REKOMENDASI NEXT-SOLVED PROBLEMS DI PLATFORM KOMPETISI PEMROGRAMAN MENGGUNAKAN RECOMMENDATION ENGINE SKRIPSI FRANHEIT SANGAPTA MANULLANG

Transkripsi

1 REKOMENDASI NEXT-SOLVED PROBLEMS DI PLATFORM KOMPETISI PEMROGRAMAN MENGGUNAKAN RECOMMENDATION ENGINE SKRIPSI FRANHEIT SANGAPTA MANULLANG PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 REKOMENDASI NEXT-SOLVED PROBLEMS DI PLATFORM KOMPETISI PEMROGRAMAN MENGGUNAKAN RECOMMENDATION ENGINE SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi FRANHEIT SANGAPTA MANULLANG PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 PERSETUJUAN Judul : REKOMENDASI NEXT-SOLVED PROBLEMS DI PLATFORM KOMPETISI PEMROGRAMAN MENGGUNAKAN RECOMMENDATION ENGINE Kategori : SKRIPSI Nama : FRANHEIT SANGAPTA MANULLANG Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : TEKNOLOGI INFORMASI Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 M. Fadly Syahputra, B.Sc., M.Sc.IT NIP Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc NIP Diketahui / disetujui oleh Program Studi S1 Teknologi Informasi Ketua, Muhammad Anggia Muchtar, ST., MM.IT NIP

4 iii PERNYATAAN REKOMENDASI NEXT-SOLVED PROBLEMS DI PLATFORM KOMPETISI PEMROGRAMAN MENGGUNAKAN RECOMMENDATION ENGINE SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya. Medan, Agustus 2015 Franheit Sangapta M

5 iv UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan limpahan berkat dan kemuliaannya dengan berbagai cara yang agung penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini. Rasa syukur dan doa yang tak hentihentinya penulis daraskan karena dengan penyertaannya selalu, penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Penulis juga menyadari bahwa penyusunan skripsi ini tidak lepas dari campur tangan orang-orang yang Tuhan titipkan untuk menjadi motivasi. 1. Orang tua penulis, Riani Situmorang dan Marolop Y Manullang, terimakasih mama dan bapak telah menjadi sumber kekuatan di setiap waktu. Juga kepada keluarga Kakak Santi Christina Manullang dan Lae Eko P Rajagukguk beserta calon pemimpin masa depan, Juan Trystan Rajagukguk. Juga kepada adik-adik tercinta, Abdi Pistari Manullang, Desy Yumaida Manullang, Cindy Theresia Manullang, dan keluarga abang Ebenezer Talumau Manullang dan Mauren Situmorang. 2. Dosen pembimbing penulis, Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc, dan M Fadly Syahputra, B.Sc., M.Sc.IT atas segala masukan dan bimbingan selama penyusunan skripsi ini. 3. Bapak/Ibu dosen di Fasilkom-TI maupun MIPA yang telah mendidik penulis mulai dari tidak tahu apa-apa sampai pada saat ini berjuang menjadi yang terbaik untuk masyarakat banyak. 4. Yayasan Karya Salemba Empat Pak Hengky, Pak Dadit, Pak Tatan Taufik, Pak Mirza, Bu Amy Tantri serta founder dan dewan pembina dan yang menjadi sosok inspirasi dan mengajarkan penulis banyak hal untuk melanjutkan perjuangan dan menjadi pemimpin yang berakhlak. 5. PT Indofood Sukses Makmur Pak Franky, Pak Christian Somali, Pak Deni Puspahadi, Pak Sujarwo serta Bapak/Ibu yang tidak bisa penulis sebutkan satu demi satu. Terkhusus Bapak/Ibu di Lonsum Sumut dan juga PT. SIMP yang

