本教材设计包含三个面向:系统、基础、题解。在系统方面,我们在第一章介绍ACM-ICPC及CPE的发展与规则;第二章介绍CPE线上(on-line)练习与现场(on-site)考试的系统与机制;第三章介绍一个本机端的练习软体——疯狂程设,它透过测资脚本与批改脚本让学生在练习中减少语法、语意与逻辑的错误,也透过短码竞赛让学生能更精简地撰写程式。
在基础方面,第四章介绍C与C++输入输出的函式与格式,减少初学学生因为程式输出输入问题造成上传程式错误的可能;第五章有系统地讲解解题技能,从理解题意到挑选合适的演算法(包括排序、搜寻、贪心(greedy)、动态规划、图形走访、最小生成树、最短路径、最大流等常用演算法)不一而足,同时考量程式执行时间与记忆体用量,并交代如何设计测资以在上传程式前检验程式的正确性;最后提醒要善用既有资源,利用函式库来设计解题所需的功能,以减少撰写程式的时间。
在题解方面,我们依据难易等级提供三章共84题之题解,另有8题用在前面章节中做为例子。第六章至第八章分别是一颗星至三颗星题目之题解,除了区分难易度,再依据题型分节,其中包含字元与字串、数学计算、大数运算、几何、排序、图论、模拟、动态规划等。读者可以透过本书进入程式设计之门,并培养精进解题与程式的实力。
作者简介
林盈达
现职:国立交通大学资讯工程学系教授
学历:UCLA电脑科学博士
专长领域:网路协定设计、实作、分析与测试;网路安全、无线通讯及嵌入式软硬体效能
黄世昆
现职:国立交通大学资讯技术服务中心副主任
学历:交通大学资讯工程博士
专长领域:软体自动测试研究、软体安全、自动攻击产生器(CRAX)
杨昌彪
现职:国立中山大学资讯工程学系教授兼系主任
学历:清华大学资讯科学博士
专长领域:演算法及其延伸应用;字串、档案相似度比对相关演算法之设计与分析
叶正圣
现职:铭传大学资讯传播工程系助理教授
学历:台湾大学资讯工程博士
专长领域:电脑图学、虚拟实境、电脑视觉及互动技术
谢育平
现职:铭传大学资讯工程学系助理教授
学历:台湾大学资讯工程博士
专长领域:计算组合学、网路路由技术、数位典藏、图书馆自动化、光学文字辨识与课程自动化
序
拔擢顶尖vs.提升平均
由于ACM-ICPC亚洲区黄金雄主任(美国德州大学教授)的鼓励与协助,「国际计算机器协会程式竞赛台湾协会」(ACM ICPC Contest Council for Taiwan) 于2008年成立。成立之初,协会的思考重点都在如何拔擢顶尖,让更多的顶尖学生参加ACM-ICPC区赛(Regional Contest)及总决赛(World Final)。但我们很快地发现,拔尖只关注大约前5%的少数学生,大部分学生对这些国际竞赛几乎没有投入甚或注意。根据我们的观察,由于程式作业抄袭或修改容易,约四分之一的资讯系学生不太会写程式(各校比率略有差异),四分之三的学生程式写得不够多(除了修课作业与专题要求之外不写程式),未来会选择从事程式设计的学生不到二分之一,其他倾向转而投入不太需要撰写程式的工作。这种「生态」当然影响了国家资通讯产业设计产品的「产能」,而产业界对于大学生的程式设计训练不够扎实也是抱怨声不断。因为这导致他们在征聘新人时,必须透过自己设计的程式测验才能挑选出适合的人才。
许多大学教授因有研究论文发表的压力,对于研究生的研究要求,着重于创新设计与理论分析的突破,而较少要求系统实作之苦工。他们因为专心致力于研究,而无暇顾及基础的程式教学训练。有心于大学部程式训练课程的教授,单凭一己之力也很难改变整个生态。
上述的情形让协会开始在拔尖之余,开始省思如何提升整体平均。思考的大方向是将ACM-ICPC国际赛的题库拿来做为标准测验的题目,然后推广至各校共同办理测验,并且採认于大学部毕业要件与研究所入学参考。因为ACM-ICPC国际赛的题目都经过历练,有相当的品质与水准,所以不需要担心题目品质的问题;也因为题库够大(目前已经超过3600题,并且陆续增加中),所以也不需要担心学生可能做过我们所挑选的题目。如果学生做过题目而且在考试时也可以写得出程式,其程式能力必定也相当不错,毕竟程式设计需要理解与逻辑思考,无法单靠死背。有了题目品质的保证后,我们设计了「大学程式能力检定」 (Collegiate Programming Examination, CPE) 做为考试的形式与机制,希望透过CPE及各校的共同参与来改变上述的生态,借此提高台湾资讯产业的产能与竞争力,并增加参加国际竞赛的可能人口。
CPE配方:多校、千人、同步、远距、同一份题目之程式能力检定
CPE具有独特的配方,而有别于现有的竞赛与检定系统,例如ACM-ICPC区赛与总决赛使用单一实体场地最多100队同时竞赛,或电脑技能检定在电脑教室随时有人考试,而考题由远端的伺服器随机抽取。上述两种实体场地或远端题库的模式都无法满足千人同时考试的目标,必须结合两者才能达到。所以「CPE的配方」是多校、千人、同步、远距、同一份题目;多校的场地才能免除舟车劳顿,又能达到千人的规模,而远距题库能支援各校同步举办来考同一份题目。
由于CPE是一项检定考试,监考、防弊与系统稳定度非常重要。学生在各校的电脑教室考试,用户端的电脑软体必须确保学生无法连线到非CPE伺服器以外的地方,而CPE系透过虚拟主机的机制达到这项限制。此外,各校考场需避免学生在现场交谈作弊,甚或冒名考试,所以电脑教室要有专人监考。伺服器端除了支援多校千人同步存取题目,以及自动评审学生上传的程式之外,还要克服系统延展性与稳定性的问题。目前CPE系统架构有多台前端与后端伺服器,可兼具支援大量考生及达到伺服器稳定备援的目的。
