勉強か？趣味か？人生か？―プログラミングコンテストとは
- 1. 2012/09/16 情報科学若手の会 勉強か？趣味か？人生か？ プログラミングコンテストとは 東京大学 修士 2 年 秋葉 拓哉
- 2. 自己紹介 • 秋葉拓哉 (@iwiwi) – 東京大学 修士 2 年 (博士進学予定) – DB 系グラフアルゴリズムの研究 • プログラミングコンテストガチ勢 – TopCoder レーティング 3035 （いわゆるレッドコーダー) – 世界的コンテストの決勝進出 10 回 – トップ 10 入り 4 回 銅メダル (2012) 世界 7 位 (2011) 世界 9 位 (2010) 日本人のメダルは 9 年ぶり 世界 9 位 (2009) 1
- 3. 自己紹介 プログラミングコンテストチャレンジブック 累計一万部突破 韓国・台湾の翻訳版 （中国版も翻訳中） 2
- 4. 今日の目標 プログラミングコンテストは アツい！おもろい！ 関心と理解を持ってもらう！ ＜学生＞ ＜先生＞ ＜社会人＞ ちょっと 参加を 採用で評価 やろうかな？ 促そうかな？ してみるか？ 3
- 5. プログラミングコンテスト紹介 プログラミングコンテストとは 「プログラミングでやるスポーツ」 • 開始と共に問題が出題される • 問題を解くプログラムを作成する • 時間内に，出来るだけ多く 問題 解く 順位 4
- 6. プログラミングコンテスト紹介 解答 問題 #include <iostream> 標準入力に，2 つの正整数が int main() { int a, b; 与えられます． cin >> a >> b; その和を標準出力に出力して cout << a + b << endl; ください． return 0; } ジャッジサーバ 自動でコンパイル・テスト 即座に正誤判定・順位表更新 5
- 7. プログラミングコンテストの楽しさ 頭がオカシイのでは？ 言われたプログラム作るだけじゃん ( ﾟдﾟ) 楽しいの？課題と何が違うわけ？ 6
- 8. プログラミングコンテストの楽しさ 頭がオカシイのでは？ 言われたプログラム作るだけじゃん ( ﾟдﾟ) 楽しいの？課題と何が違うわけ？ 7
- 9. プログラミングコンテストの楽しさ 楽しい!! 頭がオカシイのでは？ 言われたプログラム作るだけじゃん 世界中の人を惹きつけるに ( ﾟдﾟ) 楽しいの？課題と何が違うわけ？ 足る理由があります 8
- 10. プログラミングコンテストの楽しさ • ゲーム的な楽しさ – 時間制限の中で急いでプログラムを書く – 即採点，即順位更新，リアルタイム – インターネット越しに世界中の数千人と対戦 • 情報科学的な楽しさ – アルゴリズムを考えるのが楽しい – プログラミングが楽しい 9
- 11. プログラミングコンテストの楽しさ • ゲーム的な楽しさ – 時間制限の中で急いでプログラムを書く – 即採点，即順位更新，リアルタイム – インターネット越しに世界中の数千人と対戦 • 情報科学的な楽しさ – アルゴリズムを考えるのが楽しい – プログラミングが楽しい 10
- 12. 問題の例 • 𝑛 匹のアリが 1 cm/s で歩く • 初期位置が入力される，向きを我々が決める • ぶつかったら反対を向いて歩き出す • 端まで行くと落っこちる • アリが全滅するまでの時間を最大化したい • 𝒏 ≤ 𝟏𝟎 11
- 13. 問題の例 t=0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12
- 14. 問題の例 t=1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13
- 15. 問題の例 t=2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14
- 16. 問題の例 t=2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15
- 17. 問題の例 t=3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 16
- 18. 問題の例 t=3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 17
- 19. 問題の例 t=4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18
- 20. 問題の例 t=5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 19
- 21. 問題の例 t=6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20
- 22. 問題の例 t=7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 21
- 23. 問題の例 t=8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 22
- 24. 問題の例 全探索のアルゴリズム 全ての向きの候補に対してシミュレーションを 行い，最大の時間を求める 向きの候補は全部で 2 𝑛 通り 10匹なら…… 210 = 1024 通り 23
- 25. 問題の例 • 𝑛 匹のアリが 1 cm/s で歩く • 初期位置が入力される，向きを我々が決める • ぶつかったら反対を向いて歩き出す • 端まで行くと落っこちる • アリが全滅するまでの時間を最大化したい • 𝒏 ≤ 𝟏𝟎 24
