Генераторы — это такие вспомогательные программы в задаче по программированию, которые выводят тесты. Далеко не всегда ручные тесты в задаче достаточно маленькие, чтобы обойтись только ими. В этом случае на помощь и приходят генераторы. Если вы пишете генератор на С++, то использование testlib.h — хороший выбор.

Виды генераторов

Есть два вида генераторов: обычные и мультигенераторы.

1. Первые за один свой запуск выводят ровно один тест. Обычно, чтобы сгенерировать несколько тестов, такой генератор надо запустить несколько раз с разными параметрами командной строки. Такие генераторы выводят тест в стандартный поток вывода (на экран).
2. Мультигенераторы за один запуск выводят сразу много тестов. Такие генераторы выводят тесты в файлы (один файл — один тест).

Пример простого обычного генератора на testlib.h

Выводит пару чисел от 1 до n, где n — переданный параметр запуска генератора.

#include "testlib.h"
#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    registerGen(argc, argv, 1);
    int n = atoi(argv[1]);
    cout << rnd.next(1, n) << " ";
    cout << rnd.next(1, n) << endl;
}

Зачем testlib.h?

При невнимательном взгляде кажется, что testlib.h почти не нужен для написания генератора. На самом деле это неправда. Почти в каждом генераторе нужна возможность получать случайные значения, и есть большое искушение использовать rand(). Не делайте этого. Основной принцип написания генератора: генератор должен выводить один и тот же тест при компиляции любым компилятором на любой платформе, если он запущен одинаковым способом. При использовании rand() или классов C++11 вроде mt19937/uniform_int_distribution ваша программа будет выводить разные тесты после компиляции разными компиляторами.

Генератор случайных значений в testlib.h гарантирует, что будет сгенерировано одно и то же, независимо от генератора и платформы. Кроме того, в testlib.h есть разные удобности для генерации тестов, например, rnd.next("[a-z]{1,10}") вернет случайное слово длины от 1 до 10 из букв от a до z.

Что есть у testlib.h?

Чтобы инициализировать testlib-генератор, первая строка вашего генератора должна иметь вид registerGen(argc, argv, 1); (где 1 — это версия используемого генератора случайных чисел). После этого можно будет пользоваться объектом rnd, который будет проинициализирован хешем от всех аргументов командной строки. Таким образом, результат вывода g 100 и g.exe "100" будет одинаков, а у g 100 0 будет отличаться.

Объект rnd имеет тип random_t, то есть вы можете создать и свой генератор, но обычно это не нужно.

У объекта rnd есть много полезных членов-функций. Вот примеры:

Кроме того, не надо использовать std::random_shuffle, используйте shuffle из testlib. Он так же принимает два итератора, но работает, используя rnd.

Пример: генерация неориентированного дерева

Ниже основной код генератора неориентированного дерева, который принимает два параметра — количество вершин и степень его вытянутости. Например, при n = 10, t = 1000 наверняка будет сгенерирована цепь, а при n = 10, t =  - 1000 наверняка будет сгенерирована ромашка (звездочка).

registerGen(argc, argv, 1);

int n = atoi(argv[1]);
int t = atoi(argv[2]);

vector<int> p(n);

/* setup parents for vertices 1..n-1 */
forn(i, n)
    if (i > 0)
        p[i] = rnd.wnext(i, t);

printf("%d\n", n);

/* shuffle vertices 1..n-1 */
vector<int> perm(n);
forn(i, n)
    perm[i] = i;
shuffle(perm.begin() + 1, perm.end());

/* put edges considering shuffled vertices */
vector<pair<int,int> > edges;
for (int i = 1; i < n; i++)
    if (rnd.next(2))
        edges.push_back(make_pair(perm[i], perm[p[i]]));
    else
        edges.push_back(make_pair(perm[p[i]], perm[i]));

/* shuffle edges */
shuffle(edges.begin(), edges.end());

for (int i = 0; i + 1 < n; i++)
    printf("%d %d\n", edges[i].first + 1, edges[i].second + 1);

Как написать мультигенератор?

Мультигенератор за одно исполнение может вывести более одного теста. Тесты таким генератором выводятся в файлы. В генераторе на testlib.h достаточно перед выводом теста написать startTest(test_index). Это приведет к переоткрытию (freopen) потока стандартного вывода на файл с именем test_index. Обратите внимание, что в системе Polygon в таком случае в скрипте надо писать что-то вроде multigen a b c > {4-10} (если предполагается, что запуск мультигенератора вернет тесты 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10).

На что еще обратить внимание?

• Строго следуйте формату теста — пробелы, переводы строк должны быть идеально соблюдены. Тест должен заканчиваться переводом строки. Например, если в тест состоит из единственного числа, то выводите его как cout << rnd.next(1, n) << endl; — с переводом строки в конце.
• Если выводимый тест может быть довольно большим, то предпочитайте printf (а не cout) — это улучшит производительность.
• Лучше выводите long long через cout, но если хотите printf, то используйте константу I64 (например, printf(I64, x);).
• Необходимо не забывать о различных случаях неопределенного поведения языка C++. Например, в приведенном выше примере генератора нельзя объединять две команды cout в одну, т.к. тогда порядок вызовов функций rnd.next не определен.

Еще примеры

Примеры генераторов можно найти в дистрибутиве или непосредственно в репозитории.