[buaa-SE-2017]我的項目

我的項目

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Part1:github

https://github.com/Aria-K-Alethia/Sudoku

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Part2:解題思路描述

關於數獨的解法

我選擇的是暴力搜索算法。

（1）關於 -c
首先，本題要求生成的數獨最多爲1,000,000個，而且要生成的數獨都是9x9規模的，而並非nxn規模，再加上數獨自己的限制能夠實現必定程度上的剪枝，所以暴力搜索是可行的。

另外一方面，本題須要生成的數獨各不相同，暴力搜索能夠搜索全部的可行解，很容易實現不重複的要求，因此最終我選擇暴力搜索的方法。

（2）關於-s
暴力搜索在解決數獨的時候只須要搜索到一個解就能夠，雖然對於一些遞歸層數比較深的數獨會有些乏力，不過整體上也能夠接受。

關於其餘解法

我在分析的題目時候查找了其餘的解法，包括dancing link、分治，可是dancing link的複雜度較高（參看算法實踐——舞蹈鏈（Dancing Links）算法求解數獨），且其實現複雜，因此不使用。

分治的方法將9x9盤面分紅9個3x3的盤面，每次在每一個盤面上生成數字，這個和普通的回溯法實際是相似的，因此效率應該也相似（關於效率參看【算法研究】數獨高效徹底解生成算法的研究和實現），並且最後我用暴力法實現以後也證實了這一點。

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Part3:設計實現過程

關於設計

個人設計比較簡單，整個程序分爲3個類：

• InputHandler：處理和分析輸入。
• Sudoku：處理全部數獨相關操做。
• Output：處理全部錯誤輸出。

程序的流程就是由InputHandler處理輸入，而後Sudoku根據不一樣的指令來解決，若是這個過程當中有什麼錯誤發生則會由Output響應。

關於測試

測試中，首先測試了基本功能，而後針對一些邊界值（好比空文件和生成0個數獨）進行了測試。
在性能改進以後，又進行了迴歸測試。
測試初始化：

這裏設置了相關參數

下圖是其中一個測試單元：

這個測試單元測試了

bool get_board(fstream &file,char board[][LEN+1])

這個方法從file文件中讀入一個數獨，成功則返回true，若是數獨的行數不夠則返回false，咱們首先讀入一個正確的數獨，而後在文件中輸入錯誤信息以後從新測試，這時outcome變量應該是false。

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Part4:性能分析和改進

我在性能改進上大概花費了3個小時的時間。
最初我使用了c++的內置類string來處理輸出，可是性能分析以後發現速度太慢，輸出1million個須要1分鐘，因此我針對這一點以及I/O輸出進行了優化，具體體如今：

• 替換string轉而使用char*來處理字符串
• 將全部結果存儲在一個大數組中，最後直接輸出全部結果，而不是每次輸出一個數獨終局。

以後程序在I/O上已經不花費太多的時間，根據性能分析圖能夠看到，大部分的時間都集中在回溯搜索上：

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Part5:關鍵代碼

回溯部分代碼：

for (int k = 1; k <= LEN; ++k) {
        if (Sudoku::count >= n) return;    //if generate enough sudoku,return
        if (check_generate_pos(i, j, k)) {   //check if it is ok to set k on (i,j)
            board[i][j] = k + '0';
            trace_back_n(i, j + 1, n, file);    //if can,recur to next place
        }
}

遍歷全部可能的數字，首先檢查生成的數獨是否足夠，若是足夠就返回，不足夠就檢查當前數字可否插入位置(i,j)，若是能就插入而後繼續遞歸。

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Part6:PSP表

PSP2.1	Personal Software Process Stages	預估耗時（分鐘）	實際耗時（分鐘）
Planning	計劃	30	20
· Estimate	· 估計這個任務須要多少時間	5	5
Development	開發	60	60
· Analysis	· 需求分析 (包括學習新技術)	180	480
· Design Spec	· 生成設計文檔	30	20
· Design Review	· 設計複審 (和同事審覈設計文檔)	0	0
· Coding Standard	· 代碼規範 (爲目前的開發制定合適的規範)	5	0
· Design	· 具體設計	60	120
· Coding	· 具體編碼	120	180
· Code Review	· 代碼複審	60	180
· Test	· 測試（自我測試，修改代碼，提交修改）	60	60
Reporting	報告	30	30
· Test Report	· 測試報告	30	30
· Size Measurement	· 計算工做量	5	5
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 過後總結, 並提出過程改進計劃	30	30
Total	合計	705	1220

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Part7:總結

因爲我以前沒有學過C++，因此此次在技術學習上花費了不少時間，致使最後沒有太多的時間來coding，因此我的以爲此次代碼的質量並不太好。 不過此次也有不少收穫，能初步運用C++、學了VS這個超強大IDE。