6 v memberikan banyak kesempatan mencicipi banyak pelatihan dan tentunya menjadi orangtua bagi anak-anak BISMA. 6. Rekan-rekan di Camp BISMA Beasiswa Indofood Sukses Makmur se- Indonesia. 7. Rekan-rekan Paguyuban Karya Salemba Empat tempat berkeluh kesah, tempat mewujudkan mimpi, dan tempat untuk mencoba banyak hal yang orang lain anggap tidak bisa. 8. Rekan-rekan se-angkatan dan adik-adik di Prodi Teknologi Informasi. 9. Teman seperjuangan di Asrama Putra KKB USU bang Asril, Nanda Putra, Reyhan Samantha, Billy Az-zahry, Putra, serta Salman. 10. Rekan-rekan dan mentor cyber underground dimanapun kalian berada. Finally, I will be graduated, guys. Let s hack the better world. Penulis juga memohon maaf jika selama masa pendidikan strata satu ini penulis melakukan kesalahan. Semoga Tuhan menyertai segala kebaikan dan kerendahan hati untuk banyak pihak. Dan juga semoga karya tulis ini memberikan kontribusi yang baik untuk kemajuan pendidikan di tanah air tercinta. Berkah Dalem.

7 vi ABSTRAK Competitive programming merupakan istilah yang populer untuk berbagai level kompetisi pemrograman di kalangan pelajar, mahasiswa, maupun profesional yang menekuni bidang ilmu komputer dan teknologi informasi. Dalam kompetisi pemrograman, peserta tidak hanya dituntut untuk menguasai bahasa pemrograman secara mendalam, tetapi kemampuan pemecahan masalah dengan solusi yang sudah diformulasikan sedemikian rupa, diterjemahkan dalam baris-baris kode dengan mempertimbangkan kecepatan eksekusi program serta penggunaan memori komputer seefisien mungkin. Dalam masa persiapannya, peserta biasanya mengalami berbagai kendala teknis, misalnya, kesulitan untuk menemukan soal-soal yang menarik untuk dipakai dalam berlatih. Apabila peserta mencoba soal-soal yang tingkat kesulitannya jauh lebih tinggi dari kemampuan si peserta, biasanya peserta akan merasa frustasi karena tidak bisa menyelesaikannya, sebaliknya apabila peserta mencoba soal-soal yang jauh lebih rendah dari kemampuannya, si peserta akan merasa bosan dan proses pengerjaan soal seterusnya menjadi tidak menarik. Oleh karena itu, penulis melakukan penelitian untuk merekomendasikan soal-soal (next-solved problems) baik secara kategori, tingkat kesulitan soal, maupun soal-soal yang menarik untuk dikerjakan untuk persiapan dalam kompetisi pemrograman. Dalam penelitian ini, data soal-soal yang ada diambil dari arsip soal-soal di UVa online judge. Penulis mempelajari preferensi setiap peserta yang ada dalam online judge ini, kemudian dari proses pembelajaran preferensi ini, didapat pola frekuensi soal-soal yang paling sering dicoba, soal-soal yang dikategorikan sulit, dan rekomendasi lainnya. Proses rekomendasi soal-soal ini menggunakan teknik recommendation engine. Kata Kunci: competitive programming, uva online judge, recommendation engine.

8 vii ABSTRACT Competitive programming is a popular term of programming competitions that vary on difficulty levels among students, college students, and professional programmers that pursue the computer science and information technology field. In programming competitions, students not only need to master programming language in depth, but sharpen the ability of problem solving in advanced and then the formulated solution translates in line of codes taking into account both of the runtimes and the memory limits efficiently. In the preparation phase, students usually encounter vary of technical problems, for example, the difficulty of finding interesting problemsets to solve. If students try a problem that the degree of its difficulty is much higher than student s ability, in common, they will frustrate because they can t solve it. Otherwise, if the degree of problem s difficulty is lower than their ability, students will get bored and solving the problemsets itself become unattractive. Therefore, the author tries to do a research that recommend next-solved problems either in categories, levels of difficulty, as well as the interesting problemsets to solve in preparation phase. In this research, datasets are grabbed from the archives of problems in UVa online judge via UHunt API. The author tries to learn the preferences of each participant in the online judge, and then the learning process of user s preferences obtained a pattern of problemset s frequency mostly tried, level of problemset difficulty, category of problems, and the others. This recommendation of next-solved problems uses recommendation engine technique. Keywords: competitive programming, uva online judge, recommendation engine

