#2020 鐵人賽主題「以 Kotlin 為主要語言建構基本的 Online Judge 系統」Day 1：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)

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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 (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 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

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 – 批改系統介紹、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

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 routing 與 install 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 code 成 HTTP 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

參考資料

• [程式設計] UVa 介紹，以及 UDebug 和其他輔助工具的介紹 – Justim的喃喃自語
• Online Judge – Home
• LeetCode – The World’s Leading Online Programming Learning Platform

本篇文章最早發表於 第 12 屆 iT 邦幫忙鐵人賽: https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10233368