ОЛИМПИАДЫ

С.А. Оршанский,
чемпион мира ACM ICPC 2004 г.,
Санкт-Петербург

О решении олимпиадных задач по программированию формата ACM ICPC

Интересно читать мнение любых людей, добившихся выдающихся результатов в своей области. Статья С.А. Оршанского не является исключением.

А.А. Шалыто, д. т. н., профессор

1. Олимпиады по программированию

1.1. Соревнования по информатике и программированию

Олимпиады по информатике, как и олимпиады по математике, широко распространены и имеют достаточно долгую историю. Командный студенческий чемпионат мира по программированию ACM ICPC (Association for Computing Machinery International Collegiate Programming Contest) [1-4] проводится с 1977 года. Международная олимпиада школьников по информатике IOI (International Olympiad in Informatics) проводится с 1989 года. Эти олимпиады позволяют выявлять способности как в математике, так и в программировании, а также умение работать под стрессом в сжатых временных рамках. Указанные соревнования студентов традиционно являются командными, а школьников - личными. В России более долгую историю имеют олимпиады школьников по информатике. В книге [5] собраны все задачи московских олимпиад по программированию, которые прошли с 1980 по 1988 гг. Материалы для подготовки к школьным олимпиадам можно найти также в книгах [6-8].

Популярность соревнований по информатике и программированию стремительно растет. Их спонсорами выступают такие крупные корпорации, как AT&T, Microsoft, IBM, Google. Естественно, появились исследования о том, как эффективно участвовать в соревнованиях, готовиться к ним, многочисленные советы и рассказы очевидцев [9]. К этой категории относится и настоящая статья. Автор имеет большой опыт участия в соревнованиях по информатике и программированию, преимущественно - командных студенческих. В настоящей статье речь пойдет о решении задач чемпионата мира ACM ICPC или аналогичных соревнований.

Цель статьи - попытаться ответить на вопрос “Как решить задачу?” при условии, что она одна и решить ее надо достаточно быстро. При этом необходимо решить задачу наверняка, а не с вероятностью 50%. Аспекты командной борьбы, стратегия и тактика не рассматриваются, но некоторые соображения по этим вопросам будут приведены.

В работе излагаются некоторые общие принципы решения задач. В работе также затронут вопрос о минимальном круге идей и методов, которыми целесообразно владеть каждому участнику соревнований. Эти идеи и методы являются базовыми не только для подготовленных участников, но и для составителей задач. За это олимпиады иногда подвергаются критике. Однако в этом соревнования по программированию мало чем отличаются от других сфер человеческой деятельности. Если бы на разных этапах соревнования давали принципиально различные задачи, то отборочные туры потеряли бы смысл. Принципиально изменять характер задач из года в год на всех этапах - четвертьфиналах, полуфиналах и в финале - нереально. В этом и нет необходимости, поскольку неясно, кого в таком случае будет выявлять чемпионат. На сегодняшний день студенческий чемпионат мира отбирает лучших в командном решении задач формата ACM ICPC. На этих соревнованиях команда состоит из трех человек, ей предоставляется один компьютер на пять часов для решения 8-12 задач.

1.2. Об обмене опытом

В книге [4] можно прочитать легендарный текст Леонида Волкова и Никиты Шамгунова “Как стать чемпионом Урала по программированию”. Многие участники олимпиад знают наизусть фразу из этого текста: “Я не знаю, как решать задачи. Я знаю только, что после того, как решишь их много, начинаешь делать это лучше, начинаешь лучше видеть возможные подходы к решению задач, начинаешь лучше их чувствовать”.

Вероятно, многолетний опыт участия в командных соревнованиях по программированию позволяет мне высказать ряд конструктивных соображений по вопросу “Как решать задачи?”. Не отвечая на вопрос “Как стать чемпионом мира по программированию?”, я постараюсь сформулировать и объяснить, чем я руководствовался при решении задач. Видимо, такие принципы все-таки существуют, хотя они, к сожалению, и не работают без интуиции [10].