9 viii DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Ucapan Terima Kasih Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Istilah Daftar Gambar iii iii iv vi vii viii xii xiii xiv BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 5 BAB 2 LANDASAN TEORI Competitive Programming ACM ICPC TopCoder Google Code Jam Facebook Hacker Cup 11

10 ix 2.2. Online Judges UVa Online Judge Statistik UVa Online Judge Persebaran bahasa pemrograman yang digunakan Statistik unique page views Statistik pengunjung unik Statistik data kunjungan rentang tahun Statistik pengunjung berdasarkan negara Statistik pengunjung berdasarkan kota Recommendation Engine Personalized Recommendation Engine Unified Modelling Language (UML) Diagram use case Spesifikasi use case Sequence diagram Activity diagram Penelitian Terdahulu UVa toolkit UHunt - UVa hunting Bailian openjudge udebug 25 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Analisis Data Dataset overviews Datasets grabbing untuk keperluan data testing Analisis Sistem Classifying Problems Based on Book Chapter 33

11 x Problemsets Processing User s Submissions Statistics Pembobotan Level Soal (Grading the Problemsets) Next-Solved Problems Recommendation 41 BAB 4 ANALISIS DAN PERANCANGAN Perancangan Sistem Diagram use case Definisi use case Perancangan Tampilan Antarmuka Rancangan tampilan halaman default username Rancangan halaman problem category Rancangan halaman problem categories secara detail Rancangan halaman profil pengguna Rancangan halaman status menu untuk live submissions 48 BAB 5 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN Implementasi Sistem Spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan Tampilan Utama Menu Problem Category Implementasi rekomendasi next-solved problems soal-soal kompetisi Tampilan Menu Profil Pengguna Tampilan menu live submissions dari semua pengguna Tampilan pengelompokan next-solved problems berdasarkan volume soal dan book chapter Tampilan pengelompokan next-solved problems berdasarkan volume soal dan book chapter serta terurut berdasarkan distinct accepted user (dacu) Tampilan next-solved problems berdasarkan Competitive Programming 3 rd Edition dan terutut berdasarkan dacu 54

12 xi 5.2. Pengujian Sistem Pengujian fungsionalitas antarmuka pengguna Tahapan training data problemsets dan history of user s submissions 58 BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 62 DAFTAR PUSTAKA 63 LAMPIRAN 65

13 xii DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Hasil world final rentang tahun (ICPC, 2014) 8 Tabel 2.2 Statistik Tahunan Submissions di Platform UVa Online Judge (UVA, 2015) 12 Tabel 2.3 Elemen-elemen diagram sekuens 22 Tabel 2.4 Elemen-elemen Pada Diagram Aktivitas 23 Tabel 3.1 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan book chapter Competitive Programming 1 st Edition (Halim, et al. 2010) 34 Tabel 3.2 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan book chapter Competitive Programming 2 nd Edition (Halim, et al. 2011) 35 Tabel 3.3 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan book chapter Competitive Programming 3 nd Edition (Halim, et al. 2013) 35 Tabel 3.4 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan Volume soal (UVA, 2014) 36 Tabel 3.5 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan book chapter Art of Programming Contest 1 st Edition (Arefin, 2006) 36 Tabel 3.6 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan book chapter Art of Programming Contest 2 nd Edition (Halim, et al. 2011) 37 Tabel 3.7 Kategori soal-soal UVa online judge berdasarkan Training Guide Art of Programming Contest (Arefin, 2006) 37 Tabel 3.8 Tabel Rekomendasi 25 Soal Berdasarkan Kalkulasi Nilai DACU 41 Tabel 4.1 Tabel Deskripsi Use Case 45 Tabel 5.1 Rencana Pengujian Komponen Antarmuka 56 Tabel 5.2 hasil pengujian halaman utama 56 Tabel 5.3 hasil pengujian profil pengguna 57 Tabel 5.4 Hasil pengujian halaman live submissions 57 Tabel 5.5 Hasil pengujian halaman default username 58

