本教材設計包含三個麵嚮:係統、基礎、題解。在係統方麵,我們在第一章介紹ACM-ICPC及CPE的發展與規則;第二章介紹CPE綫上(on-line)練習與現場(on-site)考試的係統與機製;第三章介紹一個本機端的練習軟體——瘋狂程設,它透過測資腳本與批改腳本讓學生在練習中減少語法、語意與邏輯的錯誤,也透過短碼競賽讓學生能更精簡地撰寫程式。
在基礎方麵,第四章介紹C與C++輸入輸齣的函式與格式,減少初學學生因為程式輸齣輸入問題造成上傳程式錯誤的可能;第五章有係統地講解解題技能,從理解題意到挑選閤適的演算法(包括排序、搜尋、貪心(greedy)、動態規劃、圖形走訪、最小生成樹、最短路徑、最大流等常用演算法)不一而足,同時考量程式執行時間與記憶體用量,並交代如何設計測資以在上傳程式前檢驗程式的正確性;最後提醒要善用既有資源,利用函式庫來設計解題所需的功能,以減少撰寫程式的時間。
在題解方麵,我們依據難易等級提供三章共84題之題解,另有8題用在前麵章節中做為例子。第六章至第八章分彆是一顆星至三顆星題目之題解,除瞭區分難易度,再依據題型分節,其中包含字元與字串、數學計算、大數運算、幾何、排序、圖論、模擬、動態規劃等。讀者可以透過本書進入程式設計之門,並培養精進解題與程式的實力。
作者簡介
林盈達
現職:國立交通大學資訊工程學係教授
學曆:UCLA電腦科學博士
專長領域:網路協定設計、實作、分析與測試;網路安全、無綫通訊及嵌入式軟硬體效能
黃世昆
現職:國立交通大學資訊技術服務中心副主任
學曆:交通大學資訊工程博士
專長領域:軟體自動測試研究、軟體安全、自動攻擊産生器(CRAX)
楊昌彪
現職:國立中山大學資訊工程學係教授兼係主任
學曆:清華大學資訊科學博士
專長領域:演算法及其延伸應用;字串、檔案相似度比對相關演算法之設計與分析
葉正聖
現職:銘傳大學資訊傳播工程係助理教授
學曆:颱灣大學資訊工程博士
專長領域:電腦圖學、虛擬實境、電腦視覺及互動技術
謝育平
現職:銘傳大學資訊工程學係助理教授
學曆:颱灣大學資訊工程博士
專長領域:計算組閤學、網路路由技術、數位典藏、圖書館自動化、光學文字辨識與課程自動化
序
拔擢頂尖vs.提升平均
由於ACM-ICPC亞洲區黃金雄主任(美國德州大學教授)的鼓勵與協助,「國際計算機器協會程式競賽颱灣協會」(ACM ICPC Contest Council for Taiwan) 於2008年成立。成立之初,協會的思考重點都在如何拔擢頂尖,讓更多的頂尖學生參加ACM-ICPC區賽(Regional Contest)及總決賽(World Final)。但我們很快地發現,拔尖隻關注大約前5%的少數學生,大部分學生對這些國際競賽幾乎沒有投入甚或注意。根據我們的觀察,由於程式作業抄襲或修改容易,約四分之一的資訊係學生不太會寫程式(各校比率略有差異),四分之三的學生程式寫得不夠多(除瞭修課作業與專題要求之外不寫程式),未來會選擇從事程式設計的學生不到二分之一,其他傾嚮轉而投入不太需要撰寫程式的工作。這種「生態」當然影響瞭國傢資通訊産業設計産品的「産能」,而産業界對於大學生的程式設計訓練不夠紮實也是抱怨聲不斷。因為這導緻他們在徵聘新人時,必須透過自己設計的程式測驗纔能挑選齣適閤的人纔。
許多大學教授因有研究論文發錶的壓力,對於研究生的研究要求,著重於創新設計與理論分析的突破,而較少要求係統實作之苦工。他們因為專心緻力於研究,而無暇顧及基礎的程式教學訓練。有心於大學部程式訓練課程的教授,單憑一己之力也很難改變整個生態。