Сама постановка вопроса “Как решать задачи?” может показаться кощунственной, поскольку решение задач - процесс творческий [11]. Однако описание некоторых методов и приемов, помогающих лучше решать задачи, вполне может служить ответом на поставленный вопрос, не предполагая тем не менее погружения в недра сознания. Подобным образом занятия физкультурой являются лишь механизмом, стимулирующим возможности тела, но совсем не обязательно раскрывающим сущность этих возможностей. Еще одно подтверждение вышесказанному - работы Г.С. Альтшуллера по теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) [12]. Мало кто усомнится, что решение изобретательских задач - процесс творческий, однако ТРИЗ активно применяется на практике в самых разных сферах человеческой деятельности. Надо сказать, что многие идеи Г.С. Альтшуллера применимы не только для решения инженерных, но и научных и олимпиадных задач.

В заключение раздела отметим, что обычно в литературе приводятся задачи, а иногда - задачи с решениями [13-16]. Однако методика решения олимпиадных задач описана недостаточно подробно и в основном передается от предыдущего поколения олимпиадников к следующему в устной форме. В настоящей работе делается попытка хотя бы частично заполнить этот пробел.

1.3. Существующие наработки

Начнем с обзора существующих материалов, помогающих научиться решать задачи. Наиболее важную роль играет наличие собственно задач, на которых можно тренироваться. Каждый год в мире происходит огромное количество соревнований по программированию различного уровня. Стали появляться сайты с интерактивными архивами задач. В них не просто доступен текст задачи, как в библиотеках, но и имеется возможность послать решение на проверку и немедленно, почти как на настоящих соревнованиях, получить результат. На таких сайтах ведутся рейтинги участников по числу решенных задач, проводятся онлайн-соревнования, обычно носящие любительский или тренировочный характер.

Два крупнейших российских архива задач:

1. Saratov State University :: Online Contester. Онлайн-система тестирования олимпиадных задач Саратовского государственного университета. http://acm.sgu.ru/

2. Ural State University Problem Set Archive with Online Judge System. Онлайн-система тестирования олимпиадных задач Уральского государственного университета. http://acm.timus.ru

Как отмечалось выше, существует ряд публикаций [13-16] с разбором конкретных задач всероссийских и международных олимпиад. Также есть публикации, например [17], в которых излагаются конкретные методики, применяемые при решении задач, небольшие хитрости и приемы.

Идеи настоящего текста адресованы читателю, участвовавшему в нескольких соревнованиях, хотя бы тренировочных. Поэтому предполагается, что читатель представляет, что такое олимпиадные задачи рассматриваемого формата, знает, что они проверяются на тестах, что засчитывается только программа, прошедшая все тесты, и т.д. Информацию об этом можно найти в книге [2].

Решением задачи является программа, читающая входные данные и выводящая соответствующие выходные данные. Задача может быть либо решена полностью, либо не решена совсем, тогда как на школьных олимпиадах важно уметь писать программы, которые работают почти всегда или почти на всех наборах входных данных.

На сайтах http://acm.sgu.ru/, http://acm.timus.ru и http://neerc.ifmo.ru/school/ можно найти ссылки на другие архивы задач и иные материалы схожей тематики.

2. Общая схема решения задачи

Перед вами условие задачи. Эта задача как бы единственная, другой не дано. Поэтому требуется не оценивать ее, а решать, и именно ее. Это предположение делается для простоты, на практике все сложнее. Рассмотрим семь этапов, через которые проходит решение задачи. Конечно, некоторые из них могут пропускаться, смешиваться, распараллеливаться между членами команды, если олимпиада командная, и т.д.

Основное правило: можно пропускать не более одного этапа. Так, переход к третьему этапу (“построение общей схемы решения”) должен происходить только после полного завершения первого этапа (“чтение условия”), а, например, переход к седьмому этапу (“посылка решения в жюри”) - только после окончательного завершения пятого этапа (“реализация”). То же верно для второго и четвертого, третьего и пятого, четвертого и шестого этапов решения задачи. При этом соседние этапы частично пересекаются. Обязательно обдумайте это правило, прочитав про все семь этапов, - из него следует много важных выводов.

