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第 12 屆 iThome 鐵人賽

DAY 1
4
Modern Web

以 Kotlin 為主要語言建構基本的 Online Judge 系統系列 第 1

Day 1:前言 - Online Judge 系統介紹、預計架構介紹

前言 - Online Judge 系統介紹、預計架構介紹

自高中時期開始,就常以程式解題的方式在撰寫程式,不時就在思考「究竟一個 Online Judge 系統到底是如何建構起來的呢?」藉著這次鐵人賽的機會,希望能夠使用我最近喜歡上的程式語言–Kotlin,來建構出一個簡單的 Online Judge 系統。

Online Judge 系統介紹

Online Judge 系統,可簡稱為 OJ,中文翻譯的話可以叫做線上批改系統。這種系統一般來說就是讓使用者可以透過題目的方式,去練習自己想要練習的程式技巧,練習完後可以傳上系統,讓系統去進行批改,讓使用者了解自己是否有達成題目的目標。底下介紹幾個知名的 Online Judge 系統:

Online Judge (舊稱:UVa Online Judge)

Online Judge (UVa Online Judge) 首頁截圖

UVa Online Judge,可說是世界知名的線上批改系統之一。它是西班牙瓦雅多利大學所架設的一個線上批改系統,主要存放了很多 ACM/ICPC 競賽的題目,讓許多有要參加該競賽的大專生可以上去解題練個手感。近年該大學將 onlinejudge.org 這個網域給註冊下來讓 UVa Online Judge 使用,也順便將名字給改了,直接把 UVa Online Judge 改叫做 Online Judge,讓未來只要有人提到線上批改系統的話,就等於提到它,可以讓人感受到其野心之大,想要直接成為 Online Judge 這個詞的代名詞。不過由於這個系列文章就是要做一個 Online Judge 系統,故為了避免混淆,未來我還是會用 UVa 這個名字叫它。

LeetCode (Online Judge)

LeetCode 首頁截圖

LeetCode (Online Judge),是近年非常火紅的線上批改系統,主要選錄了眾多知名科技公司的面試程式題。只要你是想要去面試科技公司的話,就一定會被推薦去練習 LeetCode。LeetCode 解題的方式比上面所述的 UVa 稍微友善,UVa 在解題的時候常常必須要注意輸入格式和輸出格式的問題,但 LeetCode 是直接去實作其程式內的某個函式即可,故就不太會碰到明明答案是對的,但因為輸出格式中少了一個空白而被批改成錯誤,可以省去思考關於資料格式方面問題的時間。

我所大略思考的架構

「我所大略思考的架構」草稿圖

為了要建置出一套簡單的線上批改系統,目前有先思考一個大略的架構。基本上核心部分會有一個資料管理伺服器,負責管理主要的題目資料、遞交的程式碼(Submissions)資料以及會員資料,而這些資料會被存放在 SQL 資料庫內。網頁的部分則透過資料管理伺服器提供的 RESTful API 去進行資料的 CRUD 動作,而批改的 Runners 則直接透過資料庫取得遞交的程式碼與測資去進行批改,批改完後再將結果更新回資料庫。整體架構大概是這樣,上面列了很多專有名詞我會盡量在之後的天數裡慢慢講清楚,至於接下來該怎麼實作的排程我列在下方,有可能會在中途有任何變動,若有變動的話我會再回來修正這個排程。

