ACM国际大学生程序设计竞赛指南
一、ACM竞赛介绍及规则
ACM/ICPC(国际大学生程序设计竞赛)是由ACM(Association for Computing Machinery,美国计算机协会)组织的年度性竞赛,始于1970年,是全球大学生计算机程序能力竞赛活动中最有影响的一项赛事。ACM/ICPC采用赛区选拔的方式产生参加世界决赛学校的资格,2001年,来自全球超过25个地区1141所大学的2362支队伍参加了第26届ACM/ICPC的赛区竞赛。在2002年3月,来自世界各地的约60支队伍,200多名选手参加了夏威夷总决赛的角逐。可以说,ACM国际大学生程序设计竞赛是参赛选手展示计算机才华的广阔舞台,是著名大学计算机教育成果的直接体现,是信息企业与世界顶尖计算机人才对话的最好机会。在过去十几年中,世界著名信息企业 APPLE、AT&T、MICROSOFT和IBM分别担任了竞赛的赞助商。中国大陆高校从1996年开始参加ACM/ICPC亚洲预赛,前五届 ACM/ICPC亚洲区选拔赛在上海设有赛区,由上海大学主办。2002年,第六届ACM/ICPC亚洲预赛将该在北京设赛区,由清华大学主办。第七届竞赛将于2002年10月在清华园拉开帷幕,预计将有超过60所国内外著名大学的上百支队伍参加本次竞赛(这也是北京工业大学首次参加此项赛事)。
ACM 竞赛规定,教练是参赛队伍所代表学校的正式教师,每支队伍最多由三名参赛队员组成,每支队伍中至少有两名参赛队员必须是未取得学士学位或同等学历的学生,取得学士学位超过两年,或进行研究生学习超过两年的学生不符合参赛队员的资格,任何参加过两次决赛的学生不得参加地区预赛或者世界决赛。
二、竞赛组织
竞赛在由各高等院校派出的3人一组的队伍间进行,分两个级别。参赛队应首先参加每年9月至11月在世界各地举行的“区域竞赛(regional contest)”。各区域竞赛得分最高的队伍自动进入第二年3月在美国举行的“决赛(final contest)”,其它的高分队伍也有可能被邀请参加决赛。每个学校有一名教师主管队伍,称为“领队”(faculty advisor),他负责选手的资格认定并指定或自己担任该队的教练(coach)。每支队伍最多由三名选手(contestant)组成,每个选手必须是正在主管学校攻读学位并已读完至少一半时间的学生。每支队伍最多允许有一名选手具有学士学位,已经参加两次决赛的选手不得再参加区域竞赛。
三、竞赛形式与评分办法
竞赛进行5个小时,一般有6—8道试题,由同队的三名选手使用同一台计算机协作完成。当解决了一道试题之后,将其提交给评委,由评委判断其是否正确。若提交的程序运行不正确,则该程序将被退回给参赛队,参赛队可以进行修改后再一次提交该问题。程序运行不正确是指出现以下4种情况之一:
(1)运行出错(run-time error);
(2)运行超时〔time-limit exceeded);
(3)运行结果错误(wrong answer);
(4)运行结果输出格式错误(presentation error)。
竞赛结束后,参赛各队以解出问题的多少进行排名,若解出问题数相同,按照总用时的长短排名。总用时为每个解决了的问题所用时间之和。一个解决了的问题所用的时间是竞赛开始到提交被接受的时间加上该问题的罚时(每次提交通不过,罚时20分钟)。没有解决的问题不记时。美国英语为竞赛的工作语言。竞赛的所有书面材料(包括试题)将用美国英语写出,区域竞赛中可以使用其它语言。总决赛可以使用的程序设计语言包括pascal,c,c++及java,也可以使用其它语言。具体的操作系统及语言版本各年有所不同。
四、竞赛奖励情况
总决赛前十名的队伍将得到高额奖学金:第一名奖金为12000美元,第二名奖金为6000美元,第三名奖金为3000美元,第四名至第十名将各得到l500美元。除此之外还将承认北美冠军、欧洲冠军、南太平洋冠军及亚洲冠军
五、关于竞赛的题型分析
比赛没有大纲,没有范围,完全需要选手自行利用所学的知识,灵活地设计解决问题的方法。Hal Burch通过在1999年春季的分析得出了这样的结论,竞赛的程序设计一般只有16种类型,它们分别是:
Dynamic Programming (动态规划)
Greedy (贪心算法)
Complete Search (穷举搜索)
Flood Fill (不知该如何翻译)
Shortest Path (最短路径)
Recursive Search Techniques (回溯搜索技术)
Minimum Spanning Tree (最小生成树)
Knapsack (背包问题)
Computational Geometry (计算几何学)
Network Flow (网络流)
Eulerian Path (欧拉回路)
Two-Dimensional Convex Hull (不知如何翻译)
BigNums (大数问题)
Heuristic Search (启发式搜索)
Approximate Search (近似搜索)
Ad Hoc Problems (杂题)
很少有人能真正掌握这其中绝大部分的方法,而对于一些包含了这些方法组合与循环的具有挑战性的综合问题,多数选手都无能为力,因为竞赛中的很多试题都需要选手当场作出分析,而不是套用固定的解题格式,这是竞赛的困难所在,也是它的魅力所在。
