软件工程实践2017第二次作业

软件工程实践第二次作业

1. github项目地址：https://github.com/laizhiping/SEP

2. 估计耗费的时间

PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟
Planning	计划	20
.Estimate ·	估计这个任务需要多少时间	20
Development	开发	1080
.Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	600
.Design Spec	生成设计文档	20
.Design Review	设计复审 (和同事审核设计文档)	30
.Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30
.Design	具体设计	20
.Coding	具体编码	100
.Code Review	代码复审	80
.Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	80
Reporting	报告	80
.Test Report	测试报告	30
.Size Measurement	计算工作量	20
.Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	30
合计		1180

3.解题思路

	刚开始拿到题目时说实话是比较无措的，因为一看到这题读完题目就觉得是深搜的题，对于深搜我是比较苦恼的，还有递归也是比较烦。而且感觉和大一C语言实践的那题马跳棋盘比较类似，就比较惧怕。后面去百度，找到的各种生成数独的方法也是采用深搜递归的比较多，无奈最后还是决定硬着头皮上。基本的想法就是先自己构造出一个已解答且符合要求的数独，然后因为数独的特点是不重复，所以我交换源数独中的两个数字可以构成一个新的数独，为了达到交换的目的，我首先对第0行1—8位置（（0，0）的已经固定，不参与）的数进行全排列，对于生成的进行同时第1-2行交换（0行由于题目要求不能动），3—5行交换，6—8行交换。这个过程就要用到深搜。但是后面发现这样比较耗时，与是采用动态生成地 方法，即对第一除第0个数字进行全排列，然后根据第一行生成数独剩余行而非交换源数独，这样就可避免深搜。如果要求个数达不到，再考虑交换行。

4.设计实现

	文件组织：Sudoku工程文件下含3个C++文件，main.cpp和sudoku.cpp以及sudoku.h。其中main.cpp是主方法，Sudoku.h为实现功能的成员变量及函数，sudoku.cpp为实现功能的函数，sudoku.cpp中的generator为产生数独的主要函数。

5.代码说明

实现数独的生成关键函数：

void Sudoku::generator(int n)
{
	int arr[] = { 6, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9 };
	for (int i = 0; i < N; i++)
		matrix[0][i] = arr[i];
	count = 0;
	while (next_permutation(matrix[0] + 1, matrix[0] + N))//对第一行的第1到N-1个数进行全排列 
	{

		init_generator();//由数独第一行产生整个数独 
		print(matrix);
		++count;
		if (count == n)
			break;
		if (n<40320)		//若所求个数小于全排列个数减一则不进行交换行操作 
			continue;
		exchange_row(n);
	}
}

init_generator()函数为根据第一行生成整个数独矩阵，生成方法是将第一列的前三个放在最后，然后后面六个往前移；第3-5行为1-3行的数据依次往前移一个单位，第一个放在最后；6-8行为3-5行的数据依次往前移一个单位。至此生成整个矩阵。print(matrix)将生成的矩阵输出到文件。exchange_row(n)为通过交换行产生矩阵并输出到文件。由于8个数的全排列可以产生40320种矩阵，故当n小于这个数时直接全排列而不进入exchange_row(n)交换行以提高效率。

6.测试运行

测试运行的结果如上，输入为1000000。

7.性能上所花费的时间

如上图为输入为1000000时所生成的性能分析图，由性能分析知，影响时间的主要瓶颈在于exchange_row()函数，而其中又是由于每个循环都调用了三次的的输出行函数print_Mrows，故此为影响性能的最大因素，故需减少print_Mrows，改进方法即为减少该函数的调用或者修改此函数提高性能，这里我改进的方法是减少调用，就是前述4中代码说明的if (n<40320)，其它改进策略由于时间有限就没有去尝试。

8.实际花费的时间