上述的情形讓協會開始在拔尖之餘,開始省思如何提升整體平均。思考的大方嚮是將ACM-ICPC國際賽的題庫拿來做為標準測驗的題目,然後推廣至各校共同辦理測驗,並且採認於大學部畢業要件與研究所入學參考。因為ACM-ICPC國際賽的題目都經過曆練,有相當的品質與水準,所以不需要擔心題目品質的問題;也因為題庫夠大(目前已經超過3600題,並且陸續增加中),所以也不需要擔心學生可能做過我們所挑選的題目。如果學生做過題目而且在考試時也可以寫得齣程式,其程式能力必定也相當不錯,畢竟程式設計需要理解與邏輯思考,無法單靠死背。有瞭題目品質的保證後,我們設計瞭「大學程式能力檢定」 (Collegiate Programming Examination, CPE) 做為考試的形式與機製,希望透過CPE及各校的共同參與來改變上述的生態,藉此提高颱灣資訊産業的産能與競爭力,並增加參加國際競賽的可能人口。
CPE配方:多校、韆人、同步、遠距、同一份題目之程式能力檢定
CPE具有獨特的配方,而有彆於現有的競賽與檢定係統,例如ACM-ICPC區賽與總決賽使用單一實體場地最多100隊同時競賽,或電腦技能檢定在電腦教室隨時有人考試,而考題由遠端的伺服器隨機抽取。上述兩種實體場地或遠端題庫的模式都無法滿足韆人同時考試的目標,必須結閤兩者纔能達到。所以「CPE的配方」是多校、韆人、同步、遠距、同一份題目;多校的場地纔能免除舟車勞頓,又能達到韆人的規模,而遠距題庫能支援各校同步舉辦來考同一份題目。
由於CPE是一項檢定考試,監考、防弊與係統穩定度非常重要。學生在各校的電腦教室考試,用戶端的電腦軟體必須確保學生無法連綫到非CPE伺服器以外的地方,而CPE係透過虛擬主機的機製達到這項限製。此外,各校考場需避免學生在現場交談作弊,甚或冒名考試,所以電腦教室要有專人監考。伺服器端除瞭支援多校韆人同步存取題目,以及自動評審學生上傳的程式之外,還要剋服係統延展性與穩定性的問題。目前CPE係統架構有多颱前端與後端伺服器,可兼具支援大量考生及達到伺服器穩定備援的目的。
前述提到,題目是由ACM-ICPC區賽與總決賽比賽過而收錄於UVA題庫,品質沒有問題,可以避免多年前資訊教育界推動TGRE因題庫品質問題,造成考試成績鑑彆力不足的情形。但是,UVA題庫並沒有公布上傳程式的測試資料(簡稱測資),所以CPE在挑選題目時必須自行準備測資。另外,ACM-ICPC區賽與總決賽進行五小時,三人組成一個隊伍,題目大約在8至10題左右。相較之下,CPE是個人考試檢定,進行三小時,題目有7題,除瞭時間較短且題目較少外,選擇的題目也朝嚮簡單化。在一至五顆星難易等級中,ACM-ICPC國際賽一顆星與兩顆星大約各隻有一題,其餘題目都是三顆星以上;而CPE一顆星有三題,二顆星有二題,三顆星以上有二題。
CPE現況
CPE自2010年6月第一次由中山大學與交通大學閤辦開始,每季舉辦一次,時間為平日18:00至21:40(包含考前練習)。截至2012年12月已舉辦十次,參與協辦的學校數由2、6、9、19、17、21、25、30校成長到約40校,參加檢定考試的學生數也成長到將近1000人。2011年至2013年由中山大學主辦(選題與測資準備、統籌相關行政事務與對外宣傳),交通大學負責技術支援(伺服器維護),其他學校參與協辦(考場準備與監考)。CPE也提供學生申請中英文成績單,其中會顯示絕對成績(總題數7題、答對題數、成績等級)及相對成績(參加學生數、排名)。由於考試人數夠多、題目具有鑑彆力,所以這份成績單具有相當的可信度。程式能力不好的學生,可能一題也解不齣來;能解四題的學生,程式能力已是相當優秀;而一次解齣兩題是許多大學設定的及格標準。
CPE的推行,需要舉辦與採認同時並進,如果沒有學校採認,空有許多學校舉辦,並無法吸引夠多的學生來考試。目前已有多所大學將CPE設定為:(1)大學部之畢業要件(單次考試答對兩題或多次考試纍積答對三題或四題);(2)碩士班甄試入學之參考資料(列入申請錶、推薦信或招生簡章);(3)在課程上使用當作期中期末上機考試的方式。
教材設計:係統、基礎、題解
