第二次结对编程作业——毕设导师智能匹配
031402429张秀锋 031402310洪志兴
项目链接:https://coding.net/u/dtewx/p/Pair-Programming-Work/git
要求内容：
**编码实现一个毕设导师的智能匹配的程序。提供输入包括：30个老师（包含带学生数的要求的上限，单个数值，在[0,8]内），100个学生（包含绩点信息），每个学生有5个导师志愿（志愿的导师可以重复但不能空缺）。实现一个智能自动分配算法，根据输入信息，输出导师和学生间的匹配信息（一个学生只能有一个确认导师，一个导师可以带少于等于其要求的学生数的学生） 及 未被分配到学生的导师 和 未被导师选中的学生。 **
问题分析：
这次的作业要求比较简单，条件也比较少，只有输入数据输出结果，重点在于尽量减少未被分配到的学生数量，但同时也应该满足一些要求，比如学生的绩点排名、志愿顺序等，经过讨论我们确定了下面几个原则：
1.绩点优先：绩点较高的学生应该有优先权选择导师
2.志愿顺序优先：优先考虑学生前面的志愿
3.学生意愿优先：只把学生分配给他志愿中的导师，不强制分配
方法设计：
我们讨论的方法比较简单，主要是排序的方法，根据对象有下面三种排序方式：
1.按绩点分配：把学生按绩点从高到低排序，从第一个学生开始，依次考虑他的五个志愿，若该志愿的导师期望人数不为零则将该学生分配给导师，否则不分配，轮到下一个学生，若五个志愿都无法分配，那么这个学生被剩下。所有学生轮到过后结束。
2.按志愿分配：先对学生的绩点从大到小进行排序，然后进行5次循环：对所有学生的第i（i从1到5）志愿按从绩点高的开始分配（只看第i志愿），第i志愿导师限选人数已满就跳过，放到下一次循环（第i+1志愿），直到剩下的学生的所有志愿导师都被选满为止。
3.按导师分配：选出有被选择的导师，按导师被选人数从大到小排序并按这个顺序进行：对每个导师，先把选择他的学生按志愿排列，再对每级志愿按绩点排列，按这个顺序把学生分配给导师直到限选人数满了或者没学生了，轮到下一个导师，所有导师轮到过后结束。
上述的三种方法都各有特点，其中第一种方法强调绩点，对于绩点高的同学很有好处，但绩点低的就很没有优势，很容易落选；第二种方法综合了学生的绩点和志愿顺序，比前者均衡，绩点越高志愿越靠前越能选中；第三种从导师角度选择，也比较均衡，就是导师的顺序对结果影响较大，越靠前的导师越能选中学生，不过对导师排序似乎不妥。最后我们选择了第二种方法，虽然并不是最好的方法，不过也兼顾了绩点和志愿顺序。
三种方法在学生扎堆选择导师时落选的学生都会比较多，不过考虑到学生意愿优先，在没有强制分配的情况下结果也是由学生自己选择的，跟他们的选择分布有很大关系。
算法流程：
1.对学生按绩点进行排序；
2.开始第i轮循环：只考虑第i志愿，从绩点最高的开始，若导师限选人数未满，则将该学生分配给该导师，否则继续下一个学生；
3.五轮循环结束后，输出结果；（输出格式为：“导师号：学生号”，即每个导师被分配到的学生以及已分配的学生数和未分配学生、导师的编号）
流程图：
实现代码：
定义结构体：
struct student{
int sno;
int cho[5];
double gpa;
bool chos;
};
struct teacher{
int tno;
int wnum;
int snum;
bool chos;
int stud[8];
};
生成随机数据：
freopen("input.txt","w",stdout);
srand((int)time(0));
for(i=1;i<=snum;i++){
printf("%d ",i);
for(k=0;k<5;k++){
j=1+(int)((float)tnum*rand()/(RAND_MAX+1.0));
printf("%d ",j);
}
gpa=1+(float)((40.0*rand()/(RAND_MAX+1.0))/10);
printf("%.2f ",gpa);
}
读取文件：
void readdata(student s[],teacher t[]){
int i,j;
freopen("input.txt","r",stdin);
for(i=0;i<snum;i++){
scanf("%d",&s[i].sno);
for(j=0;j<5;j++)
scanf("%d",&s[i].cho[j]);
scanf("%lf",&s[i].gpa);
s[i].chos=false;
}
for(i=0;i<tnum;i++){
scanf("%d%d",&t[i].tno,&t[i].wnum);
t[i].snum=0;
t[i].chos=false;
}
fclose(stdin);
}
利用快排进行排序：
void sort(student s[],int l,int r){
int i,j;
student x;
if(l<r){
