信息学奥赛,你准备好了吗?

编者按：新的一年，“高手论技”继续伴随大家前行，身处一线的你，就那些技术上最常遇到的故障、最需要解决的难题、最成熟的应用……都可以在此畅所欲言，各抒己见。是继续围观还是现身说法，新浪微群http://q.t.sina.com.cn/264976，期待您的共同参与。

● 信息学奥赛的意义

全国青少年信息学奥林匹克联赛和全国中学生生物学联赛、全国中学生物理竞赛、全国高中数学联赛、全国高中学生化学竞赛，被称为国内影响力最大的“五大奥赛”。由于参加“五大奥赛”获得省赛区一等奖的考生可以享受大学保送或加分资格，因此每年报考“五大奥赛”的考生总是乐此不疲，被称为“小高考”。目前，教育部已经出台政策，从2011年开始，入学的高中学生将取消奥赛省级一等奖保送和加分，奥赛的功利性将消失，回归兴趣和爱好。

信息学奥赛是“五大奥赛”中唯一非高考科目，虽然对高考没有直接帮助，但参加奥赛学习，能达到使大多数青少年在智力上有所发展、在能力上有所提高的目标。CCF理事长李国杰院士在NOI2009开幕式和NOI25周年纪念会上曾讲到：“给那些学有余力的中学生提供学习计算机科学的机会，提高他们的逻辑思维能力和用计算机解决问题的能力。竞赛本质上是面向问题的算法设计和计算机编程，这就要求学生有分析问题和设计算法的能力，还要有通过编写程序用计算机实现的能力。有了这种训练，不管将来是否从事计算机专业工作，对学生都有好处。”

计算机科学技术究竟是一门什么学问？计算机科学教给人们什么样的思维？中学生参加信息学奥林匹克竞赛究竟能增长什么能力？这些问题都值得我们深思。

● 读名词缩写，了解信息学奥赛

CCF：中国计算机学会。这是我国信息学奥林匹克竞赛的主办者。

NOIP：全国青少年信息学奥林匹克分区联赛。分为初赛和复赛两部分，其中初中学生可以参加普及组的竞赛，高中学生和初中学生都可以参加提高组的竞赛。

NOI：全国青少年信息学奥林匹克竞赛。这是全国决赛，每个省根据规则选派一定数量的选手参加，其中至少要有一名女选手。前20名选手获得金牌，并进入国家集训队。

NOI冬令营：冬令营培训内容包括授课、讲座、讨论、测试等。参加中国队选拔赛队员的成绩将作为选拔赛成绩的一部分记入档案。

CTSC：中国代表队选拔赛暨全国信息学精英赛。由国家集训队和其他80～100人参加，是中国代表队人选决定的最重要比赛。

APIO：亚洲与太平洋地区信息学奥林匹克竞赛。是一个面向亚太地区在校学生的信息学科竞赛。旨在给青少年提供更多的赛事机会，推动亚太地区的信息学奥林匹克发展。该竞赛性质为区域性的网上准同步赛，每年五月的第一或第二个星期六举办。

IOI：国际信息学(计算机)奥林匹克竞赛。这是面向全球中学生的信息学顶级赛事，每个国家可以选派4名选手参加。

大多数省还会举办省队选拔赛，以选拔参加NOI的省队队员。

其他竞赛如Topcoder、百度之星、网易有道难题等是面向所有人的，获奖者将获得丰厚的奖金，中学生也可以参加。

● 信息学奥林匹克竞赛形式与内容

从竞赛形式上说，只有NOIP初赛采用笔试，题型分为选择题（20分）、问题求解（10分）、读程序写结果（32分）、程序填空（38分）。选择题和问题求解涉及计算机硬件、软件、网络基础及数据结构与算法、组合数学等知识。

其他竞赛都是上机编程，采用黑盒测试的方法评定成绩。比如，NOIP复赛要在3小时内解决4道编程题，每道题在测试时有10个测试点（个别题会有更多），只要使用给定的输入数据得出和输出结果一致的，就能得到相应分数。当然，竞赛的另一个特点是每道题都有时间限制和空间限制，大多数题要求在1秒之内得到结果，不同竞赛对空间的要求会有差别，目前NOIP复赛每道题允许使用的空间是128MB。即使答案正确，如果超时或超空间，也会是0分。

信息学奥赛涉及的知识面非常广泛，有些难度达到大学本科甚至研究生的课程。因为内容繁杂深奥，通常要经过四到五年的刻苦学习才能达到较高的水平。

● 如何评测你的程序

因为竞赛基本上都是采用上机编程、黑盒测试的形式，那么平时如何评测学生的成绩呢？我们可以为每道题编写一个批处理文件，以此对程序的输入输出和标准输入输出相对比。这个方法比较原始，但在没有评测软件提供的环境下还是一个不错的方法。平时练习时，我们可以使用Cena或清澄评测软件评定学生成绩。

Cena是开放源程序的信息学竞赛评测系统，能满足大多数的评测需求。它能通过局域网自动收取选手程序，但每台学生机都必须安装Cena客户端，有一定的麻烦。我使用的方法是在教师机上安装FTP软件，学生通过FTP上传相应的程序，然后在教师机上统一评测，以下是主要的操作步骤。

首先在教师机上安装Cena。然后在某个分区，如D盘下建立一个文件夹专门存放测试程序，我将其命名为test。在test下再建一个文件夹，名为期末考查。打开Cena软件，自动弹出“新建或打开”窗口。单击“新建”页，在“竞赛标题”下输入期末考查，然后在“保存在”下面选择D盘下的“test\期末考查”文件夹，再按确定。在弹出的警告窗口中按“确定”。