2.1. Чтение условия

На этом этапе необходимо внимательно прочесть условие, не пропуская ни одной фразы. Типичные проблемы:

  • в обстановке соревнований сложно быть внимательным. Отведите достаточно времени на спокойное чтение условия. Отдохните полминуты, чтобы сконцентрироваться, но не спешите читать условие “наискосок”. Неверное понимание условия может привести к тому, что вы будете решать совершенно другую задачу, а не ту, что сформулирована;
  • обычно в условии есть так называемое “литературное введение”, придающее задаче сюжет (“background”). Чтение такого описания обычно утомляет, отвлекает, а также расслабляет, так как авторам задач обычно не чуждо чувство юмора. Однако будьте осторожны: во введении может, прямо или косвенно, содержаться важная информация, касающаяся условия. Если “background” не вынесен в отдельный раздел, то его придется прочитать. Обычно это делают не очень внимательно, выискивая начало содержательного текста, который скорее всего пойдет потом без перерыва;
  • незнание или плохое знание английского языка может помешать правильному пониманию условий задач, которые даже на российских студенческих олимпиадах формулируются на английском языке. Это делается для тренировки перед финалами олимпиад. Практически на всех официальных соревнованиях разрешено использовать словарь. Не пренебрегайте этой возможностью и переводите те слова, которые критичны для понимания смысла. Если условие плохо понятно в целом, переведите по словарю и те слова, которые на первый взгляд не важны для понимания смысла. Изучайте английский язык на досуге - пригодится;
  • ключевое условие может быть спрятано, например, в формате выходных данных. Без этого условия задача может быть совершенно другой, но тоже вполне корректной. Конечно, на серьезных соревнованиях такого обычно не бывает, но все-таки будьте внимательны. Ошибки при чтении условия дорого обходятся.

2.2. Построение математической модели

На этом этапе необходимо понять, в чем заключается задача - построить ее математическую модель “в голове”. Не думайте, что невыполнение этого этапа означает неправильное понимание. Можно внимательно прочитать текст, но не построить никакой математической модели. Попытка формализовать прочитанное часто выявляет множество нестыковок, возникших из-за важной фразы, пропущенной при чтении или неверно понятой. Хорошая проверка - внимательно рассмотреть приведенный пример входных и выходных данных и понять, почему выход соответствует входу.

Что значит “построить математическую модель”? Это означает достаточно формально и математически строго понять условие. С моей точки зрения, понять условие - это, как правило, научиться вручную, с помощью ручки и листа бумаги, находить ответ для простых наборов входных данных (тестов). Кстати, полезно не только научиться, но и проделать это для нескольких таких тестов. При этом улучшится понимание условия и, возможно, вскроется неправильное прочтение. Кроме того, могут прийти новые идеи, и в любом случае будут готовы тесты для дальнейшей проверки. Таким образом, для простых задач вы разберетесь, понимаете ли вы их условия, тогда как для сложных задач простых тестов может оказаться недостаточно.

Возможна и другая трактовка того, что такое построить математическую модель. Это значит придумать решение, которое будет работать на абстрактной виртуальной, математической машине при неограниченной памяти, неограниченном времени, неограниченном диапазоне переменных и отсутствии потерь точности в вещественной арифметике.

При этом требуется разработать более или менее формальный алгоритм решения задачи. Это не означает даже решения задачи на уровне идеи. Неэффективное решение задачи оказывается практически равносильным пониманию условия. Например, дана строка и требуется найти подстроку, оптимальную по некоторому параметру. Решение вытекает из способа ручного поиска ответа на маленьких примерах: перебрать все подстроки и выбрать оптимальную. Скорее всего вы не будете реализовывать это решение, но следует его придумать или наметить, или хотя бы почувствовать. Это и означает построить математическую модель в олимпиадном смысле - понять и осмыслить условие задачи.

Иногда условие включает неизвестное для вас понятие. Даже если оно там же и определяется, от вас могут потребоваться значительные усилия по пониманию, что же требуется сделать. Соответственно, чем больше идей и методов вы освоили при подготовке, тем меньше шансов встретить в условии малознакомое понятие. Более того, привыкая к основным идеям, отрабатывая различные приемы, вы будете все чаще встречать знакомые задачи, полностью или с небольшими вариациями совпадающие с задачами, которые вы видели раньше.