- 26. 問題の例 2 • 𝑛 匹のアリが 1 cm/s で歩く • 初期位置が入力される，向きを我々が決める • ぶつかったら反対を向いて歩き出す • 端まで行くと落っこちる • アリが全滅するまでの時間を最大化したい • 𝒏 ≤ 𝟏000 25
- 27. 問題の例 2 全探索のアルゴリズム 全ての向きの候補に対してシミュレーションを 行い，最大の時間を求める 向きの候補は全部で 2 𝑛 通り 1000匹なら…… 21000 ≒ 10300 通り 天文学的数字 ! (宇宙の年齢 ≒ 4.3 × 1017 秒) 26
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- 35. 問題の例 2 よく考えると，アリを区別する必要がない 34
- 36. 問題の例2 衝突を考える必要が実は全くない！ 効率の良いアルゴリズム 各アリから遠い方の端までの距離の最大値 𝑂(𝑛) 時間しかかからない 1000匹居ても超余裕！ 35
- 37. プログラミングコンテストで問われるもの アルゴリズム設計とプログラミングの複合競技 問題 アルゴリズム設計 プログラム実装 36
- 38. プログラミングコンテストで問われるもの アルゴリズム設計 のために必要なもの 大きく分けると 2 つ 1. 幅広い知識 – 基礎的なアルゴリズムの知識 • データ構造，グラフ，連立方程式，… – 設計技法，その実例 • 動的計画法，貪欲法，ネットワークフロー，…… 2. 柔軟な思考力・経験 – 実際にアルゴリズムを設計する 37
- 39. プログラミングコンテストで問われるもの アルゴリズム設計 の知識を得る方法 • 大学の授業？有名な教科書？ – 知識についてのみカバーされる • 本「アルゴリズムデザイン」 – 設計技法について詳しく扱う珍しい本 • アルゴリズムの適用法，組合せ方 • 細かいテクニック • 少し進んだアルゴリズム こういった物を知るには昔は苦労がつきなかったが……! 38
- 40. プログラミングコンテストで問われるもの プログラム実装 のために必要なもの • 実装に関する能力 – スラスラと書く • 言語への慣れ，見通し – コンパクトに書く • 標準ライブラリの活用，抽象化 – 正確に実装する • 間違いやすい部分に気づく，無理に短くしない • デバッグに関する能力 – すぐに間違っている部分を特定する – デバッグしやすいテストケースを考える 39
- 41. プログラミングコンテストで問われるもの プログラム実装 のために必要なもの • 実装が楽なアルゴリズムを選択する – アルゴリズムを思いついても，満足しない – もっと簡単に実装できる別解を探る – 制約が緩ければ，逆に計算量や精度が悪くし てでもシンプルにして実装を楽に 40
- 42. プログラミングコンテストで問われるもの アルゴリズム設計とプログラミングの複合競技 問題 アルゴリズム設計 プログラム実装 41
- 43. プログラミングコンテストで問われるもの アルゴリズム設計とプログラミングの複合競技 問題 やらない人には意外な事実？ アルゴリズム設計 この部分の方が差がつく アルゴリズムの方が難易度の幅が大きい プログラム実装 強い人には一瞬でも， 苦手な人はいつまで経っても解けなかったり 42
- 44. プログラミングコンテストの 真相！ 43
- 45. プログラミングコンテストの真相 1 どのコンテストが一番凄いの？ まずは色々なコンテストを紹介！ 44
- 46. プログラミングコンテスト ACM/ICPC • 大学対抗プログラミングコンテスト • 1970 年開始，最も歴史がある • 世界約 2000 大学から 20000 人以上が参加！ • 3 人 1 チームのチーム戦 45
- 47. アジア地区大会 東京サイト (2009) 46
- 48. 世界大会 (2009 中国ハルビン) 47
- 49. プログラミングコンテスト Google Code Jam • Google の開催するコンテスト • 世界中から 10000 人以上が参加 TopCoder • インターネットで定期的に開催される • 参加者にはレーティングが付き評価される • 毎年 1 度，アメリカで世界大会 48
- 50. TopCoder Open 2011 49
- 51. TopCoder Open 2011 50
- 52. プログラミングコンテストの真相 1 どのコンテストが一番凄いの？ • 現在 ACM-ICPC の知名度・評価がダントツ – 歴史がある？ – 規模が大きい？ • これに僕は異議を唱えたい！ • 他の世界的コンテストも知って，それらでの戦 果も正当に評価してほしい！ 51
- 53. プログラミングコンテストの真相 1 どのコンテストが一番凄いの？ ACM-ICPC の最大の問題点：歪んだルール • 大学，地域ごとの格差がメチャクチャ • 例えば，大学ごとに進出校数制限 • 東大からの世界大会進出は超絶大変 • 他校の世界大会進出チームは，東大の敗退チー ムより下位なことがよくある – 従って，「世界大会進出」の背景が全然違う また，年齢制限・回数制限なども厳しいため，例 えば優勝者が本当に時点最強と言えない 52
- 54. プログラミングコンテストの真相 1 どのコンテストが一番凄いの？ 一方で，世界的なインターネット予選で純粋に上 から選抜されるシステムは超公平 • TopCoder Open – ほぼ全人類が参加可！ （スタッフ以外） • Google Code Jam，Facebook Hacker Cup – 社員以外参加可！ ただし 18 歳以上 53