i=l;
j=r;
x=s[i];
while(i<j){
while(i<j&&s[j].gpa>x.gpa)
j--;
if(i<j)
s[i++]=s[j];
while(i<j&&s[i].gpa<x.gpa)
i++;
if(i<j)
s[j--]=s[i];
}
s[i]=x;
sort(s,l,i-1);
sort(s,i+1,r);
}
}
分配及输出：
void fp(student s[],teacher t[]){
freopen("output.txt","w",stdout);
int i,j,x,k=0,h;
for(i=0;i<5;i++)
for(j=snum-1;j>=0;j--){
x=match(t,s[j].cho[i]);
if(s[j].chos==false&&t[x].wnum>0){
s[j].chos=true;
t[x].chos=true;
t[x].wnum--;
t[x].snum++;
h=t[x].snum-1;
t[x].stud[h]=s[j].sno;
k++;
}
else continue;
}
printf("Result(Teacher: student):\n");
for(i=0;i<tnum;i++)
if(t[i].chos==true){
printf("%d:",t[i].tno);
for(j=0;j<t[i].snum;j++)
printf("%d ",t[i].stud[j]);
printf("\n");
}
printf("\nNumber of arranged students: %d\n",k);
printf("Unarranged students: ");
for(i=0;i<snum;i++)
if(s[i].chos==false)
printf("%d ",s[i].sno);
printf("\nUnarranged teachers: ");
for(i=0;i<tnum;i++)
if(t[i].chos==false)
printf("%d ",t[i].tno);
fclose(stdout);
}
算法评估
设s为有被学生选择的所有导师的期望人数之和，a为学生总人数，b为用算法实际完成分配的学生人数,若s>=a,则算法应尽量使b接近或等于a；若s<a，则算法应尽可能使b接近或等于s；用y=b/[min(a,s)]来表示算法的分配完成度。由于实际情况下s不小于a，所以用y=b/a来计算。
用随机生成的数据进行了10次测试，每次都是100个学生和30个导师，测试结果如下：
可以看到效果还是可以的，总体的中选率在90%以上。虽然随机数的结果跟实际上的会有一些差别，但在学生选择较为平均的情况下还是能保证一定的中选率。另外由于随机数生成时不能保证导师期望人数和总是大于学生总数，结果也会有些偏差，造成中选率偏小。测试随机数据只能用来做一个大概的参考，并不能很好地模拟实际情况。总之，还是要看实际的检验。
算法不足
我们所用的算法规则很简单，只是机械地按照排好的顺序进行分配，没有进行权重计算、动态分配，缺乏灵活性，不能保证结果是最优的，另外对于一些情况比如扎堆选择不能有效的避免学生落选。
后续改进
虽然这次的要求中没有导师对学生的选择情况，不过我们可以在代码中把导师的选择加入规则，当学生被导师接受时照常进行分配，当被拒绝时可以直接排除。
建议分享
其实就是一些我们结对合作过程中遇到的一些小问题，然后想起《构建之法》中老师提到的几个点：
1、一开始我们的代码中有中文的字符（提示或是注释），在我们传送文件，另一人接收后，中文字符就都乱码了。可能是环境不同的缘故，所以按照书中提到的“注释（包括所有源代码）应该只用ASCII字符，不要用中文或其他特殊字符，否则会极大影响程序的可移植性。”所以，我们就用蹩脚的英语写了注释，尽量做到简明扼要能让人看懂。
2、第二点也是代码风格的问题，因为曾经就遇到过，本来在实验室写的代码，带回打开后发现缩进变得很别扭，有的长有的段，原因是“tab键在不同的情况下会显示不同的长度，严重感染阅读体验。”所以，我们就把所有的tab缩进替换成4个空格。
可能这是些小细节，却值得我们去吸收和学习。
结对感受
zxf：经过第一次作业的几次交流讨论磨合，这次作业的讨论比上次更像是在真正地讨论问题了，更放得开大胆地讲我们的想法，队友提出疑问然后再一起想改进的方法。在讨论过程中我们常常会错意，没有完全弄清楚队友的意思，更深入的交流和讨论，这应该也是进一步磨合的过程吧。我们的默契还有提升的空间！
hzx：这次的作业中我们采取了很简单的方法来实现，只能说实现了“分配”，算不上是“智能”，虽然随机数模拟的效果还行，个人感觉并没有很好地达到目标。我们有进行过讨论，不过没有抓住重点，更多地在考虑一些实际的细节和特殊情况，最后采用了简单的方法，另外由于我编程上比较渣，我们动手也比较晚，结果就这样了吧，总的来说还有很多可以改进的地方。
