【算法競賽bug經驗談】編程經驗總結【C/C++】

【算法競賽bug經驗談】編程經驗總結【C/C++】

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0.總結

Get to the points first. The article comes from LawsonAbs!

• 記錄我自己編寫算法題時犯過的錯誤

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1.踩過的坑

寫算法題時，悲催不是你的wrong answer，而是在你寫完代碼之後，你卻發現你的思路存在紕漏。這裏總結了一些我寫題時的一些常犯錯誤，供大家編程時參考。

• 1.見到大批的WA，想想題意搞清楚了嗎？
• 2.寫< ，>號的時候，需要考慮會用到=號嗎？
  上面這種問題，經常出現在二分法，排序等情況下。
• 3.寫 if 條件的時候，要考慮後面的 else 是什麼樣的情況？是二選一的嗎？if內的代碼塊有必要二選一執行嗎？
• 4.if中的條件是什麼樣的情況成立？&&和||符號正確嗎？
• 5.數組下標越界了嗎？
  如果出現Runtime Error，通常就是出現了數組越界的情況，這時，就需要考慮是否在判斷數組邊界是否越界。
• 6.數組開的夠大嗎？是導致Runtime Error的原因嗎？
• 7.遞歸有明確的返回條件嗎？遞歸哪裏可能會出現死循環？
• 8.while，for循環是導致死循環的原因嗎？
• 9.二分法時，如果涉及到比較精度的問題，可能會因爲精度而導致死循環。
• 10.可能在有些變量沒有初始化時，導致本地運行和評判機運行出現偏差。從而出現明明“對的程序”無法AC
• 11.二分法的邊界一定要搞清楚！十分重要
• 12.一些常數的取法是否有問題？比如說 π 是取成3，還是3.14，還是3.1415926？如果題意沒有說明，那麼這些就是容易出現問題的地方。
• 13.貪心算法能證明出來是正確的嗎？如果不能，請謹慎使用，否則在你不僅WA了答案，還浪費了時間。
  給我這樣的感受的題有很多，比如揹包問題（讓你求出平均價值最大的放法，如果是直接按照 價值/體積 形成的權重來從大到小放，是會出現問題的。）；再比如絡谷 P1514 引水入城 問題，這裏是我的關於此題的題解，我最開始的想法是： dfs+貪心（失敗）。直到WA之後才恍然大悟自己是多麼幼稚！
• 14.--y 與 y-- 是有很大區別的。
  第一種寫法是先判斷下一個，第二個是先判斷當前的情況，再將y的值減一。即使是高手，有時候也會在這個簡單的問題上犯糊塗，一定要注意！
• 15.如果數組沒有初始化，很有可能得到錯誤的答案。如果數組初始化不夠（意思就是隻初始化了一部分的數組），也會導致錯誤的答案。
  比如，有如下語句：

const int maxN = 105;
const int maxV = 100005;
int f[maxV];
fill(f,f+maxN,0);

當計算 f[i] 的值的時候，就很容易出現問題。這是一個很隱蔽的錯誤，而且不易察覺，大多數時候，我們都以爲是自己寫的代碼或者是思想錯了，哪知道問題在於這個細節問題！因爲我們申請的是 maxV大小的 int 型數組，結果只初始化了一部分（maxN大小），導致WA！我就曾因爲這個問題浪費了30min 來找bug！【蒟蒻實證！】

• 16.複製得到的代碼一定要對具體的條件做修改，否則很難發現這種隱蔽的問題。常見的複製代碼的情況有：
  01.朝不同的方向【N,S,E,W】行駛，比如迷宮問題，棋盤問題等等。
  02.switch...case語句中的條件
  03.if...else if...else中語句的條件

• 17.代碼順序的顛倒可能會導致嚴重的錯誤。
  【20200410】我在寫一道 dijkstra 算法題時，計算最短路徑的個數。但是因爲搞反了兩條語句，就幾乎WA了大半的結果。編碼十分鐘，調試2小時！！血的教訓。寫代碼時一定要全神貫注，切莫開小差！

• 18.不要拿到一道題就開始編代碼， 一定要先動腦，再動手！否則就是編碼10分鐘，調試10小時。

• 19.做題有大致的步驟：
  （1）抽象題目。對應於學過的什麼知識點，主要考什麼？
  （2）分析時間複雜度，該用什麼樣的算法解決這個問題？【這一步驟很關鍵，我經常把貪心的題搞出dp，然後怎麼也推導不出來dp的轉移方程，後來才知道應該是O(N)複雜度的貪心。-_-||】

• 20.昨天【20200620】在寫洛谷的一道題【SP4033 PHONELST - Phone List 】的時候，我因爲把輸出放到main外的void函數之中，導致在調用這個void函數中可能會多次輸出同一個答案，從而導致輸出不對。
  因爲一份電話名單可能會出現多個重複前綴的情況，如果這種輸出放在build()函數裏，就會出現錯誤！這個bug 我找了1h+。