前述提到,题目是由ACM-ICPC区赛与总决赛比赛过而收录于UVA题库,品质没有问题,可以避免多年前资讯教育界推动TGRE因题库品质问题,造成考试成绩鑑别力不足的情形。但是,UVA题库并没有公布上传程式的测试资料(简称测资),所以CPE在挑选题目时必须自行准备测资。另外,ACM-ICPC区赛与总决赛进行五小时,三人组成一个队伍,题目大约在8至10题左右。相较之下,CPE是个人考试检定,进行三小时,题目有7题,除了时间较短且题目较少外,选择的题目也朝向简单化。在一至五颗星难易等级中,ACM-ICPC国际赛一颗星与两颗星大约各只有一题,其余题目都是三颗星以上;而CPE一颗星有三题,二颗星有二题,三颗星以上有二题。
CPE现况
CPE自2010年6月第一次由中山大学与交通大学合办开始,每季举办一次,时间为平日18:00至21:40(包含考前练习)。截至2012年12月已举办十次,参与协办的学校数由2、6、9、19、17、21、25、30校成长到约40校,参加检定考试的学生数也成长到将近1000人。2011年至2013年由中山大学主办(选题与测资准备、统筹相关行政事务与对外宣传),交通大学负责技术支援(伺服器维护),其他学校参与协办(考场准备与监考)。CPE也提供学生申请中英文成绩单,其中会显示绝对成绩(总题数7题、答对题数、成绩等级)及相对成绩(参加学生数、排名)。由于考试人数够多、题目具有鑑别力,所以这份成绩单具有相当的可信度。程式能力不好的学生,可能一题也解不出来;能解四题的学生,程式能力已是相当优秀;而一次解出两题是许多大学设定的及格标准。
CPE的推行,需要举办与採认同时并进,如果没有学校採认,空有许多学校举办,并无法吸引够多的学生来考试。目前已有多所大学将CPE设定为:(1)大学部之毕业要件(单次考试答对两题或多次考试累积答对三题或四题);(2)硕士班甄试入学之参考资料(列入申请表、推荐信或招生简章);(3)在课程上使用当作期中期末上机考试的方式。
教材设计:系统、基础、题解
尽管有不少线上资源可以让学生了解ACM-ICPC、UVA、CPE,但仍欠缺一本整合各种资讯的书籍,学生及教师都会需要一本CPE入门的书,让学生可以准备检定考试,也让教师能善加利用CPE于课程、入学与毕业。本教材设计包含三个面向:系统、基础、题解。在系统方面,我们在第一章介绍ACM-ICPC及CPE的发展与规则;第二章介绍CPE线上(on-line)练习与现场(on-site)考试的系统与机制;第三章介绍一个本机端的练习软体——疯狂程设,它透过测资脚本与批改脚本让学生在练习中减少语法、语意与逻辑的错误,也透过短码竞赛让学生能更精简地撰写程式。
在基础方面,第四章介绍C与C++输入输出的函式与格式,减少初学者因为程式输出输入问题造成上传程式错误的可能;第五章有系统地讲解解题技能,从理解题意到挑选合适的演算法(包括排序、搜寻、贪心(greedy)、动态规划、图形走访、最小生成树、最短路径、最大流等常用演算法)不一而足,同时考量程式执行时间与记忆体用量,并交代如何设计测资以在上传程式前检验程式的正确性;最后提醒要善用既有资源,利用函式库来设计解题所需的功能,以减少撰写程式的时间。
在题解方面,我们依据难易等级提供三章共84题之题解,另有8题用在前面章节中做为例子。第六章至第八章分别是一颗星至三颗星题目之题解,除了区分难易度,更依据题型分节,其中包含字元与字串、数学计算、大数运算、几何、排序、图论、模拟、动态规划等。我们希望读者可以透过本书进入程式设计之门,并培养精进解题与程式的实力。
本书特点
多校、千人、同步、远距、同一份考题之大学程式能力检定(CPE: Collegiate Programming Examination)之入门教材。
学生只需具备C或C++基础程式能力即可上手。
线上练习系统与现场考试系统之介绍。
基础输入输出与进阶解题技能之讲解。
ACM-ICPC UVA题库中精选92题题目之题解。
依难易度蒐集各类题型:字元与字串、数学计算、大数运算、几何、排序、图论、模拟、动态规划等。
每一题解包含UVA/CPE编号、题意、解法、程式码及程式码註解。
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,感覺裡面裝滿了通往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,摸索了很久才稍微有點頭緒,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,如果沒有一個好的系統性整理,真的很容易抓不住重點,就像在茫茫大海中迷失方向。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出程式碼,才是決勝的關鍵。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,而不是只給出一個標準答案。 我一直覺得,很多CPE的參考書,在講解上都比較偏向理論,而忽略了實際解題的技巧。CPE考試經常會出一些比較「刁鑽」的題目,需要一些特殊的解題策略,才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。我希望它不只是一本參考書,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系統,讓我在CPE考場上,能夠自信滿滿地迎戰!
