VijosOJ：中文信息學競賽的二十年開源之路

VijosOJ：中文信息學競賽領域的老牌開源在線判題系統

在中文編程教育與信息學競賽的發展歷程中，在線判題系統（OJ）扮演了至關重要的角色。它們不僅是選手訓練的 “戰場”，更是知識傳遞與社區交流的樞紐。VijosOJ（官網地址：vijos.org）作為國內最早的開源在線判題系統之一，自 2005 年誕生以來，見證了中國信息學競賽的蓬勃發展，陪伴了數代競賽選手的成長。本文將從歷史沿革、功能特性、技術架構、社區生態等多個維度，全面解析 VijosOJ 的發展軌跡與核心價值，探討其在中文信息學教育領域的獨特地位與深遠影響。

一、VijosOJ 的起源與發展：二十年的迭代之路

VijosOJ 的誕生與中國信息學競賽的早期發展緊密相連。2000 年代初，隨著 NOIP（全國青少年信息學奧林匹克聯賽）的普及，國內對在線判題平臺的需求日益迫切。當時，國際上已有 POJ（Peking University Online Judge）等知名平臺，但中文資源匱乏、交互體驗不足，難以滿足國內選手的學習需求。正是在這一背景下，VijosOJ 應運而生。

（一）初創期（2005-2008）：學生主導的開源嘗試

2005 年，時任杭州學軍中學學生的莫濤（網名 “Matrix67”，后成為清華大學計算機系博士，信息學競賽金牌教練）與幾位志同道合的愛好者共同發起了 Vijos 項目。“Vijos” 一詞源于 “Virtual Judge System” 的縮寫，寓意為虛擬判題系統，早期域名使用vijos.cn，后逐步遷移至vijos.org。

這一階段的 Vijos 以 “服務信息學競賽選手” 為核心目標，采用 PHP+MySQL 架構，功能相對簡單：支持 C、C++ 語言的程序提交，提供基礎的題目管理和判題功能。盡管界面簡陋（類似早期論壇風格），但憑借開源免費、中文支持和針對性的題庫（以 NOIP 真題為主），迅速吸引了一批核心用戶。值得一提的是，Vijos 從誕生之初就堅持開源理念，代碼托管于 SourceForge，鼓勵用戶參與開發，這種社區協作模式為其后續發展奠定了基礎。

（二）成長期（2009-2015）：功能完善與社區擴張

隨著用戶量的增長，Vijos 進入快速迭代期。2010 年，團隊完成第一次重大重構，引入 Python 作為輔助開發語言，優化判題引擎，支持 Java 等更多編程語言。2012 年，Vijos 推出 “月賽” 機制，每月組織一次線上模擬賽，題目由資深選手或教練原創，難度對標 NOIP 提高組，這一舉措極大提升了平臺的活躍度。

此階段，Vijos 的社區生態初步形成。平臺增設 “討論區” 和 “題解庫”，用戶可分享解題思路、提問答疑，甚至參與題目審核。許多后來的信息學競賽大牛（如 IOI 金牌得主徐寅展）都曾是 Vijos 的活躍用戶，這種 “以老帶新” 的社區文化成為 Vijos 的鮮明特色。截至 2015 年，Vijos 注冊用戶突破 10 萬，題庫規模達 3000 余題，成為國內影響力僅次于 POJ、洛谷的中文 OJ 平臺。

（三）轉型期（2016-2020）：技術重構與定位調整

2016 年后，隨著洛谷、HydroOJ 等新興 OJ 的崛起，Vijos 面臨技術架構老化、用戶體驗滯后的挑戰。為此，團隊啟動第二次重大重構，采用前后端分離架構（前端 Vue.js，后端 Node.js），優化判題沙箱，提升系統穩定性。2018 年，Vijos 推出 “教學版”，針對中小學信息學課程設計專屬功能，如班級管理、作業布置、學情分析，從單純的競賽平臺向 “競賽 + 教學” 雙軌模式轉型。

這一時期，Vijos 與多所重點中學、培訓機構達成合作，成為 NOIP 省級聯賽的指定練習平臺之一。2019 年，Vijos 開源社區遷移至 GitHub（倉庫地址：github.com/vijos/vj4），吸引了更多開發者參與維護，累計貢獻者超過 50 人。