• 21.今天【20200621】在寫洛谷的一道題【P3879 [TJOI2010]閱讀理解】時，碰到一個bug，我覺得我寫trie樹應該是很熟練的了，但就是死活過不了…就是下面這種情況：
  於是，我想啊想，難道是因爲我數組開的範圍不夠大？ 代碼內容如下：
  
  在蹦出這個念頭之後，我細想了一下，好像真有問題。而且對於這種二維數組，這種越界問題，就會導致**“修改數據”** 的情況。將endF[maxN]maxN] 修改爲 endF[maxN][maxM] 就可以一下全部AC了。【因爲題目中說一篇短文的字數<10³,而且每個單詞的長度小於20。所以在去掉部分空格之後，即使沒有任何公共的節點，都可以在20000內將所有節點全部容納！所以可以這麼定義一個二維數組。】

跟隨上面這個問題，我們來看一個很好玩兒的東西。

#include<iostream>
using  namespace std;
const int maxN = 10;
int arr[maxN][maxN]; //

int tot = 0; //記住tot不要超過100就行
int main(){
    for(int i = 0;i<10;i++)
        for(int j = 0;j< 10;j++)
            arr[i][j] = 1;//全部賦值爲1

    //下面見證一下“奇蹟”
    int cnt = 1;
    for(int i = 0;i<5;i++){
        /*主要j的取值 =>
         01.因爲這裏j的取值越界了，但是整個二維數組的值
         卻沒有越界，所以你會得到Wrong Answer的界面，但是得不到Runtime Error
         的提醒。
         02.同時，可以看到這裏的賦值手法有點兒“一維”狀態空間的意思。
         03.在起初的位置上，往後推20個。比如arr[4][20]就是在arr[4][0]後推20個，
         這樣得到的結果就是arr[4][0] = 81,…… arr[4][20] = arr[5][10] = 100;
          */
        for(int j = 0;j<20;j++){
            arr[i][j] = cnt ;
            cnt ++;
        }
    }

    for(int i = 0;i< 10;i++){
        for(int j = 0;j< 10;j++){
            printf("%4d",arr[i][j]);
        }printf("\n");
    }
}

執行結果如下：

---------------------------------智慧分割線-------------------------------

2.define 使用不當

#define N 100000000001
define 定義的值不能過大，否則會到值編譯錯誤，停止工作。

#define的用法不僅僅侷限於對數據，同樣對於字符串，以及其他的都是適用的，比如以下的程序。

#include <stdio.h>
#define P printf("I Love programming\n");
 
int main()
{
    P;
    return 0;
}

如果覺得define不好使，也可以使用const來定義靜態變量。

3. 未引用正確的方法庫

報錯：[Error] 'strcmp' was not declared in this scope
需要針對具體的報錯信息添加頭文件。比如在上面的這個報錯信息中，就需要添加#include<cstring>【c++】或者是#include<string.h>【c】。

4.整型的範圍【非常重要！】

算法題中經常會出現整數範圍的考察，這是一個非常基礎但重要的知識點，務必掌握。這裏我講解一些最常用的整型。

4.1 int範圍大小

int聲明的數據是帶正負號的整數，一般情況其佔內存大小是4B，即32位，有一位是符號位，故最大正整數是2^31-1，最大負數是2^31【這與計算機的存儲方式有關，因爲是二進制補碼存儲】。在 #include<climits> 頭文件中可以看到int的最大值和最小值。代碼如下所示：

#include<iostream>
#include<climits>
using namespace std;

int main(){
	cout << "INT_MAX="<< INT_MAX<<"\n";
	cout << "INT_MIN="<< INT_MIN<<"\n";
}

4.2 long long 的範圍大小

同樣的道理，我們可以獲取到long long類型的最大、小值。

4.3 其它

這個庫裏 （應該） 還有很多其它好東西，值得研究。

4.4 關於cpp中的一個整數是什麼類型的討論

使用如下代碼測試：

int main(){
	cout << sizeof(1)<<"\n";
	cout << sizeof(1ll)<<"\n";	
}

執行結果如下：

可以看到所佔內存大小分別是4B和8B。
我就是因爲這個問題沒搞清楚，在寫一道程序題時就出現了問題。本來可以用long long存儲的數，我自己硬是寫了一個高精！

5.二叉樹相關常見錯誤

5.1 對指針理解不夠

如下代碼是我在爲每個節點設置樹高。但是其中有一處很明顯的錯誤。

void btHigh(node* root)
{
    if (root == NULL){
    	root->height = 0;
    	return ;//一定不要少了這個邊界條件 
	}
    btHigh(root->lchild);
    btHigh(root->rchild);
    //二叉樹的高度爲左子樹和右子樹中高的那個高度加1
    int ret1 = root->lchild->height;    
    int ret2 = root->rchild->height;    
    root->height = ret1 > ret2 ? ret1 + 1 : ret2 + 1;
}

裏面存在的錯誤代碼是：

if (root == NULL){
    	root->height = 0;
    	return ;//一定不要少了這個邊界條件 
}

root->height = 0是典型的低級錯誤，怎麼能在root=NULL的條件下給root->height 賦值呢？ 也就是說，if中的判斷是要有意義的，不是白判斷的。