一種改進(jìn)的C語言程序設(shè)計(jì)題自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)

林寧

摘要：C語言程序設(shè)計(jì)題自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)是實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)評(píng)閱的關(guān)鍵技術(shù)；本文首先分析了C語言編程題傳統(tǒng)的自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)以及存在的問題，進(jìn)而提出一種改進(jìn)的自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)；最后闡述了實(shí)現(xiàn)這種評(píng)閱技術(shù)所需的注釋去除和標(biāo)準(zhǔn)化printf函數(shù)算法，并給出了自動(dòng)評(píng)閱的流程。

關(guān)鍵詞：C語言編程題；評(píng)閱技術(shù)；靜態(tài)評(píng)閱；動(dòng)態(tài)評(píng)閱

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）07-0199-02

1 現(xiàn)狀及問題

C語言程序設(shè)計(jì)是一門重要的基礎(chǔ)課程。為了提高學(xué)生的編程能力，減輕教師的工作量，近幾年諸多專家學(xué)者對(duì)程序設(shè)計(jì)語言類課程自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)展開了研究，取得了一定的成效，但評(píng)閱準(zhǔn)確率仍有待進(jìn)一步提高；程序設(shè)計(jì)題評(píng)閱主要從靜態(tài)評(píng)閱和動(dòng)態(tài)評(píng)閱兩個(gè)方面進(jìn)行，即分別從程序的內(nèi)容和運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行評(píng)閱。

靜態(tài)評(píng)閱一般是檢測(cè)源代碼語法是否正確、程序代碼中是否包含題目要求的框架或者是否包含必要的關(guān)鍵字等；動(dòng)態(tài)評(píng)閱主要是運(yùn)行程序得出結(jié)果，然后跟標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行對(duì)比，這種方式對(duì)程序的運(yùn)行輸出有非常嚴(yán)格的要求，輸出的字符串必須與標(biāo)準(zhǔn)答案完全匹配，當(dāng)輸出的字符串多一個(gè)或少一個(gè)字符將被判為0分。

基于上述評(píng)閱方法，筆者認(rèn)為需考慮以下問題：

（1）靜態(tài)評(píng)閱應(yīng)該考慮程序中的注釋內(nèi)容；如注釋中加入了多種結(jié)構(gòu)的程序片段，這些注釋是不會(huì)對(duì)程序的編譯產(chǎn)生任何影響，但評(píng)閱時(shí)包含了題目要求的框架；（2）動(dòng)態(tài)評(píng)閱主要是匹配運(yùn)行結(jié)果，因此，在設(shè)計(jì)題目時(shí)往往要給出輸出格式的要求或者例子，但往往因?yàn)檩敵鲆粋€(gè)空白符使得與標(biāo)準(zhǔn)答辯不匹配被判為0分。

2 自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)的改進(jìn)

基于上述問題，本文提出一種改進(jìn)判分的方法。適當(dāng)放寬題目的輸出限制，在評(píng)閱上采用靜態(tài)評(píng)閱與動(dòng)態(tài)評(píng)閱相結(jié)合的方法；在靜態(tài)評(píng)閱上，首先去除注釋，避免提交的程序中包含大量注釋，造成誤判；去除注釋及中文符號(hào)后再對(duì)程序內(nèi)容進(jìn)行評(píng)閱，主要判斷程序內(nèi)容是否包含題目要求的關(guān)鍵字或程序結(jié)構(gòu)等；

在動(dòng)態(tài)評(píng)閱上，由于放寬了對(duì)輸出格式的限制，有可能輸出的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)答案不完全匹配，但如果輸出的結(jié)果中已經(jīng)包含了標(biāo)準(zhǔn)答案，這種情況下我們認(rèn)為程序是正確的。例：題目要求輸出a+b的結(jié)果，由于放寬了輸出要求，我們認(rèn)為輸出語句print（“%d”，a+b）和 printf（“sum=%d＼n”，a+b）的輸出都是正確的?；谶@種情況，為了確保評(píng)閱結(jié)果的可靠性，這里采取兩種措施：（1）標(biāo)準(zhǔn)化輸出語句，將多余的字符去除；如將前面例子中的語句printf（“sum=%d＼n”，a+b）標(biāo)準(zhǔn)化為print（“%d”，a+b）；（2）采用3-5組測(cè)試值，多次運(yùn)行的方法，特別是臨界值測(cè)試，多組值正確說明程序是正確的。

3 去除程序中注釋的實(shí)現(xiàn)