- 55. プログラミングコンテストの真相 1 どのコンテストが一番凄いの？ ACM-ICPC の他の問題点 • 問題が面白くない – アルゴリズム的な面白さが重視されていない – 実装するだけの問題ばかり • 問題の準備が適当 – 世界大会でも入力データにミス (最近だと 2007 年問題 J) – しかも無視し結果はそのまま，公式サイトには情報なし – 当時の掲示板カキコで見れる http://bit.ly/RZGqfE 54
- 56. プログラミングコンテストの真相 1 どのコンテストが一番凄いの？ ACM-ICPC は裾野が広いのが素晴らしい • 大学対抗，年に 1 回 • ACM が後援で先生方も応援してくれる • 予選は問題も日本語 • 予選を突破すると日本の地区予選に行ける – トップ 100 人ぐらい – 他の大会では旅行が伴うのはかなり上のみ 参加の価値は依然として高い 55
- 57. プログラミングコンテストの真相 2 「レッドコーダー」は本当に凄い？ レッドコーダーとは？ • TopCoder では，レーティング (評価値) に応じて， 名前に色がつく • レーティングが 2200 に到達し赤色になった人のこと 56
- 58. プログラミングコンテストの真相 2 「レッドコーダー」は本当に凄い？ • 世界に約 300 人，上位 3 %に相当 • 日本には現在 26 人 – ちなみに，俺がはじめた頃は 4 人とか – 本当に神だと思って憧れてた，崇めてた – 信じられないような速度・正確性 – 安定した上位 – 自分がそうなれる日が来ると思ってなかった 57
- 59. プログラミングコンテストの真相 2 「レッドコーダー」は本当に凄い？ ……でも実はもっと遥かに凄い集団が!!! その名も「ターゲット」 • レーティングが 3000 に到達した人のこと • 名前の左側のインジケータが満タンになる – 射的の的（＝ターゲット）になる ↓ レッドコーダー (溜りかけ) • 世界に 18 人，上位 0.2%！ – レッドコーダー (= 上位 3%) のさらに上位 6% ↓ ターゲット（満タン） • 日本には 3 人！ – lyrically, wata, 俺 (+ rng_58) 58
- 60. プログラミングコンテストの真相 3 トップ選手はどのように育つ？ • コンテストにおける実力の差は絶大 – トップ層は安定して常に上位をとり続ける • トップの中のトップ選手 やってる人で知らない人は居ない．普段１位を取っても誰も驚かない．) – 3位：Petr (ロシア, 現 3489, 最高 3923) • 落ち着きがヤバイ．着実な感じ． – 2位：ACRush (中国, 現 3511, 最高 3902) • 勢いがヤバイ．怖い．結構ミスってオモロイ． – 1位：tourist (ベラルーシ, 現 3583, 最高 3656) • 最近では人類最強，何とまだ高校生… 59
- 61. プログラミングコンテストの真相 3 トップ選手はどのように育つ？ そこまでじゃなくても，世界大会に進出していく ようなトップ層はどうやって生まれる？ 60
- 62. プログラミングコンテストの真相 3 トップ選手はどのように育つ？ そこまでじゃなくても，世界大会に進出していく ようなトップ層はどうやって生まれる？ 修行あるのみ!! 問題を解きまくる!! 61
- 63. プログラミングコンテストの真相 3 トップ選手はどのように育つ？ 10000 問解きました tourist さん 62
- 64. プログラミングコンテストの真相 3 トップ選手はどのように育つ？ • 闇雲に解けば良いという物ではない – 丁度いい難易度＆質の良い問題 – ただ解くだけじゃなく，最大限に知見を得る • 仲間の存在が重要かも？ – 解法や実装についての議論 – アイツに差をつけるんだ！って解きまくる – 俺は岩田，北川（アリ本の人たち）とかなり一 緒にやってた 63
- 65. プログラミングコンテストの真相 4 日本はなぜ強豪国に？ • 現在，日本は国別ランク 4 位 – 特に東京大学は大学ランク 1 位 （冒頭） – 一方，僕がはじめた 5 年前はトップ 10 圏外 • 一体何が起きたのか？ 64
- 66. プログラミングコンテストの真相 4 日本はなぜ強豪国に？ • コミュニティ形成・拡大 – コンテストをやる人自体が増えた – テクニックや知識も簡単に手に入る • 強者登場 → 憧れて練習，の良い循環 努力だけなら一人でもできる？ → × トップ層は，かなりの時間をコンテストに捧げる 割り切った生活になる．心強さが全然違う． 65
- 67. プログラミングコンテストの真相 5 コンテスト勢の得意と不得意は？ 基本的にはコンテストで問われるか否か • 得意 – アルゴリズム – プロトタイピング – ややこしいルーチンの正確な実装 • 苦手 – 大規模なソフトウェアの設計・実装・メンテ • コンテスト以外でこういうそういうことをやっている人も居 るとは思います 66
- 68. プログラミングコンテストの真相 6 勉強か？趣味か？人生か？ 67
- 69. プログラミングコンテストの真相 6 勉強か？趣味か？人生か？ もちろん全部！ (ありきたりな答えですみません……) • 勉強！ – 色々な能力が間違いなくついた • 趣味！ – ちょー楽しい • 人生！ – 一時期は熱中していて，本当にコンテスト＝人生 – そうじゃない今でも，人生への影響は絶大 • コンテスト好きをこじらせてアルゴリズム研究 • かけがえのない人間関係や機会，経験 68