  1. 前言 - Online Judge 系統介紹、預計架構介紹
  2. Kotlin 簡介與 IDE 介紹
  3. 資料管理伺服器 (1) - 使用 Ktor 建立 HTTP Server
  4. 資料管理伺服器 (2) - 題目資料定義與 JSON 序列化回傳資料
  5. 資料管理伺服器 (3) - RESTful API 設計
  6. 資料管理伺服器 (4) - RESTful API 測試:使用 Postman
  7. 資料管理伺服器 (5) - RESTful API 錯誤處理與 HTTP Status Code
  8. 資料管理伺服器 (6) - 使用 PostgreSQL 資料庫儲存資料
  9. 資料管理伺服器 (7) - 使用 Exposed 套件與資料庫銜接
  10. 資料管理伺服器 (8) - 驗證機制介紹與會員系統建置
  11. 資料管理伺服器 (9) - 遞送程式碼系統
  12. 建立可用指令編譯與執行 Kotlin 程式碼的環境
  13. 程式執行與審核系統 (1) - 實作編譯程式碼並執行程式的程式
  14. 程式執行與審核系統 (2) - 將資料庫作為批改程式碼的資料來源
  15. 程式執行與審核系統 (3) - 嘗試分辨程式執行結果
  16. 程式執行與審核系統 (4) - 利用 Docker 編譯程式碼與執行程式
  17. 程式執行與審核系統 (5) - 利用 Redis 讓批改程式碼工作能被平行處理
  18. 程式執行與審核系統 (6) - 支援更多語言的審核程式
  19. 批改系統網頁 (1) - 建立基本 Kotlin/JS 網頁專案
  20. 批改系統網頁 (2) - 使用 Kotlin-React 進行專案開發
  21. 批改系統網頁 (3) - 模組化視覺元件與單頁路由處理
  22. 批改系統網頁 (4) - 嘗試從資料管理系統抓取資料
  23. 批改系統網頁 (5) - 利用 styled-components 與 Bootstrap 美化網頁
  24. 批改系統網頁 (6) - 會員登入狀態確認與會員登入頁面
  25. 批改系統網頁 (7) - 在本地端測試環境中建立 HTTPS 連線
  26. 批改系統網頁 (8) – 利用 Redux 來進行元件之間的狀態變更
  27. 批改系統網頁 (9) – 製作取得資料相關頁面
  28. 批改系統網頁 (10) – 製作操作資料相關頁面
  29. 批改系統網頁 (11) – 重新審核程式碼功能與其他雜項
  30. 結語與心得

總結

雖然我目前有先大概查找一下這中間會需要用到哪些技術,也做了上面的排程,但其實有很多技術也都是趁著這個機會第一次去接觸的,難免會有很多實作上不安全、不實用或是描述不清楚的地方,還請大家多多包涵。如果願意在文章下給予意見的話,我會很開心的,非常感謝!

系列文章修正歷史紀錄

  • 2020-09-03: Day 2 修正 const val 能夠被定義的區塊。
  • 2020-09-03: Day 3 增加備註,說明預設 Ktor 程式碼的含義,補充創建專案的設定說明圖。
  • 2020-09-04: Day 4 去除無意義的 routinginstall 關係的說明,補上安裝 ktor-jackson 設定的圖。
  • 2020-09-06: 各文章增加總結區塊,並修正參考資料為該頁面的 title 屬性。
  • 2020-09-06: Day 6 增加補充更多關於輸入輸出格式的內容。
  • 2020-09-07: Day 3 修正 status codeHTTP Status Code
  • 2020-09-07: Day 6 調換最後問題的順序。
  • 2020-09-07: Day 1 修正標題和 Banner 圖片。
  • 2020-09-11: Day 10 修正 User 資料表定義與補充要建立 User 資料表的函式說明。
  • 2020-09-15: Day 13, Day 14 修正資料表 TestCaseTable 漏掉 score 欄位的問題。
  • 2020-09-18: Day 17 增加隨機 Docker 名稱的處理。
  • 2020-09-18: Day 13, Day 17 Typo: langauge => language

之後可修正內容

這裡記錄一下目前想到之後可以修正的內容問題:

  • Day 1 和 Day 3: 多闡述一點 Online Judge 的用法,以及題目定義是什麼意思。
  • Day 9: 描述與 Exposed 銜接時會有一大堆可能出現的紅線 import 問題,以及 Database.connect 永遠都會呈現紅線的問題。
  • 全篇: 重新定義使用 「標註」與 標註 的時機,以及需要稍微重新定義名詞的意義(例如:「批改系統」與「審核系統」?目前來說是一樣的)
  • Day 17: 對於 Docker 容器為什麼要改名的原因可以再解釋清楚一點。
  • 全篇: 對於使用套件裡的函式,或許會需要講明需要 import 的東西有哪些。
  • Day 9 和 Day 14: 對於資料庫的使用者應當另外生成並決定權限。
  • 批改系統網頁專案: Fetcher 的切法有點不太好,應該要讓 網址資料類型HTTP Method 相互對應包起來才對,或甚至封裝成動作,不用讓上層知道這是一個 Fetcher

參考資料


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