15.7 對拍：全自動找出錯的測資（延伸知識）
手造測資靠清單，清單靠靈感——但總有靈感耗盡、測資造了十組還是抓不到錯的時候。這時就出動本單元的高潮：對拍（也叫 stress testing）。想法簡單得漂亮：既然不知道哪組測資會錯，那就讓電腦亂數生測資，一秒鐘測幾百組，直到撞出一組錯的為止。
對拍需要三個程式互相配合（加上你的解共四支）：
- 暴力解
brute：用最直白、最不會出錯的寫法把題目再解一次。它可以慢——反正測資很小；唯一的要求是你有十足把握它是對的。 - 測資產生器
gen：亂數生出一組小測資。 - 對拍主程式
duipai：無限循環「產測資 → 兩個解各自跑 → 比對輸出」，發現不一致就停下來，把肇事測資留給你。
第十四單元的檔案功夫在這裡全部用上：測資與輸出都走檔案，比對用讀檔。
¶案例：抓一個藏很深的 bug
題意：讀入 n 個正整數（保證不是所有數都相同），輸出嚴格第二大的數——比最大值小的數之中最大的那個。範例：輸入 4 與 3 1 4 2，輸出 3。
你的解 sol.cpp，思路是 11.4 的 sort：
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
int n;
cin >> n;
vector<int> a(n);
for (int i = 0; i < n; i++) cin >> a[i];
sort(a.begin(), a.end()); // 排序後，倒數第二個就是第二大……吧？
cout << a[n - 2] << '\n';
return 0;
}
範例過了（排序成 1 2 3 4，倒數第二個是 3），提交——WA。手造了幾組測資也都對。上對拍。
¶第一件組：暴力解
放棄聰明的排序，改用兩趟直白掃描——先找最大值，再在「小於最大值」的數裡找最大。每一行都樸實到不可能寫錯：
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
int n;
cin >> n;
vector<int> a(n);
for (int i = 0; i < n; i++) cin >> a[i];
int mx = a[0]; // 第一步：老老實實找最大值
for (int x : a) mx = max(mx, x);
int ans = -1; // 第二步：在「小於最大值」的數裡找最大
for (int x : a) {
if (x < mx) ans = max(ans, x);
}
cout << ans << '\n';
return 0;
}
注意：對拍的「暴力解」不一定要是慢的解，重點是寫法直白到你有信心一定對——它是本次辦案的標準答案產生機，它要是也錯，整場對拍就白忙了。
¶第二件組：測資產生器
用 C++ 內建的亂數引擎 mt19937 生測資（名字來自它背後的演算法，把它當成一台品質很好的亂數販賣機就行——建好之後，每呼叫一次 rng() 就吐一個亂數）：
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
mt19937 rng(clock()); // 每次執行用不同的種子
int n = rng() % 5 + 2; // 2 ~ 6 個數：測資越小，出錯時越好模擬
vector<int> a(n);
while (true) { // 題目保證「不是所有數都相同」
for (int i = 0; i < n; i++) {
a[i] = rng() % 5 + 1; // 1 ~ 5 的小數字：容易撞出重複值
}
bool all_same = true;
for (int x : a) {
if (x != a[0]) all_same = false;
}
if (!all_same) break; // 生出合法測資才離開
}
cout << n << '\n';
for (int x : a) cout << x << ' ';
cout << '\n';
return 0;
}
三個設計決定，每個都有講究：
mt19937 rng(clock());——把clock()（程式啟動至今的處理器時間，每次執行都不太一樣）當種子：種子不同，吐出的亂數序列就不同，所以每次執行會生出不同的測資；% 5 + 1把亂數壓進 1 \sim 5。若你的環境連續執行生出了相同測資（Windows 上特別常見，原因見下方補充），把種子換成mt19937 rng(chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count());——用「現在這一刻的時間戳」當種子，精細度通常在奈秒等級，連對拍這種一秒跑好幾輪的場景也不會重複。- 測資要小：n 只到 6、數值只到 5。反直覺但重要——對拍的目的不是壓力測試，是找一組會錯的測資來模擬；測資越小，抓到時越好辦案。而且小數值容易撞出重複、相等這些邊界情況（15.6 清單的「全部相同」「已排序」在小範圍亂數下都會自然出現）。