（四）穩定期（2021 至今）：生態深耕與品牌沉淀

近年來，Vijos 專注于生態優化而非大規模功能擴張。團隊一方面持續更新題庫，新增 NOI 系列賽事真題和國際競賽（如 ICPC、IOI）的中文翻譯版；另一方面強化社區互動，推出 “導師計劃”，邀請金牌選手錄制解題視頻，為新手提供入門指導。截至 2025 年，Vijos 累計注冊用戶超 30 萬，題庫總量突破 8000 題，月活躍用戶穩定在 5 萬以上，仍是中文信息學領域不可或缺的老牌平臺。

二、核心功能解析：從競賽訓練到教學輔助的全場景覆蓋

VijosOJ 的功能設計始終圍繞 “信息學競賽” 這一核心場景，經過二十年迭代，形成了覆蓋 “題目練習 - 競賽參與 - 社區交流 - 教學管理” 的完整生態。

（一）題目體系：分層分類的題庫資源

Vijos 的題庫是其核心競爭力之一，具有 “數量多、分類細、針對性強” 的特點。

在題目來源上，涵蓋四大類：一是官方賽事真題，包括 NOIP（2001-2024）、NOI（全國青少年信息學奧林匹克競賽）、CTSC（冬令營）、IOI（國際信息學奧林匹克）的中文翻譯題，且保持實時更新；二是原創題目，由 Vijos 社區用戶（多為教練或資深選手）貢獻，每月新增 10-20 題，側重對特定算法的深度考察；三是國際 OJ 翻譯題，如 Codeforces、AtCoder 的經典題目，由社區志愿者翻譯并適配中文語境；四是教學練習題，針對入門選手設計，難度從 “普及 -” 到 “提高 +” 分級，覆蓋語法基礎、數據結構、算法入門等內容。

在分類方式上，Vijos 采用 “三維標簽體系”：一是難度標簽，從 1（入門）到 5（省選 / 國賽）星級劃分，方便用戶按能力選擇；二是算法標簽，如 “動態規劃”“圖論”“字符串處理” 等，支持按知識點篩選；三是來源標簽，如 “NOIP2023”“Vijos 月賽”“IOI2022”，便于針對性訓練。例如，準備 NOIP 提高組的選手可直接篩選 “難度 4 星 + 算法標簽 = 動態規劃 + 來源 = NOIP 真題” 的題目進行專項突破。

此外，Vijos 的題目詳情頁包含完整的題面描述（支持 LaTeX 公式和流程圖）、輸入輸出格式、樣例數據、提示與說明（部分題目提供解題思路引導），以及提交記錄（顯示所有用戶的通過率和常見錯誤），為用戶提供全方位的解題支持。

（二）判題系統：穩定兼容的自動化評判

判題系統是 OJ 的核心組件，Vijos 的判題引擎經過多次迭代，在兼容性和穩定性上表現突出。

語言支持方面，Vijos 兼容 C、C++、Java、Python 2/3、Pascal（歷史遺留支持）等主流編程語言，其中 C++ 支持 GCC 9.3.0 編譯器，Java 支持 JDK 11，Python 支持 3.8 版本，滿足不同階段選手的需求。對于 C++ 選手，系統還支持 STL 全庫和 C++17 標準，適配競賽中的高級語法需求。

判題模式上，Vijos 支持多種評判標準：一是傳統模式（對比輸出與標準答案的一致性），包括嚴格模式（完全一致）和模糊模式（忽略空格、換行差異）；二是交互模式，用于需要程序與判題機實時交互的題目（如博弈類問題）；三是SPJ（Special Judge）模式，通過自定義校驗程序評判結果（如輸出任意正確解即可），適用于答案不唯一的題目。

判題效率方面，單題平均響應時間為 2-5 秒，支持批量提交排隊機制。對于大型競賽（如同時提交量超 1000 次），系統會自動啟用分布式判題節點，避免擁堵。判題結果反饋詳細，包括 “Accepted（通過）”“Wrong Answer（答案錯誤）”“Time Limit Exceeded（超時）”“Memory Limit Exceeded（內存超限）” 等 12 種狀態，并顯示具體測試點的運行時間和內存占用，幫助用戶定位問題。