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。我還記得當初為了準備這場考試,熬了多少夜,查了多少資料,但總覺得像是霧裡看花,抓不到重點。這本書的出現,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,但光是封面和簡介,就讓我充滿了期待。 我對這本書的編排方式特別好奇。畢竟CPE考的範圍很廣,涵蓋了從基礎的演算法、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出來,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,這樣我才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,告訴我們面對一道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,那更是再好不過了。畢竟CPE考試不只是考程式實力,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,讓人看了更加一頭霧水。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考試的各種面向。更重要的是,對於每一個題目,我希望它能有詳盡的解析,不只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扎實的程式基礎,並且培養出獨立解決問題的能力。如果它能讓我更有信心地面對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了。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,立刻就燃起了我對它的好奇。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出程式,更考驗你能不能在有限的時間內寫出「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,除了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出來,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「系統化」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出這些概念,更能深入淺出地講解它們的原理、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面有獨到的講解方式,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,即使程式能跑出正確結果,但如果在時間或空間效率上不夠理想,分數也會大打折扣。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,除了理論講解,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,而且常常會結合多個知識點。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,而不是只看到一個答案。 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,幫助我系統性地掌握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。
评分這本《大學程式能力檢定:CPE祕笈》光是名字就夠嚇人了,但同時也激發了我內心深處對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,看到這本書的出現,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出有效程式碼的能力。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合考驗。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考試除了程式能力,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面對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,展現出我應有的程式能力。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!
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