2.3. Построение общей схемы решения

Теперь следует перейти от понимания того, что необходимо сделать, к пониманию того, как это сделать. В этом разделе намечается эффективный алгоритм решения задачи и пути его реализации. Это наименее формализуемая часть всего процесса решения. В ней может заключаться вся суть задачи, но она может быть и тривиальной при достаточно сложной задаче в целом. В чем же заключается этот этап?

У каждого участника существует некоторое понятие о “кирпичиках”, элементарных структурных единицах создаваемой программы - в нашем случае об алгоритмических единицах. Каждая такая единица характеризуется функциональностью, эффективностью, сложностью написания (количеством кода) и т.д. Различные “кирпичики” имеют разные возможности по модификации. На этом этапе необходимо построить решение из “кирпичиков”. Участник, решающий задачу, не обязательно должен хорошо понимать и осознавать данный конкретный “кирпичик”. Например, он может знать, что такое Венгерский алгоритм, какова его эффективность и насколько долго его писать. Однако он может в данный момент и не помнить деталей, а всего лишь быть уверенным в том, что он эти детали вспомнит, если потребуется, или попросит помощи у своего товарища по команде.

Итак, на этом этапе строится схема решения из “кирпичиков”. При этом возникают следующие трудности:

  • плохая стыковка. Интуитивная комбинация нескольких сложных блоков, внутренняя структура которых тяжело осознается человеком, может на первый взгляд решать задачу, однако при внимательном рассмотрении будут возникать проблемы. Может выясниться, что, например, у задачи, решаемой динамическим программированием, отсутствует свойство субоптимальности, или что маловероятный на первый взгляд “худший случай” возникает на любом достаточно большом наборе входных данных, или что-нибудь в том же духе. Эти проблемы сродни неправильному решению математической задачи;
  • эффективность. Придуманная схема может оказаться неэффективной. При этом необходимо учитывать не только асимптотические оценки, но и игнорируемые в этих оценках константы. Самый надежный выход из этой ситуации - создание принципиально более эффективного решения всей задачи или какой-то подзадачи. Возможная альтернатива: “добивание” данного решения различными алгоритмическими и программистскими оптимизациями, что рискованно - можно потратить кучу времени, но так и не сдать задачу;
  • другой тип задачи. Не все задачи решаются построением из “кирпичиков”. Решение задачи может базироваться на математических идеях, которые необходимо просто придумать. В этом случае “кирпичиками” могут служить типичные приемы для подобных задач: отсортировать, начать с максимального/минимального элемента, использовать динамическое программирование и т.д.

При решении сложной задачи, к которой никак не подступиться, имеет смысл некоторое время “подолбить” ее стандартными методами. Это может не привести к решению, а может привести и к неправильному решению, внешне похожему на правильное. Однако такой подход оправдан хотя бы потому, что большинство задач только на первый взгляд - сложные. Практически невозможно придумывать к каждому соревнованию 8-12 задач, совершенно новых и непохожих на задания прошлых лет. Если же такое случается, то часто подобные задачи остаются нерешенными никем;

  • наличие нескольких решений. Синтез из “кирпичиков” может помочь быстро придумать решение, которое потом долго и нудно реализуется, тогда как для данной задачи может быть лучше немного подумать, и все существенно упростится.

2.4. Стыковка

Под стыковкой понимается уточнение решений, принятых на предыдущем этапе. Необходимо достаточно медленно и тщательно проговорить, из каких частей будет состоять программа, какие массивы и структуры будут выделены и т.д.

На этом этапе часто всплывают различные проблемы. Наиболее распространенная схема стыковки - один человек придумал общую схему решения задачи и рассказывает ее второму. Это неплохой метод, часто экономящий силы и время, но при этом возникают проблемы. Первая проблема: второй человек должен был сам, заранее и внимательно прочитать условие задачи. Вторая - он должен реально слушать первого, а не только делать вид, как это происходит в половине случаев.

