Sudoku 个人项目1

Github项目地址：Github

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项目相关要求

• 随机构造出N个不重复的已解答的数独棋盘(0 < N <= 1000000)
• 在生成数独矩阵时，左上角的第一个数为：（学号后两位相加）% 9 + 1
• 相对路径生成sudoku.txt文件，结果输出到该文件

工具清单

• 编程语言：C/C++
• 编程IDE：Visual Studio 2017
• 源代码管理平台：Github

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解题过程

  刚看到题目的时候，是有点懵的，主要还是时间久了，对代码生疏了，也没有大佬的水准看一眼题目就有各种思路出来。思路也是慢慢才有一些的，想到的方法就是很暴力的，一个一个的判断填入，百度上说的也基本都是回溯方法。其实包括到现在，我代码的思路也是差不多的，只是在一些细节部分调整改动的多些。可能我出现的问题都不那么高大上，但都是一步步写代码的过程中所遇到的。

  首先，简单的输出问题。在很low的版本的时候，就想先试试一些细节和最后数独棋盘的输出，结果棋盘输出都成了问题。这真的就只能怪自己马虎，浪费了很多不该浪费的时间，就很生气了。。。(其实这个问题根本不算是困难，但就是想写出来，当做一个提醒！因为真的很浪费时间。。)

  接着，就是处理随机性的问题了。基于最先的直白暴力的做法，然后自己脑子都没拐拐弯，就直接采用了rand（）函数来产生随机数，加点小操作来产生随机的1-9的数字，为了这个rand（）函数还要用srand（seed)设置随机数种子。之后又是因为这个函数跟循环较上了劲，因为srand（seed）函数不能够放在循环内(百度了解的).
  考虑到没办法保证9次随机产生的1-9数能不重复的，所以次数问题卡了很久。然后就想为什么不先把1-9的数先确定(次数也就确定了)，通过随机变换位置来到获得随机且不重复的数呢？所以就改用了数组arr[]，初始存入9个数，然后又学习了一个好像很厉害的新函数random_shuffle（&arr[0]，&arr[8]），能够随机打乱数组（来自舍友的分享）。

  到此，生成N个随机数独棋盘是没有问题了，就是在加上一些命令参数和文件输出的要求，整体就差不多完成了。

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关键代码

• 定义数独棋盘为二维数组map[9][9]，bool型的参数m用于待填入时的临界判断，初始为false

• 主函数外，代码中有五个函数：
    void set()赋初值函数
    bool check(string str)检查部分指令
    void fileoutput()文件输出
    bool judge(int k, int t)对待填入数字判断
    void insert(int k)填入

• 承担了比较大的任务，代码如下：

//根据判断情况确定是否填入
void insert(int k)
{
    int row, col;
    row = k / 9;
    col = k % 9;
    if (k == 81)     //按格走的范围在0-80，若超过则退回
    {
        m = true;
        return;
    }
    if (map[row][col] != 0)
        insert(k + 1);
        else
    {
        if (k % 18 == 0)    //每个数独局面要5次随机
            random_shuffle(&(arr[0]), &(arr[9])); //随机打乱数组arr[]
        for (int i = 0; i<9; ++i) 
        {
            if (judge(k, arr[i]))   //允许插入
            {
                map[row][col] = arr[i];
                insert(k + 1);
                if (m)
                    return;
                map[row][col] = 0;    //如果找不到可插入的值则恢复初值0
            }
        }
    }
}

//判断准备填入的数值是否符合要求
bool judge(int k, int t)
{
    int row, col;
    row = k / 9;    //取行值
    col = k % 9;    //取列值
    for (int j = 0; j < 9; ++j) //对同行异列进行判断
        if (map[row][j] == t)
            return false;
    for (int i = 0; i < 9; ++i) //对同列异行进行判断
        if (map[i][col] == t)
            return false;
    int a, b;
    a = row / 3 * 3;    //确定所在3*3九宫格的首位map[a][b]
    b = col / 3 * 3;
    for (int i = a; i < a + 3; ++i) //对所在3*3九宫格进行判断
        for (int j = b; j < b + 3; ++j)
            if (map[i][j] == t)
                return false;
    return true;
}

