namespace std;//可加可不加，看个人习惯
int n,a[1000005],p[1000005];
int main(int argc,char *argv[])
{
	registerTestlibCmd(argc,argv);
	n=inf.readInt()
	for(int i=1;i<=n;++i)
	{
		a[i]=ans.readInt();
     	if(a[i]<0||a[i]>n) quitf(_wa,"Required a permutation, but the %dth element is within the range [1,%d].",i,n);
     	if(p[a[i]]) quitf(_wa,"Required a permutation, but the %dth element is equal to the %dth element.",p[a[i]],i);
     	p[a[i]]=i;
	}
	quitf(_ok,"Yes, it is a permutation.")
}

Step.2 随机数

有些时候，我们可能会使用随机数来满足某些需求，不过 testlib.h 禁用了大部分 C++ 原有的库，也就导致一些原本的随机数生成函数也无法使用，比如 rand()，而内置了一些随机数生成函数。

首先，我需要初始化 Generator，使用以下语句即可：

registerGen(argc,argv,1);

大部分情况直接复制上去即可，最后一个参数是 Generator 的版本号，1 已经是最新版本，不需要改动。

那么初始化后，我们就可以使用 rnd 了。

以下是 rnd 的成员函数：

• rnd.next()
  • 随机生成一个 \([0,1)\) 之间的浮点数。
• rnd.next(R)
  • 若 \(R\) 是整数，则随机生成一个 \([0,R]\) 之间的整数；若 \(R\) 是浮点数，则随机生成一个 \([0,R)\) 之间的浮点数。
• rnd.next(L,R)
  • 若 \(L,R\) 是整数，则随机生成一个 \([L,R]\) 之间的整数；若 \(L,R\) 是浮点数，则随机生成一个 \([L,R)\) 之间的浮点数。
• rnd.any(c)
  • c 是一个 vector 或者 string，会随机返回容器内一个随机元素。
• rnd.next("a|b|c")
  • 随机返回字符串 a,b,c 中的一个。
• rnd.wnext(i,t)
  • 不均匀随机数生成器，若 \(t=0\)，则均匀生成；若 \(t>0\)，则均匀生成 \(t\) 次，并取最大值；若 \(t<0\)，则均匀生成 \(-t\) 次，并取最小值。

但是需要特别注意的是，testlib.h 的所有随机数生成器，在传入参数相同情况下，生成的数据都保证了一定相同，甚至环境不同，生成的数据也都完全一样，这是为了防止评测波动和方便调试。

但是有些情况，我们又需要完全随机的数据，但是 testlib.h 把 rand() 都禁用了，这时候我们怎么办呢？ （不写 SPJ 了）

值得庆幸的是，testlib.h 还没有禁用某些随机数生成器，比如：mt19937。

使用一下语句生成一个随机数，并作为传入参数传给 testlib.h 的随机数生成器即可。

mt19937 rng{random_device{}()};
rnd.setSeed(rng());

这样就可以让 SPJ 生成的随机数每次都不一样，不过，这违反了 testlib.h 的初衷，如果这个随机数影响评测结果还是不建议使用，可以在输出文件或者其他地方放一个随机种子，然后使用 SPJ 读入，作为种子一般情况就可以了。

除了有些时候出题人想整活，比如 1% 的概率会返回一个特殊的评测信息（注意，不是评测结果），才推荐使用这个方法生成随机数。

未完待续