我們都知道在C語言程序中，有兩種注釋的方法：（1）以“//”開始的單行注釋；（2）以“/*”開始，以“*/”結(jié)束的注釋方式。在去除注釋時(shí)是不是將“//”與“＼n”之間，及 “/*”和“*/”之間的內(nèi)容簡單去除掉就可以了呢？其實(shí)不能簡單的去除，因?yàn)镃語言輸出語句的特性，簡單去除可能會(huì)造成程序的語法錯(cuò)誤，例如：語句printf（“//Are you OK？”）和printf（“＼”//Are you OK？＼””）在語法上是沒有錯(cuò)誤的，如果簡單將“//”后面的部分去除掉，那么將會(huì)出現(xiàn)語法上的錯(cuò)誤。

3.1 去除中文字符的實(shí)現(xiàn)

由于中文字符會(huì)對(duì)去除C語言注釋算法產(chǎn)生影響，因此在去除注釋前先對(duì)程序中的中文字符去除。如將content[]數(shù)組中的字符去除后保存到content1[]數(shù)組中的實(shí)現(xiàn)程序片段如下：

for（i=0；i

{ *（content1+j++）=content[i]；

if（（content[i]&0x80）&&flag;==1）{ j-=2； flag=0； }

else if（（content[i]&0x80）&&flag;==0）flag=1；

else flag=0；

}

3.2 去除注釋的算法

在去除程序中的中文字符后，可以采用有窮自動(dòng)機(jī)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)程序中的注釋去除；如圖1，設(shè)有窮自動(dòng)機(jī)DFA M=（Q，E，0，，），其中E為ASCII碼集合，轉(zhuǎn)換狀態(tài)集合，A={/，”，*，＼n，＼}，S=E-A。

上述去除注釋算法采用了C語言實(shí)現(xiàn)，開始狀態(tài)為0態(tài)，當(dāng)?shù)竭_(dá)7狀態(tài)時(shí)，表示注釋結(jié)束。

4 標(biāo)準(zhǔn)化輸出語句

C語言中printf輸出語句形式為printf（格式控制，輸出列表），格式控制中包括格式聲明和普通字符。為了避免普通字符對(duì)評(píng)閱結(jié)果產(chǎn)生影響，需要將這些無關(guān)的普通字符去除掉。下面利用有窮自動(dòng)機(jī)原理實(shí)現(xiàn)識(shí)別printf語句中的格式聲明字符串。

有窮自動(dòng)機(jī)DFA M=（Q，G，0，，），其中G為ASCII碼集合，A={“}，B={%}，C={＼}

D={d，i，o，x，X，u，c，s，f，e，E，g，G}為printf函數(shù)格式字符集合，E={1～9，l，-，.}為格式附加字符集合，F(xiàn)=G-（A∪B∪C∪D∪E），Q={0，1，2，3}為狀態(tài)集合，判斷格式控制字符串如圖2所示，初始狀態(tài)為0態(tài)，狀態(tài)2轉(zhuǎn)到狀態(tài)1時(shí)，說明格式控制字符串結(jié)束，識(shí)別了格式說明就可以實(shí)現(xiàn)將格式控制中無關(guān)緊要的普通字符去除。

5 評(píng)閱的流程

（1）使用Linux系統(tǒng)的“gcc源程序-o可執(zhí)行文件名”，如果可以生成指定的可執(zhí)行文件，說明語法上沒有錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)（2）；否則，語法錯(cuò)誤判為0分，結(jié)束評(píng)分；（2）去除程序中的注釋，進(jìn)行靜態(tài)評(píng)閱，目的是判斷提交的程序是否是題目要求的程序。方法有兩種：①檢測(cè)程序中是否包含題目要求的關(guān)鍵字，如switch，for，while等；②檢查程序中是否包含題目要求的結(jié)構(gòu)，如：for（；；）{}等。如果題目中包含了題目要求的關(guān)鍵字或程序結(jié)構(gòu)，那么靜態(tài)評(píng)閱通過；（3）標(biāo)準(zhǔn)化printf輸出函數(shù)，然后通過多組測(cè)試值多次運(yùn)行的方法；如果多組測(cè)試的輸出結(jié)果中，都包含了標(biāo)準(zhǔn)答案中的關(guān)鍵字，那么動(dòng)態(tài)評(píng)閱通過；（4）如果靜態(tài)評(píng)閱和動(dòng)態(tài)評(píng)閱都通過，那么程序是正確；否則，程序被判斷錯(cuò)誤，同時(shí)給學(xué)生返回錯(cuò)誤的原因。

6 結(jié)語

上述自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到C語言編程題自動(dòng)評(píng)閱系統(tǒng)上，同時(shí)系統(tǒng)具備了在線練習(xí)與考試的基本功能，并投入教學(xué)使用；經(jīng)過兩年多的運(yùn)行，系統(tǒng)也得到了逐步的完善。下一步，將繼續(xù)完善程序錯(cuò)誤的提示內(nèi)容，使錯(cuò)誤提示更精確。