Исключительно полезно писать решение задачи на бумаге. Лучше, чтобы это были не наброски, а большие законченные фрагменты или даже вся программа целиком, включая объявление всех переменных. Полезность написания кода на бумаге не в том, что перепечатывать код с бумаги на компьютер быстрее, чем писать “из головы”, хотя это, конечно, и так. В написанном коде проще обнаружить, все ли необходимые переменные и процедуры используются. После этого не понадобится десять раз прокручивать программу на экране в поисках нужного места. Это экономит время. Но это также вторично.

Основная идея написания кода на бумаге в том, что этим форсируется завершение стыковки, происходит упорядочение мыслей. Записать код - значит четко сформулировать решение. Впрочем, мне встречались случаи, когда довольно смутные мысли оформлялись в виде кода, “примерно передающего идею”, а потом практически подгонялись под ответ вариациями с индексами массива - заменами i на i + 1 и т.п. Иногда это приводит к успеху, но чаще угадать не удается, и требуется сконцентрироваться, додумать и сразу написать верный код. В большинстве случаев приходится “переобдумать” и переписать значительную часть программы - написание недообдуманной программы помогает, уменьшая нагрузку на мозг, но приводит к очень большой потере времени. Впрочем, большой опыт и высокая техника иногда позволяют “на лету” перекроить программу, делающую не то и не так, в правильно и быстро работающую. Фаза стыковки в этом случае может быть исключена вовсе. Описанная ситуация все-таки является “высшим пилотажем”, требующим внимания всех трех участников команды или хотя бы двух из них, а также изрядной доли везения. Несмотря на то что я неоднократно участвовал в решении задач указанным образом, обычно лучше все-таки заранее подумать и разложить по полочкам все детали, чем потом спешно сшивать разрозненные куски в подобие решения, почему-то выдающее верные ответы на тесты.

Обычно пропуск стыковки и переход сразу к реализации возникал либо по причине усталости и нежелания сосредоточиться и тщательно продумать решение, либо из-за желания немедленно начать что-нибудь писать, чтобы не терять время и не повышать нервозность обстановки в команде из-за простоя компьютера.

Часто стыковка выявляет ошибки в решении, неэффективность решения и т.д. Она же наводит на мысль, как придумать другое, существенно более простое решение. Это еще один аргумент в пользу того, что десять минут размышления могут в дальнейшем сэкономить полчаса. На этапе стыковки необходимо “раскрыть кирпичики”, вспомнить, как же пишутся эти якобы известные стандартные алгоритмы.

Вариант при нехватке времени: один из участников пишет основную часть на компьютере, а второй - стандартный алгоритм на бумаге, а потом “вбивает” его в компьютер. При этом необходимо тщательно согласовать интерфейс - не только для ускорения и упрощения “вбивания”, но и в первую очередь для взаимопонимания того, что же собственно требуется. Второй участник, которого просят написать алгоритм на бумаге, в 80% случаев должен спросить: “А зачем в решении этот алгоритм?”. Тут первый участник скорее всего начнет мяться и запинаться, и выяснится, что он придумал что-то сложное и громоздкое, а этот алгоритм нужен как подзадача чего-то другого, что решается само по себе значительно проще.

У разных участников соревнований, в том числе и успешных, различное отношение к этапу стыковки. Я считаю этот этап очень важным и настаиваю на его выполнении. Этот этап сложен, требует большой концентрации, но немного времени. Им часто пренебрегают, что при недостаточном опыте и интуиции может привести к печальным результатам. Пренебрегают обычно из-за усталости в конце соревнований или экономии сил в начале. Однако, если только вы не экономите время, переключаясь на другую задачу, я рекомендую уделить внимание стыковке.

Противоположная концепция - сразу начать писать. При достаточном опыте, интуиции, уверенности, что “задача простая, раз ее все сдают” или критическом недостатке времени в конце, когда необходимо хоть как-то попытаться ее решить, стыковку можно опустить, точнее, производить одновременно с написанием решения. Этот подход применяется повсеместно, но вряд ли его можно рекомендовать.

2.5. Реализация

На этом этапе собственно пишется программа. Иногда предпочтительнее программирование “сверху вниз”, иногда - “снизу вверх”, или их комбинация.

