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#98. 【集训队互测2015】未来程序·改

统计

在 2111 年,第 128 届全国青少年信息学奥林匹克冬令营前夕,Z君找到了 2015 年,第 32 届冬令营的题目来练习。

他打开了第三题 “未来程序” 这道题目:

“本题是一道提交答案题,一共 10 个测试点。

对于每个测试点,你会得到一段程序的源代码和这段程序的输入。你要运行这个程序,并保存这个程序的输出。

遗憾的是这些程序都效率极其低下,无法在比赛的 5 个小时内得到输出。”

Z君想了一下,决定用 2111 年的计算机来试着运行这个题目,但是问题来了,Z君已经找不到 96 年前的那次比赛的测试数据了……

没有给出输入数据的提交答案题就不成其“提交答案题”之名,为了解决这个问题,Z君决定将这个题目改造成传统题。

Z君知道 96 年前的计算机的性能比现在差多了,所以这道题的测试数据中,输入数据的规模被设计成很小,从而,做这道题的选手只需要暴力模拟源代码的工作流程就可以通过它。

现在这道题摆到了你的面前。

本题是一道传统题,一共有 10 个测试点。

对于每个测试点,你的程序会得到一段程序的源代码和这段程序的输入。你的程序需要运行这段程序,并输出这段程序的输出。

关于给出的源代码的约定

Z君是一名C++选手。为了简化这个问题,Z君在给出的源代码中去掉了C++语言的大量特性。从而这个源代码具有以下特点:

  • 第一行必定为 “#include<iostream>” (不含引号)
    • 这个库中只会调用到对象 cincoutendlcin>>(int) 函数和 cout<<(int) 函数。这两个函数分别用于输入和输出一个整数,返回值分别 cincout
  • 第二行必定为 “#include<cstdio>” (不含引号)
    • 这个库中只会调用到 putchar 函数。putchar(c) 会输出 ASCII 码为 $c$ 的字符,并返回 $c$。
  • 第三行必定为 “using namespace std;” (不含引号)
    • 对象 cin 的调用不再需要通过 std::cin 进行,coutendl 同理。
  • int main() 没有任何参数。
  • 所有的变量都是 intint 数组(含高维数组)类型。
    • 对象 cin, cout, endl 是例外,注意 putchar 的参数也是int类型的。我们保证在运行时这个参数的值在 $0 \sim 127$ 中。
    • 在运行时,不会出现数组越界问题。
    • 没有维度的范围为 $1$。也即,不会出现 int a[1][1][1][1][1]; 这样的情况。
    • 维度的范围直接由十进制常量给出。也即,不会出现 int a[(100+100)*2]; 这样的情况。
  • 所有的函数都是 int 类型,函数的参数只可能是 int 类型
    • 注意函数的返回值可以被丢弃。
    • 当没有显式地返回值时,返回 $0$。
  • bool 型被认为是一种特殊的 int
    • == 在两个参数相同时返回 $1$,否则返回 $0$。
    • != 在两个参数相同时返回 $0$,否则返回 $1$。
    • < 在第一个参数小于第二个参数时返回 $1$,否则返回 $0$。
    • <= 在第一个参数小于等于第二个参数时返回 $1$,否则返回 $0$。
    • > 在第一个参数大于第二个参数时返回 $1$,否则返回 $0$。
    • >= 在第一个参数大于等于第二个参数时返回 $1$,否则返回 $0$。
    • && 在两个参数都不为 $0$ 时返回 $1$,否则返回0。
    • || 在两个参数都为 $0$ 时返回 $0$,否则返回 $1$。
    • ^ 在两个参数中只有一个为 $0$ 时返回 $1$,其他时候返回 $0$。
    • ! 在参数为 $0$ 时返回 $1$,否则返回 $0$。
    • 由于 bool 型被 int 型取代了,因此所有的表达式都应该被完全计算:例如在表达式 (a && (b = c))中,即使 a 已经被确定是 $0$,仍然需要计算 (b = c) 的值,尽管无论 (b = c) 的值如何,整个表达式的值都是 $0$。
  • 可能用到的运算符及其优先级如下:(从高到低排列)
    1. (), []
    2. !, +(正号), -(负号)
    3. *, /, %
    4. +(加法), -(减法)
    5. <=, >=, <, >
    6. ==, !=
    7. ^
    8. &&
    9. ||
    10. =
    11. cout<<cin>>
  • 所有 int 常量以十进制形式给出
  • Z君没有对源代码进行混淆,所以源代码是可读的,你不必担心出现大量嵌套的花括号或此类的“垃圾代码”
  • 运行时使用的变量占用的空间的峰值不超过 $8\texttt{MB}$。也即,$2^{21}$ 个 int
  • 调用函数的深度不会超过 $10^3$ 层
  • 可能出现连续赋值,例如 a = (b = (c = 3) + 2) % c
    • 之前对 c 的赋值将会反映到之后对 c 的引用上
    • = 是右结合的,a = b = c 会被看作 a = (b = c)
    • 赋值的返回值为赋值以后的值
  • 可能出现的程序流程控制语句:
    • if (statement) statement [else statement]
    • while (statement) statement
    • for ([statement]; [statement]; [statement]) statement
    • 那些作为条件的 statement 的返回值应当被视为 bool 型的。具体的来说,若返回值为 $0$,则为 false,若返回值非 $0$,则为 true。在 for 循环中,当第二个 [statement] 取空时,视为 true
  • 空白字符只有新行符(即 \n)和空格。
  • 声明变量时默认初始值为 $0$,声明变量的同时不会进行赋值。
  • 没有注释
  • 所有的右花括号后没有分号
  • 没有用来连接语句的逗号
  • 没有函数和变量重名

