OI生成随机题目数据,测试点集锦【C++】【有待完善】

0x00 前言

这篇文章是蒟蒻为了能使后来的 OIER 们可以更好的搞事情 为大家带来更优质的题目以及更好的写出合理的对拍程序,本蒟蒻在此写了一篇并不完善的文章,总结了出各种数据的代码;

各位Dalao若有更好的办法可以评论,以帮助蒟蒻更好的完成这篇文章,蒟蒻目前的方法其实有点笨,每次都需要手动改文件输入输出的输出文件名;

0x01 基础知识框架

在涉及到题目数据生成之前,要首先学会C++中的伪随机数生成;(不然就只能手打数据了

标程和数据代码

在OI中,一个完整的测试点由输入数据(.in)和答案数据(.out/.ans但是这个得看每个OJ的配置,洛谷是.out文件)组成,其中,输入数据由数据代码随机生成并储存,答案数据由出题人的正确代码,即标程从输入数据中读入,在处理成答案输出储存;

这里我们重点讲的是数据代码,因为标程就是我们平时做题的AC代码,没有本质上的区别;

函数

c++中的伪随机数函数是一个叫做C的库函数,注意,rand()需要头文件 #include这里蒟蒻用的是c++的万能头文件#include

这个函数会返回一个整型数据(具体因种子而定,一般来说,int是32767,unsigned int是65535),因而基本用法如下:(当然也可以直接输出)

 int num=rand();
 printf("%d",num);

具体用法

但是,当你用这段代码进行随机数输出时,你会惊人的发现他每次运行输出的“随机数”都是同一个数,为什么?

因为刚刚说过,rand()是一个伪随机数,它需要一个种子,这个种子默认为0,所以每次输出会一模一样;因而,为了达到目的,我们需要引入一个设置种子的函数 srand(种子(一个整数),但是,srand()设置的种子一样,那么rand()取到的随机数也会一摸一样,可是我们不能每次为srand()函数设置种子,所以我们需要一个活动的值,比如time()函数返回当前时间,这也是当今主流的写法;

所以就有了以下两种写法,但要注意一点srand()的赋值应当在程序中只有一次或两次赋值程序运行时间大于1s,不然每次随机数会一模一样:(第二种Dev-C++6.5本蒟蒻实测可以过,报错的话应该是个编译器之间有差异)

srand(time(0)); 
int num=rand();
srand((unsigned)time(NULL));
int num=rand();

但是,有的时候,会有数据范围的限制,这时候我们就需要取模来限定他的大小了;比如在我们需要 [ l , r ] [l,r] [l,r]这个区间中的随机数,怎么办?其实很简单,我们先生成一个随机数num,再把这个num对于 ( r − l + 1 ) (r-l+1) (rl+1)取余,最后加上 l l l就可以了;

证明:在num取余之后,它的值在 [ 0 , r − l ] [0,r-l] [0,rl]之内,在加上 l l l后,num属于区间 [ 0 + l , r − l + l ] [0+l,r-l+l] [0+l,rl+l]等价于 [ l , r ] [l,r] [l,r],这就证明了这个算法的正确性;

其实现如下:

//注意,在函数外面应当提前写上srand((unsigned)time(NULL))或srand(time(0)) :
int newrand(int l,int r){
	int num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}

文件输入输出

一般c++的输出是在控制台中完成,但是在出数据的时候,我们就不可以输出到控制台中了(比较慢,而且不可以一步到位),因而我们需要一个可以吧输出或是输入弄到文件中的代码,即 freopen,代码格式如下:

  • 输入:freopen("你的文件名.文件后缀名","r",stdin);
  • 输出:freopen("你的文件名.文件后缀名","w",stdout);

(想必大家都很熟悉这个臭名昭著的在比赛里面不写爆零的函数了 谁没爆过

这样,我们就掌握了基础知识,可以进行下一步了;

0x02 基础数据模板

P1001 A+B Problem

戳此

这道题非常万能,没有太多的数据限制,所以在做题时是入门练习题,在出题时也是一道很不错的练习题;

思路:生成两个在 [ 1 , 2 32 ] [1,2^{32}] [1,232]中的数就可以了;(记得开 long long)

数据程序
#include
#define int long long//这行是宏定义,可以吧代码中的“int”替换成“long long”
using namespace std;
int newrand(int l,int r){
	int num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","w",stdout);
	srand((unsigned)time(NULL));
	printf("%lld %lld",newrand(1,4294967295/*2^32=4294967295*/),newrand(1,4294967295));
	return 0;
}
标程
#include
using namespace std;
long long a,b;
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","r",stdin);
	freopen("and_{该数据点编号}.out","w",stdout);
	scanf("%lld%lld",&a,&b);
	printf("%lld",a+b);
	return 0;
}

P1031 [NOIP2002 提高组] 均分纸牌

戳此

思路:这道题与以往不同的是他有了一个线性的数组要输出,但也很简单,一个循环1可以完成,唯一需要注意的是数据范围;