Первый подход используется, когда существует общее видение программы - тогда пишется основная часть, а функции и процедуры не реализуются, только согласовывается их интерфейс. Это делается достаточно быстро, если разбиение на подпрограммы достаточно удачно, и позволяет окончательно уложить мысли в голове. Также упрощается отладка, понимание и дописывание другими участниками.

Подход “снизу вверх” используется, когда требуется что-то писать, не очень понятно, что именно, а время уходит. Тогда можно сначала написать то, что потребуется в любом случае, например - ввод входных данных, функции для работы с геометрией или арифметику повышенной точности. Хорошо, если в команде устоялись реализации стандартных алгоритмов, конвенции о названиях переменных и функций и т.д. При необходимости потратьте полминуты и допишите комментарии о том, что за значения хранятся в каждой из переменных, что возвращает та или иная функция и т.д.

На практике, конечно, используются смешанные подходы.

2.6. Тестирование и отладка

Добившись того, чтобы программа компилировалась, необходимо убедиться в ее правильности. Проблемы могут быть в мелких ошибках, допущенных в процессе написания: перепутанные имена переменных, неверный знак в формуле и т.д. Решение может быть принципиально неправильным или неэффективным. Размер массивов может быть недостаточным или, напротив, чрезмерным, что будет вызывать ошибку “превышен предел памяти”.

Поэтому программу необходимо тестировать, если, конечно, речь идет не о последней минуте соревнований. Программу, дописанную за три минуты до конца, не следует тестировать только при условии, что тестирующая система работает очень нестабильно, и на посылку решения в жюри одной минуты мало.

Первое правило тестирования - проверяйте задачу на тесте (наборе входных данных) из примера. Какой бы правильной ни казалась ваша программа, каким бы простым ни был тест из примера, все равно в половине случаев тест из примера не пройдет. Все-таки решение пишется в обстановке нервного напряжения и на скорость. Далее, не ленитесь придумывать свои тесты. Вводите много “маленьких” тестов. Старайтесь не стирать тест, однажды введенный в компьютер. Если вы хотите слегка изменить его, предварительно скопируйте - пусть лучше будет два теста.

Второе правило - внимательно проверяйте, что программа выдала на тесте. Очень часто, когда программа правильно работала на девяти тестах, придуманных командой, но выдает неправильный ответ на десятом, команда этого не замечает, поскольку запускает программу на десятом тесте только для “очистки совести”.

Отметим, что в достаточно сложных задачах помогает встраивание в программу элементов автоматической проверки. Очень полезна процедура assert или ее аналоги. Например, после сортировки можно проверить, действительно ли массив отсортирован. Если это не так, пусть программа завершается с ошибкой. Если задача достаточно сложная и включает не только сортировку, такие предосторожности практически наверняка окупятся. Единственная проблема - не недостаток времени, а лень, ведь на тренировках все десять раз писали тот или иной алгоритм. К сожалению, никакая тренировка не гарантирует безошибочного написания на соревнованиях даже таких простых алгоритмов, как, например, алгоритм Евклида, алгоритм Дийкстры или двоичный поиск.

Кроме маленьких тестов, необходимо всегда проверять решение на так называемом “максимальном тесте”. Для каждой задачи следует, если это возможно, сгенерировать максимальный тест - полностью случайный большой тест с максимальными ограничениями. Сгенерированный таким образом тест не во всех задачах будет худшим по времени работы программы. Далеко не во всех - и хорошо бы понимать, в каких. Но на практике вы будете поражены, увидев, насколько часто такой тест приводит к ошибке времени выполнения. Конечно, ответ к такому тесту проверить нелегко, но часто по нему легко понять, что он - неправильный. Добавление в программу многочисленных проверок, лучше всего - исчерпывающих (если задача большая и трудная), облегчает использование максимальных тестов.

Вечная дилемма: что лучше - тестировать или проверять логику? Если в программе есть небольшая часть, вызывающая большие сомнения, лучше ее обдумать и сразу написать правильно. Потому что если в программе есть и другие ошибки, тестирование может оказаться долгим и утомительным. Если вы не тестируете программу, распечатайте решение и проверяйте его по распечатке, освободив компьютер для других участников команды.

