作为一个热衷于计算机科学的学生，在我升入七年级时的暑假开始，通过自主学习平台如Khan Academy（可汗学院）和家长的引导，我踏上了编程领域的探索之旅。
截止去年12月，我在北美计算机竞赛的铜级别获得满分（1000/1000）的完美成绩，以及在银级别取得930/1000的高分，远超过及格线。在接下来的内容中，我将为大家初步介绍这个竞赛，分享我的备考经验，分析关键的知识点，并推荐教学资源。
随着新赛季到来，对编程产生兴趣的同学们可以抓住这个时机，了解这个竞赛，并为2024-2025赛季打下坚实基础。这个机会不仅能够增进同学们的技能，还可能为我们赢得一份能够丰富升学简历的荣誉。
01. USACO是什么？
美国计算机奥林匹克竞赛（United States of America Computing Olympiad，USACO）是一项在线计算机编程竞赛，同时也是美国国内选拔赛，用于国际信息学奥林匹克（IOI）在美国的资格赛。
此竞赛的官网链接为：http://www.usaco.org。
该竞赛通过在全球范围内识别、激励和培训高中或更年轻的计算机学生，为美国甚至全球的计算机教育提供有力支持。
USACO的全美公开赛（USA Contest Open）会在每年的12月、1月、2月和3月的四个周末举行。美国计算机奥林匹克竞赛的金组（Gold Division）和白金组（Platinum Division）被大学认为是最为崇高的级别之一。
USACO竞赛的国际标准检验了学生的问题解决能力和算法知识。与其他普通学生相比，拥有USACO竞赛证书的申请者在大学申请中会受到更高程度的重视。
02. 如何参加比赛？
如果同学们希望参加美国计算机奥林匹克竞赛（USACO）并提交解答，可以按照以下的步骤进行：首先，访问美国计算机奥林匹克竞赛的官方网站或相关页面，那里提供了比赛的详细信息和参与要求。
仔细阅读比赛规则和参赛条款，了解参赛资格、题目要求以及提交截止日期等关键信息。接着，同学们可以在官方网站上注册或登录现有的账号，以便在比赛的开放时间内提交解答。参赛者将在当前段位的比赛窗口内解答提供的题目，按照题目要求编写代码并提交。比赛通常持续3到5个连续小时。
在整个比赛时间窗口内，同学们可以在任何时间段内参加比赛。在准备解答时，请务必认真编写代码，确保与所选题目相关，逻辑清晰，语法正确。随后按照官方网站上的指示，将解答代码提交给比赛组织方。
需要强调的是，美国计算机奥林匹克竞赛并没有繁琐的报名表格，同学们只需按照题目要求编写代码并提交解答。提交后，你只需在官方规定的成绩公布时间内查看是否晋级即可。
如果你在目前的比赛中得到了满分，系统会自动将你提升到下一个级别，这个过程将在当前比赛周期内完成。如果没有达到满分，你需要在下一个比赛周期（即下个月）继续参加比赛。
另外，如果你的分数达到所在组别的及格分数线，你将晋升至下一个组别。历史数据显示，这个及格分数线通常是在特定范围内的50分的倍数，例如600... 850（通常为750）。
如果你有任何疑问，都可以随时与比赛组织方联系，寻求帮助或确认情况（USACO组织者Dr. Brian Dean的邮箱：bcdean@cs.clemson.edu）。整个过程非常简单！
03. 我是如何准备竞赛的？
之前我提到，我对竞技编程有着浓厚的兴趣，而这个“兴趣”也恰恰是我参赛的主要动力。然而，在初始阶段，我也不可避免地遇到了许多比赛的初学者陷阱。这些陷阱导致很多同学对编程竞赛望而却步，错失了学习和参赛的最佳机会。
因此，我希望在这里与大家分享一些参赛的经验。首先，针对USACO，参赛者的计算机基础要求有一些不同。
以下是针对不同基础水平的说明：
零基础参赛者：如果你是计算机编程的零基础参赛者，USACO是一个很好的起点，但你可能需要一些时间来逐步建立编程基础。
在参加比赛之前，你应该先学习一门编程语言，如Python、C++或Java。了解基本的编程概念，例如变量、循环、条件语句等，将对你的学习过程有所帮助。USACO的初级问题通常会涵盖这些基础概念，所以你可以从那里开始，慢慢提升你的编程技能。