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测试

1、 运行测试

•   命令行报错及正常运行测试结果截图如下：

  
  

2、效能分析

•   最初版本的时间问题就比较尴尬了，那速度不敢恭维。。。所以，在阅读《构建之法》的第二章内容后，也看到了老师对项目测试要求的一些内容。我个人觉得效能分析比单元测试简单些，就先去做了效能分析。
•   在最原始的版本，当时只测试了N=1000时的情况（当时没注意，用的是Debug版本的），截图如下：

  
  
  

•   上面有些东西都不知道是啥，主要就看了几个函数的情况，主要的消耗都在调用上了。

•   另外random_shuffle（）函数相对于其他几个定义的函数，其自身的使用还是比较频繁的。我曾尝试改为生成一个数独棋盘就用同一个随机数组，通过计算发现这种情况下所能产生的不重复棋盘数仅为9！=362880个，对于1000000的测试数据来说，必然会有重复的棋盘。因此，我将调用次数改为一个棋盘需用三个随机数组，我计算的结果应该是有A³_9!=9！×（9！-1）×（9！-2）个数独棋盘。在保证随机数独棋盘数目足够的前提下，减少了对这个函数的使用。

•   中间改进的版本还有两个，然而效能分析的时候却无法显示数据。。。
    （大概只有我这个特例吧。。。有借舍友的电脑尝试过，一样的无法显示，我们使用的都是VS 2017社区版，有让同学帮忙用VS 2015试过，也不行。。。有查过百度，却没有查到类似的问题，所以至今原因不明！）

•   “无法显示数据”的情况截图如下：
    测试数据N为100000（Release版本）：
    （因为中途有换过主题颜色，导致上下图片颜色的区别，但确实是自己的图）

  

  因为这个问题，我基本都是通过诊断时间大概判断的。。。

  最终的这个测试版本相对于之前的版本改进了输出。原先使用C++文件流的方法，之后在舍友那得知，在她的效能分析中这种输出方法占了近一半的时间，所以我也跟着做了改动。改为了更有效的重定向输入输出流的方法。

•   这个最终版本我有再发给同学再尝试效能分析，居然可以。。。可我自己的电脑上依然不行!!!所以下列图片是同学帮忙截的图：
    测试数据N为100000（Release版本）：

  
  

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我的收获

  总的来说，这次的个人项目体验总结就是很紧张刺激。其实遇到的问题有很多，包括VS和Github的使用问题，都是第一次使用，特别VS给我留下了“深刻印象”，那个效能分析无法显示数据的坑也不知道该怎么填上，有点小无奈。
  这次的个人项目中的测试方面，我目前只做了效能分析（连效能分析都不能算完整）。因为时间比较赶，晚上的时间就来赶博客了（Markdown的使用还在边用边学中，加上有点调整版面的小强迫症，速度慢了些），单元测试就没弄，有点可惜。很多工具，和测试方法都是第一次从《构建之法》书中或是一些方法链接了解的。这次通过这个项目，接触了很多工具，但一个小小的个人项目也只是触及皮毛而已，接下去相信会学习到更多的。
  这几天宿舍里的学习氛围极强，每个人都在努力敲敲写写，每次也都想把程序的运行速度再提高一些，再一些，每一次进步都有事一份动力，所以继续加油，然后我去再赶赶单元测试吧。。。

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PSP

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	20	30
Development	开发
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	60	100
· Design Spec	· 生成设计文档	50	50
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	60	75
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	20
· Design	· 具体设计	75	100
· Coding	· 具体编码	180	160
· Code Review	· 代码复审	360	400
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	400	720
Reporting	报告
· Test Report	· 测试报告	60	80
· Size Measurement	· 计算工作量	30	30
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	40	50
合计		1365	1815

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