盡管有不少綫上資源可以讓學生瞭解ACM-ICPC、UVA、CPE,但仍欠缺一本整閤各種資訊的書籍,學生及教師都會需要一本CPE入門的書,讓學生可以準備檢定考試,也讓教師能善加利用CPE於課程、入學與畢業。本教材設計包含三個麵嚮:係統、基礎、題解。在係統方麵,我們在第一章介紹ACM-ICPC及CPE的發展與規則;第二章介紹CPE綫上(on-line)練習與現場(on-site)考試的係統與機製;第三章介紹一個本機端的練習軟體——瘋狂程設,它透過測資腳本與批改腳本讓學生在練習中減少語法、語意與邏輯的錯誤,也透過短碼競賽讓學生能更精簡地撰寫程式。
在基礎方麵,第四章介紹C與C++輸入輸齣的函式與格式,減少初學者因為程式輸齣輸入問題造成上傳程式錯誤的可能;第五章有係統地講解解題技能,從理解題意到挑選閤適的演算法(包括排序、搜尋、貪心(greedy)、動態規劃、圖形走訪、最小生成樹、最短路徑、最大流等常用演算法)不一而足,同時考量程式執行時間與記憶體用量,並交代如何設計測資以在上傳程式前檢驗程式的正確性;最後提醒要善用既有資源,利用函式庫來設計解題所需的功能,以減少撰寫程式的時間。
在題解方麵,我們依據難易等級提供三章共84題之題解,另有8題用在前麵章節中做為例子。第六章至第八章分彆是一顆星至三顆星題目之題解,除瞭區分難易度,更依據題型分節,其中包含字元與字串、數學計算、大數運算、幾何、排序、圖論、模擬、動態規劃等。我們希望讀者可以透過本書進入程式設計之門,並培養精進解題與程式的實力。
本書特點
多校、韆人、同步、遠距、同一份考題之大學程式能力檢定(CPE: Collegiate Programming Examination)之入門教材。
學生隻需具備C或C++基礎程式能力即可上手。
綫上練習係統與現場考試係統之介紹。
基礎輸入輸齣與進階解題技能之講解。
ACM-ICPC UVA題庫中精選92題題目之題解。
依難易度蒐集各類題型:字元與字串、數學計算、大數運算、幾何、排序、圖論、模擬、動態規劃等。
每一題解包含UVA/CPE編號、題意、解法、程式碼及程式碼註解。
這本《大學程式能力檢定:CPE祕笈》光是名字就夠嚇人瞭,但同時也激發瞭我內心深處對CPE的渴望。我記得大學時期,CPE考試簡直是許多人的夢魘,一堆程式碼、一堆演算法,常常讓人感到力不從心。所以,看到這本書的齣現,我抱持著極大的好奇心,希望能從中找到一些破解CPE難題的「靈丹妙藥」。 我非常在意學習資源的「實用性」。CPE考試不像課堂上的考試,它更強調的是解決實際問題的能力,以及在有限時間內產齣有效程式碼的能力。我希望這本書能夠提供一些非常貼近實際考試情境的題目,而且這些題目不僅僅是概念的考驗,更是對程式設計和邏輯思維的綜閤考驗。如果書中能夠包含一些歷年來的經典考題,並且有非常詳盡的解析,那對我來說絕對是極具價值的。 另一個我非常看重的點是,這本書的講解方式是否能夠真正幫助我「理解」而非「死記硬背」。CPE考試的重點在於建立起對程式設計的深層理解,而不是單純地記憶各種演算法的公式。我希望這本書能夠用一種清晰、易懂的方式,解釋每一個知識點的原理,並且能夠連結到實際的程式應用。如果能有豐富的圖解或流程示意,幫助我視覺化理解複雜的概念,那我會覺得這本書的吸收效率會大大提升。 我特別期待這本書在「解題策略」的部分能有所著墨。CPE考試除瞭程式能力,也很考驗考生的時間管理和應變能力。很多時候,即使知道解題思路,但如何在有限的時間內完成,又是一個大挑戰。我希望這本書能夠提供一些實用的解題技巧,例如如何快速讀懂題目、如何分配時間、如何處理邊界條件、如何進行程式碼調試等等。這些「實戰經驗」往往比單純的理論知識來得更為重要。 總的來說,《大學程式能力檢定:CPE祕笈》這本書,我最期待的就是它能夠真正幫助我建立起麵對CPE考試的信心。我希望它能夠讓我從「不知道怎麼開始」變成「知道如何思考、如何動手」,並且最終能夠在考場上,展現齣我應有的程式能力。如果它能成為我備考CPE路上的得力助手,我絕對會大力推薦!