Необходимо выдерживать баланс между этими подходами. Всегда следует проверять программу на нескольких небольших тестах. В случае неверного ответа снова имеется альтернатива: отлаживать программу или искать ошибки, внимательно читая ее код (как правило, опять же по распечатке). Помните, что для отладки часто достаточно трех-пяти минут, тогда как поиск ошибок на бумаге легко может затянуться на полчаса. Это занимает одного из членов команды, нервирует всех троих и к тому же увеличивает штрафное время. Выбирать следует по обстоятельствам.

По ходу соревнований приходится регулярно принимать тактические решения. Проверять решение дальше или отправить его в жюри? Тестировать, отлаживать программу или искать ошибки по распечатке? Писать решение задачи в одиночку или вдвоем? Важно правильно расставлять приоритеты. Что важнее в последний час соревнований - надежное решение одной задачи или рискованная попытка решить еще две?

На практике сложно уделить тактике достаточно внимания. Опишу единственный метод, который оказывался полезным во всех без исключения случаях. В самом начале соревнования возьмите чистый лист бумаги и выпишите на нем в столбик буквы, соответствующие задачам. В дальнейшем вычеркивайте решенные задачи. Удобно также помечать задачи, по которым есть идеи, или решения к которым частично написаны. Обнаружив задачу, на решение которой заведомо не хватит времени, также вычеркните ее из списка.

2.7. Посылка на проверку в жюри

Не забывайте про отладочную информацию, включение/выключение оптимизации и проверок переполнения арифметики, стека, выхода за границы массива - если вы, конечно, не пишете на языке Java. Существуют сторонники макроса DEBUG в олимпиадном программировании, которым можно отметить, какие части программы выполняются при отладке, а с какими программа посылается в жюри. Иногда его использование оправданно, но обычно очень уж лень им пользоваться. Впрочем, это приводит к многочисленным “забыл включить проверку переполнения”, “забыл убрать отладочную информацию” и т.д.
А когда из жюри приходит сообщение “Неверный ответ”, отладочная информация возвращается обратно, и затем, после исправления ошибки, ее опять забывают убрать. Та же история происходит, когда требуется выводить информацию в стандартный вывод и читать ее из стандартного ввода, а для отладки используется файл.

Не смотрите, как ваши товарищи по команде посылают программу в жюри, как они нажимают кнопки в клиенте и т.д. Это отнимает ваше время и внимание, а они нервничают, что вы не готовитесь и не обдумываете другую задачу. Впрочем, если уж вы наблюдаете за ними, проконтролируйте, чтобы они выбрали нужный файл, нужный язык программирования и нужную задачу, включили/отключили проверки и т.д.

Не смотрите просто так в монитор, ожидая ответа. Сервер, проверяющий решения участников, может быть перегружен. Он может быть временно в нерабочем состоянии - это типично для соревнований самого разного уровня. Тестируйте эту задачу, пишите другую, думайте над третьей и т.д. В конце соревнований участники часто вносят “случайные изменения” и посылают программу в жюри еще раз, вносят и посылают и т.д. Однако, если осталось хотя бы пять минут, лучше придумайте пару небольших содержательных тестов и проверьте программу на них. Если обнаружится ошибка - сконцентрируйтесь и исправьте ее, а не просто добейтесь верного ответа на данном конкретном примере. Помните, что в программе часто есть повторяющиеся места, поэтому одна и та же ошибка могла быть допущена многократно.

Довольно часто обнаруживается фрагмент написанной программы, который может быть улучшен. Приемлемость существующей реализации может зависеть от трактовки условия задачи, нетривиальных свойств использованных алгоритмов, даже от некоторой доли везения, поскольку иногда участники допускают столь необычные и редко проявляющиеся ошибки, что заготовленные тесты эти ошибки не выявляют. Вы можете улучшить этот сомнительный фрагмент и послать программу на проверку, однако подобные действия часто, наоборот, приводят к увеличению количества ошибок в программе. Поэтому перед внесением исправлений, в необходимости которых вы не уверены, сделайте резервную копию всего решения. Обнаружив впоследствии действительно серьезную ошибку, вы, вероятно, захотите к этой копии вернуться.