安全性上，Vijos 采用 Linux 沙箱技術（早期使用 chroot，后期升級為 Namespace）隔離用戶程序，限制系統調用和資源訪問，防止惡意代碼攻擊。同時，系統會檢測代碼中的作弊行為（如硬編碼答案），對違規用戶進行警告或封號處理。

（三）競賽系統：模擬實戰的賽事平臺

競賽功能是 Vijos 的特色之一，其設計高度貼近正式賽事規則，成為選手賽前模擬的重要工具。

競賽類型多樣，包括：一是公開競賽，如每月固定舉辦的 “Vijos 月賽”，面向所有用戶開放，題目難度對標 NOIP 提高組，賽后提供題解和排名分析；二是私有競賽，支持用戶創建密碼保護的賽事，適用于學校、培訓機構的內部測試；三是同步賽，與國際賽事（如 Codeforces Round）同步舉行，提供中文題面和獨立排名，方便國內選手參與。

競賽規則支持靈活配置：可設置競賽時長（1-10 小時）、開始時間、報名方式（公開 / 邀請）；支持 ACM 模式（錯誤提交罰時）和 IOI 模式（按測試點得分）；可啟用 “封榜”“實時排名”“禁止查看他人代碼” 等功能。例如，某中學的信息學集訓隊使用 Vijos 組織模擬賽時，采用 “3 小時 ACM 模式 + 最后 1 小時封榜” 的規則，完全復刻 NOIP 比賽流程。

賽后分析功能完善，競賽結束后自動生成排名表（按分數 / 解題數排序），并提供每位選手的提交記錄、各題通過率統計、分數分布直方圖等數據。教練可下載完整成績單，分析團隊整體表現，針對性調整訓練計劃。

（四）社區生態：互助共進的學習社群

Vijos 的社區功能是其區別于其他 OJ 的重要特征，形成了 “做題 - 討論 - 分享” 的良性循環。

討論區按主題分為 “題目討論”“競賽交流”“經驗分享”“求助答疑” 等板塊，用戶可針對具體題目提問，或分享學習方法。例如，“如何高效學習動態規劃” 的帖子曾引發數百條回復，匯聚了不同選手的經驗總結。社區管理員會定期整理優質內容，形成 “精華帖” 合集，方便新用戶查閱。

題解庫是 Vijos 的核心資源之一，用戶可提交解題報告，包含思路分析、代碼實現、復雜度分析等內容。題解按 “通過人數” 和 “評分” 排序，優質題解會被標記為 “推薦”。許多新手表示，通過閱讀高手的題解，能快速理解復雜算法的應用場景，如一位用戶在題解中用 “倒水問題” 類比動態規劃的狀態轉移，讓抽象概念變得直觀。

用戶互動功能包括 “關注”“私信”“成就系統” 等。用戶可關注優秀選手，實時查看其提交記錄；通過私信交流解題思路；完成特定任務（如首次 AC、月賽排名前 10）可獲得勛章，增強社區歸屬感。這種互動機制形成了 “師徒傳承” 的氛圍，老用戶主動指導新人，新人成長后反哺社區，構成可持續的生態循環。

（五）教學管理：面向機構的輔助工具

2018 年后推出的 “教學版” 功能，使 Vijos 從單純的競賽平臺延伸為教學輔助工具，滿足學校和培訓機構的需求。

班級管理功能允許教師創建班級，通過邀請碼或鏈接招募學生，查看班級成員的學習數據。教師可分組管理學生（如按年級或水平），針對不同組別布置差異化任務。

作業系統支持教師從題庫中選擇題目，設置作業名稱、截止時間、提交次數限制，系統自動統計完成情況。對于未按時完成的學生，教師可發送提醒；對于錯誤率高的題目，可集中講解。某中學的信息學教師反饋：“以前布置編程作業需要手動檢查，40 人的班級要花 3 小時，用 Vijos 后系統自動判題，我只需分析錯誤率，效率提升了 80%。”

學情分析模塊通過數據可視化展示班級整體和個體的學習情況：班級層面包括平均通過率、各知識點掌握率、作業完成率；個體層面包括解題速度、薄弱環節、進步趨勢。教師可根據這些數據調整教學重點，例如若 “圖論” 題目通過率低于 30%，則安排專題復習。

