メルカリ summerintern-gophers-2020 に参加して，競プロ用のコード生成ツールを作った話

メルカリ主催の「summerintern-gophers-2020」に参加してきました！

mercan.mercari.com

概要はこちら

前半2日間は、Goの静的解析に関する講義やプログラミング言語Go完全入門の資料で参加者が興味を持つ領域を中心とした講義をWorkshopを交えながら実施。後半3日間では、静的解析ツールまたはその周辺ツールの開発に取り組んでいただきます。開発に取り組む期間は、メルカリ・メルペイのエンジニアがメンターとしてサポートします。

前半に行われた講義資料は，なんと公開されています（びっくりですね）． 14 章の「静的解析」を扱いました． engineering.mercari.com

何を開発したか

競技プログラミング用のコード生成ツールを開発して，公開してあります． 詳しい使い方は，GitHub の README.md をお読みください．

github.com

gpcg（go-procon-code-generator）

何ができるか

競技プログラミングでは，単一のファイルで記述されたソースコードを提出する必要があります． 一方で，複雑なアルゴリズムやデータ構造は事前に実装しておいて，コンテスト中はライブラリとして使用したいです． gpcg を用いると，複数ファイルにまたがるコード群を一つにまとめて，提出用のコードを生成してくれます！

AtCoder Beginner Contest D 問題 を題材に具体例を紹介します． この問題は，オブジェクトのグループ分けを管理するデータ構造を使えば解くことができます． 有名なデータ構造として，UnionFind が挙げられますが，コンテスト中に UnionFind を一から実装すると タイムロス です．

そういうものは事前にコーディングしておいて，コンテスト中はいつでも使える状態にしましょう．

a.go： コンテスト中に書くコード．UnionFind を使用する．

package main

import (
    "bufio"
    "fmt"
    "os"

    "a/lib" // 事前に実装してあるデータ構造のライブラリを import
)

func main() {
    r := bufio.NewReader(os.Stdin)
    w := bufio.NewWriter(os.Stdout)
    defer w.Flush()

    var n, m int
    fmt.Fscan(r, &n, &m)
    uf := lib.NewUnionFind(n) // import してきたデータ構造「UnionFind」を使う！ 

    for i := 0; i < m; i++ {
        var a, b int
        fmt.Fscan(r, &a, &b)
        a--
        b--

        uf.Union(a, b)
    }

    ans := 0
    for i := 0; i < n; i++ {
        if ans < uf.Size(i) {
            ans = uf.Size(i)
        }
    }

    fmt.Fprintln(w, ans)
}

UnionFind： 事前にコーディングしてある．

package lib

type UnionFind struct {
    par []int
}

func NewUnionFind(N int) *UnionFind {
    u := new(UnionFind)
    u.par = make([]int, N)
    for i := range u.par {
        u.par[i] = -1
    }
    return u
}

func (u UnionFind) Find(x int) int {
    if u.par[x] < 0 {
        return x
    }
    u.par[x] = u.Find(u.par[x])
    return u.par[x]
}

func (u UnionFind) Union(x, y int) {
    xr := u.Find(x)
    yr := u.Find(y)
    if xr == yr {
        return
    }
    if u.Size(yr) < u.Size(xr) {
        yr, xr = swap(yr, xr)
    }
    u.par[yr] += u.par[xr]
    u.par[xr] = yr
}

func (u UnionFind) Same(x, y int) bool {
    return u.Find(x) == u.Find(y)
}

func (u UnionFind) Size(x int) int {
    return -u.par[u.Find(x)]
}

func swap(a int, b int) (int, int) {
    return b, a
}

gpcg を使うと，これらのコードを一つにまとめてくれます． その際，

• パッケージ間で名前が衝突しないように，rename してくれる
• main 関数で使用していない構造体や関数の定義は無視する

などを行ってくれます．

gen.go：生成されたコード

package main

import (
    "bufio"
    "fmt"
    "os"
)

func generated_alib_swap(a int, b int) (int, int) {
    return b, a
}
func (u generated_alib_UnionFind) Size(x int) int {
    return -u.par[u.Find(x)]
}
func (u generated_alib_UnionFind) Union(x, y int) {
    xr := u.Find(x)
    yr := u.Find(y)
    if xr == yr {
        return
    }
    if u.Size(yr) < u.Size(xr) {
        yr, xr = generated_alib_swap(yr, xr)
    }
    u.par[yr] += u.par[xr]
    u.par[xr] = yr
}
func (u generated_alib_UnionFind) Find(x int) int {
    if u.par[x] < 0 {
        return x
    }
    u.par[x] = u.Find(u.par[x])
    return u.par[x]
}
func generated_alib_NewUnionFind(N int) *generated_alib_UnionFind {
    u := new(generated_alib_UnionFind)
    u.par = make([]int, N)
    for i := range u.par {
        u.par[i] = -1
    }
    return u
}

type generated_alib_UnionFind struct{ par []int }

func main() {
    r := bufio.NewReader(os.Stdin)
    w := bufio.NewWriter(os.Stdout)
    defer w.Flush()
    var n, m int
    fmt.Fscan(r, &n, &m)
    uf := generated_alib_NewUnionFind(n)
    for i := 0; i < m; i++ {
        var a, b int
        fmt.Fscan(r, &a, &b)
        a--
        b--
        uf.Union(a, b)
    }
    ans := 0
    for i := 0; i < n; i++ {
        if ans < uf.Size(i) {
            ans = uf.Size(i)
        }
    }
    fmt.Fprintln(w, ans)
}
/* this code was generated by the code below
package main

import (
   "bufio"
   "fmt"
   "os"

  alib "a/lib"
)

func main() {
   r := bufio.NewReader(os.Stdin)
   w := bufio.NewWriter(os.Stdout)
   defer w.Flush()

   var n, m int
   fmt.Fscan(r, &n, &m)
   uf := alib.NewUnionFind(n)

   for i := 0; i < m; i++ {
       var a, b int
       fmt.Fscan(r, &a, &b)
       a--
       b--

       uf.Union(a, b)
   }

   ans := 0
   for i := 0; i < n; i++ {
       if ans < uf.Size(i) {
           ans = uf.Size(i)
       }
   }

   fmt.Fprintln(w, ans)
}

*/

このコードをコピペして提出すると，AC（accepted）を得ることができます

今後の課題

このツールは，実は 未完成 です（）

考慮すべきケースを網羅できていなかったり，特定のディレクトリ構造じゃないと panic を起こしたりします．

「お前のツールを使ったから，AtCoder でレートが下がったやんけ」とか言われると怖いです． 普段の精進とかで，遊びで使ってもらえると嬉しいです．

今後は，ツールとして誰かに使ってもらえるようなクオリティーに高めていきます．