[buaa-SE-2017]个人项目
个人项目
Part1:github
https://github.com/Aria-K-Alethia/Sudoku
Part2:解题思路描述
关于数独的解法
我选择的是暴力搜索算法。
（1）关于 -c
首先，本题要求生成的数独最多为1,000,000个，并且要生成的数独都是9x9规模的，而并不是nxn规模，再加上数独本身的限制可以实现一定程度上的剪枝，因此暴力搜索是可行的。
另一方面，本题需要生成的数独各不相同，暴力搜索可以搜索所有的可行解，很容易实现不重复的要求，所以最终我选择暴力搜索的方法。
（2）关于-s
暴力搜索在解决数独的时候只需要搜索到一个解就可以，虽然对于一些递归层数比较深的数独会有些乏力，不过总体上也可以接受。
关于其他解法
我在分析的题目时候查找了其他的解法，包括dancing link、分治，但是dancing link的复杂度较高（参看算法实践——舞蹈链（Dancing Links）算法求解数独），且其实现复杂，所以不使用。
分治的方法将9x9盘面分成9个3x3的盘面，每次在每个盘面上生成数字，这个和普通的回溯法实际是类似的，所以效率应该也类似（关于效率参看【算法研究】数独高效完全解生成算法的研究和实现），而且最后我用暴力法实现之后也证明了这一点。
Part3:设计实现过程
关于设计
我的设计比较简单，整个程序分为3个类：
- InputHandler：处理和分析输入。
- Sudoku：处理所有数独相关操作。
- Output：处理所有错误输出。
程序的流程就是由InputHandler处理输入，然后Sudoku根据不同的指令来解决，如果这个过程中有什么错误发生则会由Output响应。
关于测试
测试中，首先测试了基本功能，然后针对一些边界值（比如空文件和生成0个数独）进行了测试。
在性能改进之后，又进行了回归测试。
测试初始化：
这里设置了相关参数
下图是其中一个测试单元：
这个测试单元测试了
bool get_board(fstream &file,char board[][LEN+1])
这个方法从file文件中读入一个数独，成功则返回true，如果数独的行数不够则返回false，我们首先读入一个正确的数独，然后在文件中输入错误信息之后重新测试，这时outcome变量应该是false。
Part4:性能分析和改进
我在性能改进上大概花费了3个小时的时间。
最初我使用了c++的内置类string来处理输出，但是性能分析之后发现速度太慢，输出1million个需要1分钟，所以我针对这一点以及I/O输出进行了优化，具体体现在：
- 替换string转而使用char*来处理字符串
- 将所有结果存储在一个大数组中，最后直接输出所有结果，而不是每次输出一个数独终局。
之后程序在I/O上已经不花费太多的时间，根据性能分析图可以看到，大部分的时间都集中在回溯搜索上：
Part5:关键代码
回溯部分代码：
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
}
}
遍历所有可能的数字，首先检查生成的数独是否足够，如果足够就返回，不足够就检查当前数字能否插入位置(i,j)，如果能就插入然后继续递归。
Part6:PSP表
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 预估耗时（分钟） | 实际耗时（分钟） |
| Planning | 计划 | 30 | 20 |
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 5 | 5 |
| Development | 开发 | 60 | 60 |
| · Analysis | · 需求分析 (包括学习新技术) | 180 | 480 |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 30 | 20 |
| · Design Review | · 设计复审 (和同事审核设计文档) | 0 | 0 |
| · Coding Standard | · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 5 | 0 |
| · Design | · 具体设计 | 60 | 120 |
| · Coding | · 具体编码 | 120 | 180 |
| · Code Review | · 代码复审 | 60 | 180 |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 60 | 60 |
| Reporting | 报告 | 30 | 30 |
| · Test Report | · 测试报告 | 30 | 30 |
| · Size Measurement | · 计算工作量 | 5 | 5 |
| · Postmortem & Process Improvement Plan | · 事后总结, 并提出过程改进计划 | 30 | 30 |
| Total | 合计 | 705 | 1220 |
Part7:总结
由于我之前没有学过C++，所以这次在技术学习上花费了很多时间，导致最后没有太多的时间来coding，所以个人觉得这次代码的质量并不太好。
不过这次也有很多收获，能初步运用C++、学了VS这个超强大IDE。