三、技術架構：從單體應用到分布式系統的演進

Vijos 的技術架構反映了中文 OJ 的發展歷程，從早期的簡單單體應用，逐步演進為支持高并發的分布式系統。

（一）早期架構（2005-2015）：PHP 單體與基礎沙箱

2005 年上線的首個版本采用經典的 LAMP 架構（Linux+Apache+MySQL+PHP），所有功能模塊（用戶管理、題目管理、判題系統）集成在單一應用中，架構簡單但擴展性差。

前端：純 PHP 模板渲染，界面風格簡陋，僅支持 PC 端訪問；

后端：PHP 處理業務邏輯，MySQL 存儲所有數據（用戶信息、題目、提交記錄等）；

判題系統：采用 chroot 創建隔離環境，運行用戶代碼并比對輸出，判題邏輯與主應用耦合，并發處理能力弱（同時支持 50 次提交以內）。

這一架構在用戶量較少時可滿足需求，但隨著題目和用戶增長，逐漸暴露出性能瓶頸：頁面加載緩慢、判題隊列擁堵、數據庫查詢頻繁超時。2012 年，團隊嘗試引入 Memcached 緩存熱點數據（如題目列表、用戶排名），暫時緩解了數據庫壓力，但未解決根本問題。

（二）中期重構（2016-2020）：前后端分離與微服務

2016 年啟動的重構是 Vijos 技術架構的重要轉折點，核心目標是解耦功能模塊，提升擴展性。

前端：采用 Vue.js 2 框架重構界面，使用 Element UI 組件庫，實現前后端分離。頁面加載采用懶加載策略，靜態資源（圖片、CSS）部署至 CDN，加載速度提升 60%；支持響應式設計，適配手機、平板等設備。

后端：拆分出 API 服務（Node.js+Express）、判題服務（Python+Celery）、用戶服務（Node.js）三個微服務，通過 RESTful API 通信。引入 Redis 作為緩存和消息隊列，判題任務通過隊列分發，避免單點阻塞。

數據存儲：MySQL 仍用于存儲結構化數據（用戶、題目），但引入 MongoDB 存儲非結構化數據（提交代碼、討論帖），減輕 MySQL 負擔。

判題沙箱：升級為基于 Linux Namespace 和 CGroup 的輕量級沙箱，支持資源限制和系統調用過濾，安全性和效率大幅提升。

重構后，系統的并發處理能力顯著增強，支持同時 1000 + 次提交，頁面響應時間縮短至 1 秒以內，為后續用戶增長奠定了基礎。

（三）當前架構（2021 至今）：分布式與高可用優化

為應對 30 萬用戶的訪問需求，Vijos 進一步優化架構，強化高可用和可擴展性。

分布式部署：API 服務和判題服務部署在多臺服務器，通過 Nginx 負載均衡分發請求；數據庫采用主從復制，主庫寫入，從庫讀取，避免單點故障。

彈性伸縮：基于 Kubernetes 容器化部署核心服務，根據負載自動調整實例數量（如競賽高峰期增加判題節點）。

監控與運維：引入 Prometheus+Grafana 監控系統指標（CPU、內存、提交量），設置告警機制；采用 ELK stack 收集日志，便于問題排查。

當前架構可支持日均提交量 5 萬次以上，在月賽等高峰期可彈性擴展至 10 萬次 / 日，系統可用性保持在 99.9% 以上。

四、使用場景與案例：二十年陪伴的成長故事

VijosOJ 的二十年歷程中，積累了大量真實的使用案例，從個人成長到學校教學，從賽事組織到社區建設，其影響力滲透到信息學競賽的方方面面。

（一）個人成長：從入門到金牌的訓練軌跡

Vijos 陪伴了許多信息學選手的成長，其中最具代表性的是 IOI2018 金牌得主徐寅展。他在博客中回憶：“2012 年剛接觸信息學時，Vijos 是我的主要練習平臺。當時我每天刷 10 道題，從 1 星題開始，慢慢挑戰到 5 星題。月賽的壓力很大，但每次排名進步都讓我更有動力。” 他特別提到 Vijos 的題解庫幫助他突破了動態規劃的瓶頸：“有一道‘最長上升子序列’的變式題，我卡了三天，直到看到一篇用樹狀數組優化的題解，才恍然大悟。”