有基础的参赛者：如果你已经有一定的计算机编程基础，你将能够更快地适应USACO的题目。USACO的问题难度从入门级到高级都有涵盖，你可以根据自己的编程水平选择适合的难度级别，并进行练习。同时，还要详细了解每个问题的知识点情况，以便有针对性地进行排查和学习。
对于有经验的编程者，更具挑战性的问题可能更适合你，这将有助于进一步提高你的算法和编程技能。
就编程语言的选择而言，我推荐使用C++。尽管相对于Python和Java语言而言，C++更加严谨，学习起来可能不如其他两者那么便利和迅速，但毫无疑问，它是竞赛中的优选语言。通常情况下，C++的执行速度比Java快，而Java的速度又通常比Python快。
尽管在美国计算机奥林匹克竞赛中，Python和Java的时间限制都是C++的两倍，但在大多数其他网站（例如Codeforces、CSES）中并非如此。即使有了延长的时间限制，Python和Java有时仍然可能遇到难以通过的情况。
另外，美国计算机奥林匹克竞赛的青铜组别专门针对那些具备编程知识却缺乏算法经验的学生。
相比之下，白银组别则主要聚焦于算法方面的内容。学校中修读过计算机科学的AP课程的学生会发现青铜组别相对来说更加容易。尽管青铜组别是竞赛中的第一个级别，但在白银组别中，大家将首次面对算法问题。
此外，我要强调，对于参赛者而言，刷题是提升解题技巧的主要途径。每一小时的投入都会将你更接近目标组别，而不是消耗在不同策略和重复尝试上。甚至在面对困难问题时，单是读懂解决方案并实际应用是难以带来明显的提升的。
为了从每个问题中获得最大的价值，同学们应该自主探索问题的处理方式，使自己能够在思考中迈向下一个阶段，这会在面对全新问题时大有裨益。同样重要的是，同学们应该避免解决过于简单或过于困难的问题，因为这些问题无法带来深入的学习。在与你的水平略有超出的问题上下功夫，将是你取得最大进步的领域。
以下是作者结合个人经历以及参赛者口述整理的一份晋升时间线，可供同学们参考：
从青铜级别到白银级别 → 2-4个月 → 银级别从白银级别到黄金级别 → 5-8个月 → 金级别从黄金级别到白金级别 → 6-12个月 → 铂金级别从白金级别到集训队（取决于你所在年级） → 3-5个月
我基于我在初中时学到的编程语言基础，进行了如下备战：
备战铜级：
1. 在备战铜级阶段，我每天会花至少1个小时巩固我选择的编程语言（C++）的基础。我复习了语法、变量、数据类型等基本概念。
2. 此外，我每周会保留至少10小时的时间来学习初级算法，包括循环、条件语句、数组和字符串操作等，平均每天约1.5小时。这些基本工具是解决铜级问题所必需的，也是进一步挑战银级题目的基础。
3. 我努力解决了USACO铜级题库中的初级问题，每天至少两道。这有助于我巩固我所学的基本概念，并在实际问题中进行了应用。
4. 为了模拟实际竞赛环境，我定期（平均一月一次）参加模拟比赛，如洛谷等，在这些比赛中提高了我的解题速度和思维敏捷度。
备战银级：
1. 一旦我准备好进入银级竞赛阶段，我加强了对高级算法和数据结构的学习，以应对更高难度的问题。
我的备战时间分配发生了以下变化：
2. 我投入更多的时间，每天花费2小时学习高级算法，例如贪心、动态规划、图算法等，还有常见的数据结构，如树、图、堆等。
3. 我着重解决了USACO银级题库中的中级问题，这些问题通常需要更复杂的算法和更深入的思考。
4. 我更多地刷题和练习，保持每天解决3道题目的频率，每周大约解决21道题目。这有助于我掌握不同类型的算法应用，因为银级问题通常需要更多的尝试和实验。
5. 我积极参与了在线编程竞赛，如Codeforces、Topcoder等，以锻炼自己在实时竞赛中的表现。
6. 随着问题复杂度的增加，我更加注重了代码的优化和时间管理，以在竞赛中高效地解决问题。
总体来说，备战USACO需要持续的努力和坚持。而晋级所需的时间也因学生在美国计算机奥林匹克竞赛上投入的时间不同而有所差异。
在暑假期间，作为初学者，铜升银或许只需2-3个月，但在学年期间，由于校内功课的缘故，可能需要延长至4-7个月。在不同的阶段，同学们需根据自己的水平和目标来调整备战计划，以确保逐步提升编程和算法技能。
