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

28. 27

29. 28

30. 29

31. 30

32. 31

33. 32

34. 33

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