评分說實話,光是聽到「CPE」這三個字,我的腦袋就開始自動播放起當年準備考試的點點滴滴,那是一段既充滿挑戰又讓人懷疑人生的日子。所以,當我看到《大學程式能力檢定:CPE祕笈》這本書時,立刻就燃起瞭我對它的好奇。我希望這本書能像一本武林秘笈一樣,幫我打通CPE的任督二脈。 我非常關注這本書的「題目設計」和「解析品質」。CPE考試的題目設計往往相當巧妙,有時候一個看似簡單的題目,背後卻隱藏著許多陷阱。我希望這本書能提供一些真正有價值的題目,這些題目不僅要能涵蓋CPE考試的各種範圍,更要能夠反映真實考試的難度和風格。如果書中的題目能讓我「腦洞大開」,並且在解題過程中學到新的技巧,那我會覺得這本書的價值非常高。 另外,我對「除錯技巧」和「效率優化」的講解非常感興趣。CPE考試不僅考驗你能不能寫齣程式,更考驗你能不能在有限的時間內寫齣「正確且高效」的程式。很多時候,花費大量時間除錯,或者程式跑太慢,都會影響最終的成績。我希望這本書能提供一些實用的除錯方法,以及一些能夠提升程式執行效率的技巧,並且能解釋這些技巧的原理。 我對於一些「進階主題」的講解也非常期待。CPE考試的內容範圍很廣,除瞭基本的演算法和資料結構,有時候也會觸及一些像是圖論、動態規劃、貪婪演算法等比較進階的內容。我希望這本書能夠將這些比較難的概念,用一種比較容易理解的方式呈現齣來,並且能提供足夠的範例來輔助學習。 總之,《大學程式能力檢定:CPE祕笈》這本書,我最希望它能帶給我一種「豁然開朗」的感覺。我希望它能幫助我釐清CPE考試的難點,並且提供一套清晰、可行的備考策略,讓我能夠更有效率地準備,並且在考試中取得理想的成績。如果這本書能讓我擺脫CPE的陰影,那我真的會非常開心!
评分我對《大學程式能力檢定:CPE祕笈》這本書的期待,主要集中在它能否提供一套「高效」且「係統化」的備考方案。CPE考試可不是鬧著玩的,它考驗的深度和廣度,足以讓許多剛接觸程式設計的學生感到不知所措。我自身在準備過程中,也曾感到迷茫,不知道該從何下手,或者總是抓不住重點。 我非常看重這本書在「演算法與資料結構」部分的講解深度。CPE考試的核心就是這些東西,像是鏈結串列、堆疊、佇列、二元搜尋樹、圖、堆疊排序、快速排序等等,都是必考的內容。我希望這本書不僅僅是列齣這些概念,更能深入淺齣地講解它們的原理、優缺點、以及在不同情境下的應用。尤其是我對「遞迴」和「動態規劃」這類比較抽象的概念,總是需要花費更多的心力去理解,如果這本書能在這方麵有獨到的講解方式,我會非常感激。 此外,對於CPE考試來說,「程式碼優化」和「時間複雜度分析」是不可或缺的一環。很多時候,即使程式能跑齣正確結果,但如果在時間或空間效率上不夠理想,分數也會大打摺扣。我期待這本書能夠提供足夠的範例,展示如何進行程式碼的優化,並且能夠清楚地解釋各種優化技巧背後的原理,以及如何分析程式碼的時間和空間複雜度。這對我來說,是非常關鍵的一項能力。 我認為一本好的CPE參考書,除瞭理論講解,更應該提供豐富的「實戰演練」。CPE考試的題目通常比較有挑戰性,而且常常會結閤多個知識點。我希望這本書能夠提供大量的練習題,而且這些題目能夠涵蓋CPE考試的各種題型,從基礎的題目到進階的難題。更重要的是,對於每一個題目,我期望能有詳盡的解題思路和步驟分析,讓我能真正理解為什麼這樣解,而不是隻看到一個答案。 總而言之,《大學程式能力檢定:CPE祕笈》這本書,我最期待的就是它能提供一個完整的學習路徑,幫助我係統性地掌握CPE考試所需的知識和技能。如果它能讓我更有信心、更有策略地迎接CPE的挑戰,那它絕對會是我的首選備考資源。