数据程序
#include
using namespace std;
long long newrand(){
	long long num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","w",stdout);
	srand((unsigned)time(NULL));
	long long n=newrand(1,100);
	printf("%lld\n",n);//输出N 
	for(int i=1;i<=n;i++){
		printf("%lld ",newrand(1,10000));//输出Ai 
	}
	return 0;
}

P1007 独木桥

戳此

这道题也是一个线性结构,但是每个士兵所占的位置不能重复,因此我们需要一个vis数组,用来保存这个位置是否被一个士兵占用了,并且要注意 N ≤ L N \le L NL

数据程序
#include
#define int long long
using namespace std;
int L,n,vis[3005];
int newrand(int l,int r){
	int num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","w",stdout);
	srand((unsigned)time(NULL));
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	L=newrand(1,5000);//生成L 
	n=newrand(1,L);// N<=L的实现 
	printf("%lld\n%lld\n",L,n);//输出L,N 
	for(int i=1;i<=n;i++){
		int dis=newrand(1,L);//士兵要在桥上 
		if(!vis[dis]){//这个位置没有站士兵 
			printf("%lld ",dis);
			vis[dis]=1;//标记 
		}
	}
	return 0;
}

0x03 图论数据模板

[蒟蒻还没学会出最大最小流,所以并不是很全,而且也不能保证无环,只能保证联通]

随机生成树[根节点为1]

随机生成树我们可以倒着思考从后往前连边,因为一个点最多只有一个父节点,所以我们只需要对于点 i i i [ 1 , i − 1 ] [1,i-1] [1,i1]点的区间中拉一条边,即往它可能存在的父节点建边,根节点不用建边,最后一定可以得到一棵树;

#include
#define int long long
using namespace std;
int n;
int newrand(int l,int r){
	int num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","w",stdout);
	srand((unsigned)time(NULL));
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	n=newrand(1,10000);//生成n 
	printf("%lld\n",n); 
	for(int i=1+1;i<n+1;i++){
	    int fi=newrand(1,i);//生成点i的父节点 
	    int dis=newrand(1,1e9);//生成这条边的权值 
	    printf("%lld %lld %lld\n",fi,i,dis);//输出 
	}
	return 0;
}

随机连通图

连通图的根本一定是一个树,连通图一定有一个或多个生成树,所以我们只需要先生成一个树,再在这个树上添加边就可以保证出来的图是一个连通图;

无向图
#include
#define int long long
using namespace std;
int n;
map<pair<int,int>,bool> vis;//用点u和点v边的关系映射是否被占用的bool值 
int newrand(int l,int r){
	int num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","w",stdout);
	srand((unsigned)time(NULL));
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	n=newrand(1,10000);//生成n 
	m=newrand(n-1,n*(n-1)-1);//生成m(保证至少可以构成一个树,至多是一个完全图) 
	printf("%lld\n",n); 
	for(int i=2;i<=n;i++){
	    int fi=newrand(1,i);//生成点i的父节点 
	    int dis=newrand(1,1e9);//生成这条边的权值
	    vis[make_pair(fi,dis)]=true;//标记
	    printf("%lld %lld %lld\n",fi,i,dis);//输出 
	} 
	for(int i=n;i<=m;i++){
		int u=newrand(1,n),v=newrand(1,n); 
		while(u==v||vis[make_pair(u,v)]){//生成u,v并判断是否可以出现 
			u=newrand(1,n);v=newrand(1,n);
		}
		vis[make_pair(u,v)]=vis[make_pair(v,u)]=true;//标记,是有向图就去掉后面的vis[make_pair(v,u)] 
		printf("%lld %lld %lld\n",u,v,newrand(1,1e9));
	}
	return 0;
}
有向图
#include
#define int long long
using namespace std;
int n;
map<pair<int,int>,bool> vis;//用点u和点v边的关系映射是否被占用的bool值 
int newrand(int l,int r){
	int num=rand();
	return (num%(r-l+1)+l);
}
signed main(){
	freopen("and_{该数据点编号}.in","w",stdout);
	srand((unsigned)time(NULL));
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	n=newrand(1,10000);//生成n 
	m=newrand(n-1,n*(n-1)-1);//生成m(保证至少可以构成一个树,至多是一个完全图) 
	printf("%lld\n",n); 
	for(int i=2;i<=n;i++){
	    int fi=newrand(1,i);//生成点i的父节点 
	    int dis=newrand(1,1e9);//生成这条边的权值
	    vis[make_pair(fi,dis)]=true;//标记
	    printf("%lld %lld %lld\n",fi,i,dis);//输出 
	} 
	for(int i=n;i<=m;i++){
		int u=newrand(1,n),v=newrand(1,n); 
		while(u==v||vis[make_pair(u,v)]){//生成u,v并判断是否可以出现 
			u=newrand(1,n);v=newrand(1,n);
		}
		vis[make_pair(u,v)]=true;//标记,是有向图就去掉后面的vis[make_pair(v,u)] 
		printf("%lld %lld %lld\n",u,v,newrand(1,1e9));
	}
	return 0;
}

目前文章更新到此,若各位Dalao有补充或蒟蒻学了更多算法,将会及时更新

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