输入格式

输入文件分为两个部分。

第一行,有一个整数 $N$。它描述了源代码对应的输入文件 program.in 中包含的整数数目。

以下 $N$ 个整数构成了源代码对应的输入文件 program.in

这之后的部分构成了源代码 program.cpp

输出格式

输出文件是将 program.cpp 编译后输入 program.in 后所得到的输出。

样例一

input

2
1 2
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int main()
{int a, b; cin >> a >> b; cout << a + b << endl;}

output

3

样例二

input

10
9
6 1 7 5 1 7 2 2 4
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int n, a[100];


int main()
{
    cin >> n;
    int i, j, this_VARIABLE_is_NOT_used;
    for (i = 1; i <= n; i = i + 1) cin >> a[i];
    for (i = 1; i <= n; i = i + 1)
    for (j = i + 1; j <= n; j = j + 1)
    if (a[i] > a[j])
    {
        int t;
        t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }
    for (i = 1; i <= n; i = i + 1)
    {
        cout << a[i];
        if (i == n) cout << endl; else putchar(32);
    }
    return 0;
}

output

1 1 2 2 4 5 6 7 7

限制与约定

输入的所有 program.cpp 都是手打的,每个输入文件的大小不超过 $7\texttt{KB}$。

测试点#1的 program.cpp 见样例数据及附加文件下载。

测试点#2到#4的 program.cpp 符合以下格式:

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int main()
{
    cout << <1> << endl;
}

在#2中:<1> 处是一个仅包含加、减、乘、除、模运算和自然数常数的没有括号的表达式。

在#3和#4中:<1> 处是一个不保证以上性质的表达式。

测试点#5中:没有除 main 以外的函数,并且整个程序中只有顺序结构。

测试点#6和#7中:没有除 main 以外的函数。

测试点#8中:所有的变量都是全局变量。

测试点#9和#10不保证任何特别的性质。

所有 program.cpp 都可以用 MinGW GCC 4.7.2 编译运行。这就是说,所有的 program.cpp 中都没有语法错误。然而由于编译命令的不同,直接编译得到的 program.exe 在运行时有可能会因未为声明的变量和未设置返回值的函数设置 $0$ 的缺省值以及 bool 类型的处理方式不同而与标程产生不同的输出。

为了更准确地说明程序可能出现的要素,也作为提示,下面给出了一个上下文无关文法,其初始符号为 PROGRAM。保证每个 program.cpp 都可被下面的文法生成,但是并非每个可被生成的程序都是合法的程序。

PROGRAM ::= # include < iostream > # include < cstdio > using namespace std ; FUNC_AND_VAR

FUNC_AND_VAR ::=
| ε
| int NAME ( OPTPARAMS ) { STATEMENTS } FUNC_AND_VAR
| int DEFINEVAR DEFINEVARS ; FUNC_AND_VAR

OPTPARAMS ::=
| ε
| int NAME PARAMS

PARAMS ::=
| ε
| , int NAME PARAMS

STATEMENTS ::=
| ε
| STATEMENT STATEMENTS

STATEMENT ::=
| EXPRESSION ;
| { STATEMENTS }
| int DEFINEVAR DEFINEVARS ;
| if ( EXPRESSION ) STATEMENT
| if ( EXPRESSION ) STATEMENT else STATEMENT
| for ( STATEMENT_IN_FOR ; OPTEXPRESSION ; STATEMENT_IN_FOR ) STATEMENT
| while ( EXPRESSION ) STATEMENT
| return EXPRESSION ;

STATEMENT_IN_FOR ::=
| EXPRESSION
| int DEFINEVAR DEFINEVARS

OPTEXPRESSION ::=
| ε
| EXPRESSION

EXPRESSION ::=
| UNIT9
| EXPRESSION << UNIT9
| EXPRESSION >> UNIT9

UNIT0 ::=
| INT_CONSTANT
| UNIT0 [ EXPRESSION ]
| ( EXPRESSION )
| NAME ( OPTARGUS )    // 注:此处的 NAME 是一个函数名
| NAME    // 注:此处的 NAME 是一个变量名
| cin
| cout
| endl

UNIT1 ::=
| UNIT0
| + UNIT1
| - UNIT1
| ! UNIT1

UNIT2 ::=
| UNIT1
| UNIT2 * UNIT1
| UNIT2 / UNIT1
| UNIT2 % UNIT1

UNIT3 ::=
| UNIT2
| UNIT3 + UNIT2
| UNIT3 - UNIT2

UNIT4 ::=
| UNIT3
| UNIT4 < UNIT3
| UNIT4 <= UNIT3
| UNIT4 > UNIT3
| UNIT4 >= UNIT3

UNIT5 ::=
| UNIT4
| UNIT5 == UNIT4
| UNIT5 != UNIT4

UNIT6 ::=
| UNIT5
| UNIT6 ^ UNIT5

UNIT7 ::=
| UNIT6
| UNIT7 && UNIT6

UNIT8 ::=
| UNIT7
| UNIT8 || UNIT7

UNIT9 ::=
| UNIT8
| UNIT8 = UNIT9

OPTARGUS ::=
| ε
| EXPRESSION ARGUS

ARGUS ::=
| ε
| , EXPRESSION ARGUS

DEFINEVARS ::=
| ε
| , DEFINEVAR DEFINEVARS

DEFINEVAR ::=
| NAME
| DEFINEVAR [ INT_CONSTANT ]

NAME ::= 仅包含大小写字母、数字、下划线的非空字符串,且不以数字开头。

INT_CONSTANT ::= 仅包含数字的非空字符串,且不以0开头,或这个字符串就是0。

时间限制:$1\texttt{s}$

空间限制:$256\texttt{MB}$

来源

中国国家集训队互测2015 - By 卢啸尘

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样例数据及附加文件下载