最后，以合适的方式准备的美国计算机奥林匹克竞赛白银级别选手应该在不到两年的时间内准备好进入美国计算机奥林匹克夏令营。
为确保你在这个充满挑战和机遇的旅程中做好准备，请同学们一步一个脚印，稳扎稳打。
04. 往期题目解析及资源分享（必读！）
我将利用下图对2023年12月份银级赛的第二道题目进行策略分析，这道题中涉及到博弈论问题，是银级别以往从未出现过的题型。
我希望这能够帮助同学们了解考试难度并理清思考过程。
这道题目涉及到两位农夫在环形牛棚内玩游戏的情景。每个房间内初始有一些奶牛。农夫轮流执行操作：选择一个小于等于当前房间内奶牛数量的质数，移除相应数量的奶牛，然后移动到下一个房间。
如果某个农夫无法进行操作，他就会失败。首先，考虑N=1的情况，通过分析可知，如果初始奶牛数量为偶数，则先手胜，否则后手胜。对于N大于1的情况，农夫们的最佳策略是尽量推迟游戏结束，因此他们会选择移除尽量少的奶牛。
我们可以考虑不同情况下双方的行动策略：
1. 当x为偶数时，双方的行动会导致奶牛数量减少2。因此，轮数很容易计算，只需将x除以2即可得到轮数。
2. 当x为奇数时，先手农夫需要走到一个初始奶牛数量为4的倍数的房间，以保证获胜。此时，先手农夫会选择使这个4的倍数尽可能小，以便尽快结束游戏。对手农夫会不断地移除剩余奶牛数量的x%4，直到达到0。
在分析过程中，可以得出以下结论：
1. 如果初始房间奶牛数量为4的倍数，先手胜。
2. 如果初始房间奶牛数量不是4的倍数，先手失败。
因此这道题的解题思路是判断每个房间的初始奶牛数量是否为4的倍数，根据上述结论决定先手胜负，最终输出获胜的农夫。接下来，我希望概述一下我所使用的学习资料：
1. Khan Aademy（可汗学院）JavaScript自学课程（适用于编程新手、7年级及以下的学生，有助于培养对编程的兴趣）：https://www.khanacademy.org/computing/computer-programming
2. The USACO Guide，比赛往期冠军创造的在线培训资源（适用于初中和高中的初学者开始学习竞技编程）：https://usaco.guide/
3. Code Academy（适合希望通过老师的指导提升到下一竞赛级别的学生）：http://www.codecademy.com/
4. 书籍（适用于所有对计算机感兴趣的学生和成年人）：《Competitive Programming》（Steven和Felix Halim著），《Programming Challenges》（Steven Skiena和Miguel Revilla著），以及由与波兰奥林匹克竞赛有关的一组作者合著的《Looking for a Challenge》。
此外，同学们可以在市面上找到许多优质的通用算法书籍。其中一些较为流行的包括《算法导论》（Cormen、Leiserson、Rivest和Stein著）、《算法设计》（Kleinberg和Tardos著）、《算法设计手册》（Skiena著）以及《算法》（Sedgewick和Wayne著）。 另一本最近出版的在可理解性方面似乎非常有前景的书是《算法思维》（Daniel Zingaro著）。
5. 其他计算机相关赛事：如洛谷，APIO，Google Code Jam等。
通过这些资源，我对北美计算机编程竞赛有了更加深入的了解。我熟悉了竞赛的进行方式，学习了通用的竞赛算法，并获取了刷题题库/网站的信息。这些资源为我参加竞赛提供了宝贵的指导。
最后，我由衷地向各位推荐，在日常学习中可以通过解题训练、参加相关竞赛、分析解决方案并复刻类似题目等方式不断提高自身的编程技能和算法思维。
通过这种持续的努力，相信每位竞赛者的编程水平都能取得更大的进步。编程不仅是一种技能，更是我们对计算世界的探索。即便不追求高分，我们也能在闲暇时解决有趣的问题，锻炼自己的思维能力，或者创造出令人惊叹的程序。编程之旅如代码般精妙，愿我们在其中不断追求卓越。
以上是我对于北美计算机编程竞赛的全部经验分享，希望在2024-2025赛季，各位都能取得自己理想的成绩。祝你们好运～
【竞赛报名/项目咨询请加微信：mollywei007】