六、竞赛准备
ACM竞赛不要求使用某一种特定的语言,所以各个队伍可以根据语言的特点和自己的特长选择,如果对语言的原理语法和特点均能做到成竹于胸、滥熟于心,在比赛的过程中就可以大大缩短调试的时间,从而获得优势。
然而编程之道就如武学之道,语言只是各门各派的武功招式,算法和数据结构则好比内功心法和武学原理。内力深厚,任何招式到了手上都能够化腐朽为神奇;掌握了武学原理,更能做到无招胜有招。选手在竞赛中最重要的素质,正体现于对算法和数据结构的掌握和理解上,通过对经典问题的分析,掌握各种算法的应用范围和数据结构的作用与具体实现,是每个选手在平时学习中的重点所在。
七、竞赛策略
临近比赛,在实力上已经难有质的提高,这时我们不妨将注意力转移到竞赛技巧方面,做不成武学道师也学个韦小宝。在ACM竞赛中,一般来说能成功解决半数或以上题目的队伍已经是相当优秀的,解决所有问题近乎天方夜潭,也就是说无论你的实力如何,都还有很大的改进余地,这其中比较重要的就是竞赛的策略。
(1)分工的问题:
团队的配合十分重要,三个队员之间的合理分工可以大大改进解题的效率,根据队员的不同特点,不同的队伍可以采用不同的分配方式,其间一些细节的处理需要三个人有很好的默契。
(2)算法的选择:
在所有可行的算法当中,我们选择的应该是最可行的方法,而不是最高明的方法,这是竞赛与解决问题的一个重要区别,按照熟悉的程度由高到低选择一个算法,通过计算算法的时间和空间复杂度(在必要的情况下)和特殊的测试数据找出一切使该算法不成立的理由,如果找不到就确定该算法并选用相应的数据结构。在确定思路的时候注意比较常见的思维方式分析,比如逆向的分析,对称的分析等等。
(3)程序的编写:
最好首先编写输入和输出的部分,然后逐步细化,一个部分一个部分地填充调试,其间通过适量的注释来刻画程序的逻辑结构和特殊的技巧。在完成全部代码后用一般的测试数据验证代码的正确性,然后处理特殊的情况和边界问题,试图尽可能地找出错误的情况并加以改正。关于程序的优化主要考虑的是最坏情况下所用的时间是否满足要求,优化的程度以题目要求为准,足够即可,尽量避免使用指针和动态分配,在空间允许的情况下一律采用静态分配。
(4)调试中的问题:
调试中会遇到的许多问题需要在事前有所准备并定出总体设计,当然具体的情况还要临场分析,考虑的方面包括程序中的BUG,算法的正确性和数据结构的合理性,什么时候该放弃这个问题,什么时候该返回到先前放弃的问题,是否需要做到或已经做到足够的优化等等。所有关于调试的输入输出都不要删除,将它们注释起来即可。
(5)竞赛中的杂题处理
在竞赛中有时会出现一些新颖的题型,解决它们的算法很难归到经典的算法中去,每个这类的题都有自己鲜明的特点,对于它们根本没有一般的解法。对于这样的挑战,一个新颖的数据结构或一套特殊的循环或判断常常是必须的。解决这种问题的关键在于仔细地阅读题目的叙述,灵感经常来自于将叙述的逻辑条理整理得十分清楚之后,同样,对这类题的优化也是需要的,至少需要避免过多的循环嵌套。
八、编程与竞赛
学习编程并不是为了参加竞赛,竞赛对于多数选手的意义还是在于参与,以及在备战过程中对自己的锻炼和提高。在这一点上,ACM竞赛和其它一系列竞赛是一样的,只是它的影响力和规模大些罢了,所以笔者希望对编程有兴趣的同学都能够关注竞赛,即使不参加,通过了解竞赛中涉及的编程知识达到课内很难达到的高度,这对每个人都是有益无害的。、
九、注意事项
1.比赛试题由ACM委员会出题,形式上与正式比赛完全一样,比赛之前绝对保密。题目为全英文。
2. 题目的解答提交裁判称为运行,每一次运行会被判为正确或者错误,判决结果会及时通知参赛队伍。
3. 参赛队员有权通过提交解释请求,针对题目描述中的不明确或错误的部分提问。如果裁判确认题目中确实存在不明确或错误的部分,将会通告所有参赛队伍进行声明或更正。
4. 在竞赛中,参赛队员不得和同组成员以及竞赛组委会指定工作人员以外的人交谈;系统支持人员可以回答和系统相关的问题,例如解释系统错误信息。
5. 竞赛的预定时间为 5 小时,但当竞赛进行一定时间后,竞赛组委会主任可以因为出现不可预见的事件而调整比赛时间长度,一旦比赛时间长度发生改变,将会以及时并且统一的方式通告所有参赛队员。
6. 参赛队员不能携带任何电子设备。允许携带打印的纸质材料,包括源代码,参考书,字典等。
7. 当参赛队伍出现妨碍比赛正常进行的行为时,诸如擅自移动赛场中的设备,未经授权修改比赛软硬件,干扰他人比赛等,都将会被竞赛组委会剥夺参赛资格。
8.参赛队员可以携带诸如书、手册、程序清单等参考资料,试题的解答提交裁判称为运行,每一次运行会被判为正确或者错误,判决结果会及时通知参赛队伍,正确解答中等数量及中等数量以上试题的队伍会根据解题数目进行排名,解题数在中等数量以下的队伍会得到确认但不会进行排名,在决定获奖和参加世界决赛的队伍时,如果多支队伍解题数量相同,则根据总用时加上惩罚时间进行排名,总用时和惩罚时间由每道解答正确的试题的用时加上惩罚时间而成。每道试题用时将从竞赛开始到试题解答被判定为正确为止,期间每一次错误的运行将被加罚20分钟时间,未正确解答的试题不记时。