评分喔,這本《大學程式能力檢定:CPE祕笈》,說真的,光看書名就讓人覺得很有壓力,畢竟CPE考試對我們大學生來說,簡直是一場惡夢般的挑戰。我還記得當初為瞭準備這場考試,熬瞭多少夜,查瞭多少資料,但總覺得像是霧裡看花,抓不到重點。這本書的齣現,對我來說就像是黑暗中的一道曙光,雖然我還沒機會深入翻閱,但光是封麵和簡介,就讓我充滿瞭期待。 我對這本書的編排方式特別好奇。畢竟CPE考的範圍很廣,涵蓋瞭從基礎的演算法、資料結構,到進階的動態規劃、圖論等等,還有許多陷阱題和意想不到的考法。我希望這本書能夠將這些複雜的概念,用一種條理清晰、循序漸進的方式呈現齣來,而不是像有些參考書一樣,把一堆密密麻麻的公式和程式碼丟給你,然後就讓你自生自滅。我特別期待它能有足夠的範例,而且這些範例最好是貼近實際考試的難度和風格,這樣我纔能知道自己到底還有哪些地方需要加強。 另一個讓我非常關注的是,這本書的講解方式。很多時候,我們不是不懂程式語言本身,而是不懂如何思考問題,如何將現實世界的問題轉化成電腦可以理解的邏輯。我希望這本書能夠提供一些解題的思考框架,告訴我們麵對一道CPE題目時,應該從何處著手,如何分析,如何找到最佳的解法。如果能附帶一些常見題型的解題技巧和心法,那更是再好不過瞭。畢竟CPE考試不隻是考程式實力,更是考驗我們的邏輯思維和應變能力。 坦白說,我對很多坊間的CPE參考書都感到有點失望。有些書的題目太簡單,根本無法反映真實考試的難度;有些書的講解又過於艱澀,讓人看瞭更加一頭霧水。我真的非常希望《大學程式能力檢定:CPE祕笈》能夠打破這個僵局。我期待它能夠提供足夠的練習題,而且這些題目必須有難有易,能涵蓋到CPE考試的各種麵嚮。更重要的是,對於每一個題目,我希望它能有詳盡的解析,不隻是提供一個正確答案,而是能讓我們理解為什麼這個答案是對的,而其他錯誤的選項又是錯在哪裡。 最後,我認為一本好的CPE參考書,應該要能兼顧廣度和深度。它既要涵蓋CPE考試的各個知識點,又要能深入剖析其中的關鍵概念。我希望這本書能夠幫助我建立起紮實的程式基礎,並且培養齣獨立解決問題的能力。如果它能讓我更有信心地麵對CPE考試,甚至在考試中取得好成績,那我就覺得這本書的價值已經遠遠超過它的售價瞭。我對這本書的期待,就是它能夠成為我備考CPE過程中的最佳夥伴。
评分哇,這本《大學程式能力檢定:CPE祕笈》一拿在手上,我就覺得很有份量,感覺裡麵裝滿瞭通往CPE勝利的秘密武器!老實說,CPE考試真的讓不少人望之卻恐,光是聽到「演算法」、「資料結構」這些詞,就足以讓一些同學的臉色瞬間蒼白。我個人也是在準備過程中跌跌撞撞,摸索瞭很久纔稍微有點頭緒,所以看到這本書,真的像抓到救命稻草一樣。 我個人非常重視學習資源的組織架構。CPE的考點非常零散,涵蓋範圍又很廣,如果沒有一個好的係統性整理,真的很容易抓不住重點,就像在茫茫大海中迷失方嚮。我迫切地希望這本書能夠將CPE的考科,從最基本的觀念,像是時間複雜度、空間複雜度,一路講到比較進階的主題,例如圖論的應用、動態規劃的各種技巧,甚至是一些進階的資料結構。而且,我希望它能夠將這些知識點,用一種非常清晰、有邏輯的方式串聯起來,而不是零散的條列。 另外,對於CPE考試來說,光是理解理論是遠遠不夠的。實際的程式實作能力,以及在考試時間壓力下能夠快速正確地寫齣程式碼,纔是決勝的關鍵。所以我非常期待這本書能夠提供大量的練習題,而且這些題目最好是貼近實際考試的風格和難度。更重要的是,我希望對於每一個題目,都能有非常詳盡的解題思路和程式碼解釋,能夠讓我們理解為什麼要這樣寫,而不是隻給齣一個標準答案。 我一直覺得,很多CPE的參考書,在講解上都比較偏嚮理論,而忽略瞭實際解題的技巧。CPE考試經常會齣一些比較「刁鑽」的題目,需要一些特殊的解題策略,纔能在有限的時間內解決。我非常希望這本書能夠分享一些破解這些刁鑽題目的「暗黑兵法」,例如如何快速分析題目、如何設計測試案例、如何優化解法等等。如果能有一些經驗分享,告訴我們在考試中應該注意哪些事項,又有哪些常見的陷阱,那對我來說絕對是無價之寶。 總之,對於《大學程式能力檢定:CPE祕笈》這本書,我的期待非常高。我希望它不隻是一本參考書,更希望它能夠成為我在備考CPE過程中的一位「良師益友」,能夠引導我、啟發我,並且幫助我建立起一套屬於自己的解題係統,讓我在CPE考場上,能夠自信滿滿地迎戰!
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