14 xiii DAFTAR ISTILAH Auto judging Juri otomatis atau penilaian kebenaran program yang dikumpulkan ke sistem dilakukan oleh sistem itu sendiri dan nilai kebenarannya (accepted, wrong answer, presentation error, timit limit exceeded, dll) secara otomatis pula di kembalikan ke layar Accepted verdict Nilai kembalian yang bersifat tepat benar untuk setiap submission yang dilakukan pengguna terhadap satu soal tertentu. Biasanya ditandai dengan pemberian warna hijau untuk soal accepted verdict dan warna merah untuk submission yang masih salah (wrong answer, time limit, dll) Competitive Terminologi merujuk ke berbagai kompetisi pemrograman programming Dacu Distinct accepted user, bobot nilai setiap soal berdasarkan status pengguna yang sudah menyelesaikan soal secara benar, dihitung hanya dari submisi pertama yang benar setiap pengguna Next-solved problems Merujuk ke permasalahan/soal-soal kompetisi pemrograman yang direkomendasikan untuk diselesaikan Online judge Basis arsip soal-soal kompetisi pemrograman, bersifat autograding terhadap submissions pengguna. OJ yang paling terkenal diantaranya UVa, LiveArchive, PKU, SPOJ, Bailian, TopCoder Algorithm, Codeforces, dll. Problemsetter Perancang soal untuk kompetisi pemrograman Problemsolver Orang yang menyelesaikan soal-soal Test data Berkas input output yang digunakan dalam kompetisi pemrograman sebagai data uji untuk kebenaran program yang dikumpulkan (submit) ke online judge Verdict status Nilai kembalian program pengguna setelah melakukan code submissions yang berupa accepted, wrong answer, presentation error, timit limi exceeded, memory limit exeeded.

15 xiv DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Persebaran Bahasa Pemrograman yang Digunakan (UVA, 2014) 14 Gambar 2.2 UVa Page Views Rentang Tahun 2014 (UVA, 2014) 15 Gambar 2.3 UVa Unique Page Views (UVA, 2014) 15 Gambar 2.4 Statistik UVa Unique Visitors rentang tahun 2014 (UVA, 2014) 16 Gambar 2.5 Statistik UVa Visits rentang tahun 2014 (UVA, 2014) 16 Gambar 2.6 UVa Visits by Country rentang tahun 2014 (UVA, 2014) 17 Gambar 2.7 UVa Visits by City rentang tahun 2014 (UVA, 2014) 18 Gambar 2.8 Use Case 21 Gambar 2.9 Contoh Aktor Pada Use Case Diagram 21 Gambar 2.10 Keterhubungan 21 Gambar 3.1 Arsitektur Umum Sistem 31 Gambar 3.2 Flowchart Tahapan Problemsets Processing 38 Gambar 3.3 Flowchart Tahapan Submissions History Pengguna 39 Gambar 3.4 Flowchart Next-solved Problems 41 Gambar 4.1 diagram use case 44 Gambar 4.2 Rancangan halaman default username 46 Gambar 4.3 Rancangan halaman problem category dan detail soal 47 Gambar 4.4 Rancangan sub bagian menu kategori soal berdasarkan chapter book dan volume soal 47 Gambar 4.5 Rancangan halaman detail profil pengguna dan pengguna lain yang ditambahkan ke sistem 48 Gambar 4.6 Rancangan halaman status live submissions yang dilakukan semua pengguna di sistem UVa online judge 49 Gambar 5.1 Tampilan halaman menu problem category 51 Gambar 5.2 Tampilan menu profiles pengguna dan pengguna lain 52 Gambar 5.3 Tampilan menu live submissions dari semua pengguna 52 Gambar 5.4 Tampilan next-solved problems berdasarkan pengelompokan soal berdasarkan volume soal dan book chapter 53

16 xv Gambar 5.5 Tampilan pengelompokan next-solved berdasarkan volume, chapter book, dan distinct accepted users 54 Gambar 5.6 Tampilan next-solved problems berdasarkan Competitive Programming 3 rd Edition dan terutut berdasarkan nilai dacu 55 Gambar 5.7 Tampilan kategori soal berdasarkan volume soal 58 Gambar 5.8 Tampilan kategori soal berdasarkan buku competitive programming 3 rd 59