- 產生器要遵守題目的保證：題目說「不是所有數都相同」，產生器就得把全相同的組合重生——否則對拍會拿不合法的輸入抓到「不算錯的錯」，白白浪費你辦案時間。
¶第三件組：對拍主程式
指揮中心。system("指令") 會把字串交給作業系統、當成一行終端機指令執行——14.7 學的重導向直接寫在字串裡：
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
// 逐字比對兩個檔案的內容（用 >> 讀，順便無視行尾空白、換行的差異）
bool same_output(string file1, string file2) {
ifstream f1(file1), f2(file2);
vector<string> v1, v2;
string s;
while (f1 >> s) v1.push_back(s);
while (f2 >> s) v2.push_back(s);
return v1 == v2; // vector 可以直接用 == 比較內容
}
int main() {
for (int round = 1; round <= 1000; round++) {
int r1 = system("./gen > in.txt"); // ❶ 產生一組測資
int r2 = system("./sol < in.txt > out_sol.txt"); // ❷ 你的解跑它
int r3 = system("./brute < in.txt > out_brute.txt"); // ❸ 暴力解也跑它
if (r1 != 0 || r2 != 0 || r3 != 0) { // 有程式沒正常結束（RE）
cout << "第 " << round << " 輪有程式執行失敗！測資就在 in.txt" << '\n';
return 0;
}
if (!same_output("out_sol.txt", "out_brute.txt")) { // ❹ 比對兩份輸出
cout << "第 " << round << " 輪抓到不一致！測資就在 in.txt" << '\n';
return 0;
}
}
cout << "1000 輪全部通過，沒抓到反例" << '\n';
return 0;
}
拆開看：same_output 用 14.2 的 ifstream 把兩個輸出檔逐字讀進兩個 vector<string>，再用 10.6 的 == 一口氣比完——用 >> 讀的附帶好處是行尾空白、換行差異都被自動無視。主迴圈每輪四步：產測資、跑你的解、跑暴力解、比輸出；system 的回傳值順便幫我們把關——只要有程式沒正常結束（例如 RE），一樣停下來留測資。
¶開跑
四支程式放同一個資料夾，各自編譯：
對拍資料夾/
├── gen.cpp → g++ -O2 -o gen gen.cpp （產生器）
├── brute.cpp → g++ -O2 -o brute brute.cpp （暴力解）
├── sol.cpp → g++ -O2 -o sol sol.cpp （你的解）
└── duipai.cpp → g++ -O2 -o duipai duipai.cpp （對拍主程式）執行 ./duipai，本站實測：
執行結果：
第 1 輪抓到不一致！測資就在 in.txt第一輪就撞到了（每次執行輪數不一定）。看看三個現場證物：
in.txt： 4
2 4 1 4
out_sol.txt： 4
out_brute.txt： 2¶接回 15.1：拿小測資辦案
對拍的任務到此完成——它交出了一組小到不能再小的鐵證，接下來回到 15.1 的心法二：模擬。排序後是 1 2 4 4，a[n - 2] 是……4？原來如此：最大值出現兩次時，「倒數第二格」住的還是最大值，根本不是「嚴格第二大」。當初寫下 a[n - 2] 時的那個「想當然」，就這樣被一組四個數的測資戳破了。修正：從倒數第二格往前走，跳過所有等於最大值的數（題目保證不是全部相同，所以一定走得到）：
sort(a.begin(), a.end());
int i = n - 2;
while (a[i] == a[n - 1]) i--; // 跳過所有和最大值一樣的數
cout << a[i] << '\n';
修好後先餵剛才的 in.txt（輸出 2，與暴力解一致），再重跑一次 ./duipai：
執行結果：
1000 輪全部通過，沒抓到反例這才叫驗證完成（15.1 步驟 5）。要誠實地說：對拍一千輪全過不是數學證明——亂數測資蓋不到的角落永遠存在（所以 15.6 的手造邊界測資跟對拍是互補，不是替代）。但「暴力解陪跑一千輪毫無異議」的信心，跟「範例過了就交」完全是兩個世界。
動手試試看：翻出一題你以前 AC 的簡單題，故意把解答埋一個 bug（例如把某個 <= 改成 <），然後照本節架好三件組，看對拍幾輪內抓到它。親手抓過一次「自己埋的雷」，下次架對拍就不用回來翻書了。