3. Заключение

В данной работе рассмотрены общие принципы решения задач в рамках командных студенческих соревнований по программированию формата ACM ICPC. Выполнена попытка формализовать и описать процесс решения задачи вместе с ключевыми аспектами для каждого этапа. Рассмотрен пример. Приведены комментарии и рекомендации.

Конечно, никакая инструкция не заменит реального опыта. Однако на фортепиано почему-то принято учиться играть у преподавателя, и так начинали практически все великие композиторы. Соответственно, чтение этих рекомендаций должно быть не попыткой применить к себе чужие методы, а содержательным восприятием чужого опыта, изложенным в виде набора рекомендаций. В процессе моей олимпиадной карьеры я много обсуждал различные тактические и стратегические аспекты, точки зрения изменялись на диаметрально противоположные в течение дня. Могло быть и так, что в один сезон мы придерживались одной тактики, а в другой - другой. Тактика зависит от опыта, целей, соперников.

Важно тренироваться самостоятельно, особенно если вы чувствуете, что сильно отстаете хотя бы от одного из своих напарников. Важно быть заинтересованным.

Если вы систематически изучаете эту проблему, то, следовательно, вы всерьез нацелены на решение задач. Необходимо втянуться в этот процесс, жить решением задач, может быть, только им. Необходимо получать удовольствие от этого, чтобы можно было проснуться ночью и пойти решать задачи, быть готовым обсуждать задачи в любое время - во всяком случае, такое помешательство должно быть на начальном этапе карьеры. Конечно, придется потратить сотни часов и решить сотни задач, в том числе самостоятельно. Впрочем, это еще не гарантирует результата. Удачи вам!

Литература

1. Асанов М.О., Парфенов В.Г. Финальные соревнования чемпионата мира по программированию. Потрясающий успех петербургских команд // Компьютерные инструменты в образовании № 2, 2001, http://ict.edu.ru/lib.

2. Богатырев Р. К истории чемпионатов мира ACM по программированию // Мир ПК - Диск № 6, 2004. http://is.ifmo.ru/belletristic/acmhist.rdf.

3. Богатырев Р. Нас не догонят?! // Мир ПК - Диск № 5, 2005. http://is.ifmo.ru/belletristic/acm2005.rdf.

4. Брудно А.Л., Каплан Л.И. Московские олимпиады по программированию. М.: Наука, 1990.

5. Беров В.И., Лапунов А.В., Матюхин В.А., Пономарев А.Е. Особенности национальных задач по информатике. Киров: Триада-С, 2000.

6. Кирюхин В., Лапунов А., Окулов С. Задачи по информатике. Международные олимпиады 1989-1996 гг. М.: ABF, 1996.

7. Овсянников А., Овсянникова Т., Марченко А., Прохоров Р. Избранные задачи олимпиад по информатике. М.: Тровант, 1997.

8. Скиена С., Ревилла М. Олимпиадные задачи по программированию. Руководство по подготовке к соревнованиям. М.: Кудиц-Образ, 2005.

9. Адамар Ж. Исследование психологии процесса изобретения в области математики. М.: МЦНМО, 2001.

10. Пуанкаре А. О науке. М.: Наука, 1983.

11. Сайт “Генрих Саулович Альтшуллер, автор ТРИЗ, РТВ и ТРТЛ”. http://www.altshuller.ru.

12. Андреева Е.В. Решение задач XIII междунардной олимпиады // Информатика № 37, 40, 42-44, 2001.

13. Окулов С.М., Шулятников Д.В. Разбор задач международной олимпиады 2000 года // Информатика № 12, 2001.

14. Станкевич А.С. Решение задач I Всероссийской командной олимпиады по программированию // Информатика № 12, 2001.

15. Станкевич А.С. II Всероссийская командная олимпиада школьников по программированию // Информатика № 12, 2002.

16. Андреева Е.В. Олимпиады по информатике. Путь к вершине // Информатика № 38, 40, 42, 44, 46, 48/2001; № 6, 8, 10, 12, 14, 16/2002.

TopList