现在在文件夹D:\test\期末考查下将自动建立两个文件夹，其中data文件夹里面是放测试数据的，把期末考查用到的四道题复制到data文件夹下。另一个文件夹src是用来存放待测试程序的。打开FTP软件，建立一个新的用户，用户目录指向D:\test\期末考查\src，将权限设置为可读可写可修改可删除。学生在做完题目以后，用这个用户名把源程序上传。按照NOIP复赛的要求，在src文件夹下先建立以学生名字命名的文件夹，然后以题目的英文名字为名在自己的文件夹下建立四个文件夹，分别把源程序放在这四个文件夹下。

回到Cena进行配置。单击菜单“工具－选项”，在“选项”窗口中“默认内在限制”原来为2560KB，现在NOIP复赛的空间限制为128MB，我们可以把值修改一下。值修改完后将在以后所有的考试中起作用。

在Cena主窗口中单击“试题”页，在“纲要”下右击，选“添加试题”。比如，第一题文件名为music，则在试题标题后输入music，源文件后输入“music\music”。注意文件名后面一定不能添加扩展名，否则将出现错误。如果源程序是放在自己的根目录下，那么在源文件里只要输入music就可以了。“输入文件”后面输入题目中要求使用的名字，一般是题目名.in，如这里是music.in，输出文件则为music.out。一般的题目不用改动比较方式。

添加完题目以后，再在试题1下右击，选“添加测试点”。在右边的窗口输入文件后单击，如果data下相应题目的测试数据所建文件夹和题目的名字是相同的，将会自动列出来。我们选择序号最小的一个输入文件，如music0.in，输出文件位置选择“music0.out”。我们还可以对这道题的分值、时间限制、内存限制进行修改。再在“试题1”下右击，选“添加其他测试点”，软件将自动按序号把其他测试点添加上去。

用同样的方法把其他三道题添加进来，单击“选手”页，按“全部评测”按钮，软件将对已经上交的程序进行评测，给出最后的得分和用时等信息。在“统计与分析”页，可以对某些题或某些选手的做题情况进行分析。

要注意的是，NOIP复赛提高组必须经过CCF最终评测，这个评测是在Linux下用北京航天航空大学编写的评测软件完成的，与在Windows下评测的结果可能会出现一些差异，特别是Linux下文件名大小写是敏感的，大家一定要注意。另外，NOIP提高组复赛CCF推荐在Linux下进行，有部分省市已经开始实施了，而NOI是必须在Linux下进行的，所以参加竞赛的选手要预先熟悉Linux环境。

● 语言的选择

竞赛规定可以使用Pascal、C、C++三门语言。在如何选择语言方面，许多人都很纠结。每种语言都有自己的优劣，我们只针对竞赛中语言的特点进行一些分析。

1.语言特点

Pascal具有严格的结构化形式、丰富完备的数据类型、运行效率高、查错能力强等特点，可以方便用于描述各种算法和数据结构。对于程序设计的初学者，Pascal语言有益于培养良好的程序设计风格和习惯。C语言的优点是简洁、紧凑、使用方便、灵活、易于学习和应用，程序的书写形式也很自由，适合初学者使用。C语言的弱点也很明显：非强制类型；语法限制不严格，使得编程者无法过多地依赖C编译程序去查错；缺少实时检查，如数组越界等。因为C++是C的扩展，所以也具有C的特点。C++在C的基础上，加入了面向对象编程思想。

2.参考资料

需要大量的参考资料，也是奥赛学习的一个特点。因为Pascal在竞赛中使用的时间更长，市面上可以买到的参考书大多以Pascal或类Pascal写成。当然，现在的一个趋势是用C/C++写的参考书越来越多，网络上各大题库的题解以C++占绝对主流。

3.运行速度

对于三门语言的运行速度，到底谁最快？笔者分别以三门语言计算一千万次加法，以cena反复测试，结果基本稳定如图1。一千万次除法（整除）的评测结果如图2。在上两次的测试中，Pascal的劣势就比较明显了。再来看看一千万次求模运算，C/C++和Pascal的差异更加明显了（如图3）。

虽然对浮点数运算、逻辑运算、指针运算等没有继续进行全面测试，但基本上可以得出如下结论：C++和C语言的速度基本上处于同一级别；而C/C++和Pascal相比，确实在运行速度上有一定优势。当然，从出题时通常以标程的1/10作为时间限制的角度来说，只要算法一致，C/C++能在规定时间内出解，Pascal也是可以的，在这方面大家不用过于担心。只有当三者算法都不是最优，解题时间接近时间限制时，C/C++可能会显示出它一定的优势。

要注意的是，不同硬件配置的机器，运行同一程序所用的时间是不同的。同一台机器多次测试同一程序，运行时间也会略有差异。但它们三者的相对关系是基本不变的。

4.其他方面

C/C++语言简约，同样的程序，它们比Pascal要少打不少字母和符号。C++在竞赛中可以使用STL中的模板，其中含有大量比较实用的函数，在竞赛时使用可以提高程序的正确性和速度。

从近几年NOIP的报名情况来看，使用Pascal的还是占绝大多数，但C++语言的使用者在逐渐增多。如果只从竞赛的角度来看，C++有一定优势。个人建议，对小学高年级、初中低年级的入门者来说，最好选择Pascal；对初中高年级和高中学生来说，可以选择C++；特别是进入大学以后，如果参加ACM/ICPC，那么只能使用C/C++/Java语言，学习Pascal的学生要在适当的时候转学另外的语言。

信息学奥林匹克，教给学生的不仅仅是一种语言、几种算法，竞赛对学生的学习方法、思维能力、性格培养等方面的影响是非常深刻的。对爱好计算机而又学有余力的学生，信息学奥赛将展现出一个精彩的世界。

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