類似的故事還有很多。2023 年 NOIP 全國一等獎獲得者、某省重點中學學生李同學表示：“我喜歡 Vijos 的分類標簽，準備聯賽時，我按‘圖論’‘數論’等標簽集中刷題，效率很高。判題結果的詳細反饋也很有用，比如超時題會顯示每個測試點的運行時間，讓我知道該從哪里優化。”

（二）學校教學：信息學課程的輔助工具

許多中小學將 Vijos 作為信息學校本課程的配套平臺。杭州學軍中學的信息學教練王老師介紹：“我們從 2010 年開始使用 Vijos，主要用于課后作業和階段性測試。教師后臺可以一鍵布置作業，查看全班的正確率，比如‘貪心算法’單元，發現同學們對‘區間調度’問題掌握較差，就專門加了一節課講解。” 該校近五年有 12 名學生入選國家集訓隊，王老師認為：“Vijos 的題庫和競賽系統幫學生打下了扎實的基礎。”

另一所縣級中學的案例更具代表性。該校 2018 年前從未有學生參加 NOIP，引入 Vijos 后，教師通過 “教學版” 功能組織興趣小組，從基礎題開始訓練，兩年內有 3 名學生獲得省級二等獎。教師劉老師說：“Vijos 的免費開源對我們這種資源有限的學校很友好，不需要花錢買系統，學生也能得到和大城市孩子一樣的訓練機會。”

（三）賽事組織：從校內選拔到區域聯賽

Vijos 的競賽系統被廣泛用于各級賽事。例如，某省信息學奧林匹克協會自 2019 年起使用 Vijos 組織省級聯賽的線上選拔賽，參賽人數從每年 500 人增至 2000 人。協會負責人表示：“Vijos 的分布式判題很穩定，從未出現過大規模延遲；私有競賽功能可以設置密碼，確保公平性；賽后的數據分析也很方便，我們能快速統計各地區的成績分布。”

在學校層面，北京某重點中學的信息學教研組每年通過 Vijos 組織 10 次以上校內選拔賽，教練張老師說：“系統支持 ACM 模式和 IOI 模式切換，我們可以模擬不同賽事的規則；封榜功能很重要，避免學生因排名波動影響發揮。”

（四）社區建設：知識共享的協作網絡

Vijos 的社區生態孕育了大量優質內容。用戶 “小 A”（化名）從 2015 年開始在 Vijos 發布題解，累計撰寫 200 余篇，其中 30 篇被標記為 “推薦”。他說：“寫題解的過程也是自己梳理思路的過程，很多時候寫著寫著就發現了之前沒注意的細節。有新人提問時，我也會盡量回復，就像當年別人幫助我一樣。”

這種知識共享的氛圍形成了良性循環。2024 年，Vijos 社區發起 “題解共創計劃”，邀請 10 位金牌選手牽頭，組織用戶共同完善高頻考題的題解，半年內新增優質題解 500 余篇，覆蓋 80% 的 NOIP 真題。

五、VijosOJ 的優勢與挑戰：老牌平臺的堅守與突圍

作為運營二十年的老牌 OJ，Vijos 既有深厚的積累，也面臨著新時代的挑戰。

（一）核心優勢

歷史積淀與品牌影響力：二十年的運營使 Vijos 積累了龐大的用戶群體和題庫資源，在信息學競賽領域具有較高的知名度和公信力。許多教練和選手表示，選擇 Vijos 的重要原因是 “信任其專業性”。
社區生態的獨特價值：與純工具型 OJ 不同，Vijos 形成了活躍的討論和分享氛圍，題解庫、經驗帖等 UGC 內容構成了獨特的知識體系，這種社區文化難以被新興平臺復制。
賽事適配的專業性：長期服務于 NOIP 等賽事，Vijos 的題目難度、判題標準、競賽規則與正式賽事高度一致，成為選手賽前模擬的 “標準環境”。
開源與定制化優勢：作為開源項目，Vijos 允許學校、機構根據需求二次開發，如某培訓機構基于 Vijos 源碼開發了專屬判題系統，增加了 “代碼質量評分” 功能。
對中文用戶的深度適配：題面、討論、幫助文檔均為中文，避免了語言障礙；題庫包含大量國內賽事真題，更貼合中文用戶的訓練需求。