高级软件工程第二次作业
1）GitHub项目地址
GitHub地址
使用语言：c
运行环境：WIN10
开发平台：Visual Studio Professional 2015
2）预计程序耗时
3）解题思路描述
当看到9*9数独题目时，一开始觉得并不难。我首先想到的是做一个3*3的数独，因为我认为可以以小见大，原本是想通过循环实现，但是后面发现还是递归比较靠谱。在做数独的过程中，我百度了很多资料：明白了使用rand前要用srand设置函数，并且因为是要实现多个数独，速度太快，srand会设置出相同的种子；搞清楚了数独的基本做法，要先对行列进行比较，还要比较所在的小九宫格，当试值失败时，还要将值设回初值不影响接下来的测试；也搞清楚了一些被遗忘的基础知识，比如对文件的读写，和防止数据写入的置换等等。虽然自己的基础不稳，但是还是在不停的百度的艰辛过程中完成了此次作业。
4）设计实现
我用一个二维数组来存放所形成的数独，通过判别行列不重复，所在九宫格重复来决定当前位置的取值。当完成某个位置的填值时，递归继续下一个位置或者下一行的第一个位置的填值。当填值失败时，当前位置设置回初值，并返回上一层。
用到了如下几个函数：
- void main() 程序的入口， 在此接受所需的数独个数并且进行输入合法判断，后调用其他函数。
- void generate(int num) 随机生成数独第一行数据的函数。
- bool generateall(int m, int n) 递归函数，在此函数递归完成数独。
- void show() 输出函数，在此将所形成数独输出，并且将其写入棋盘文件
5）代码说明
bool generateall(int m, int n)
{
if (m > 8 || n> 8)//此时数独已完成
return true;
int i, j, k;
for (k = 1; k <= 9; k++)
{
bool flag = true;//flag标记k能否可以放在此位置
for (i = 0; i<m; i++)
{ //查询此列是否有相同的数
if (grid[i][n] == k)
{
flag = false;
break;
}
}
if (flag)
{
for (j = 0; j <n; j++)
{//查询此行是否有相同的数
if (grid[m][j] == k)
{
flag = false;
break;
}
}
}
if (flag)
{
//查询所在九宫格是否有相同的数
int p, q, p1, q1;
p = m - m % 3;p1 = p + 3; //所在九宫格的行上下限
q = n - n % 3;q1 = q + 3;//所在九宫格的列上下限
for (i = p; i <p1; i++)
{
for (j = q; j <q1; j++)
{
if (grid[i][j] == k)
{
flag = false;
break;
}
}
}
}
if (flag)
{
grid[m][n] = k;
if (n < 8)
{
if (generateall(m, n + 1)) return true;//到同行的下一列
}
else
{
if (m < 8)
{
if (generateall(m + 1, 0))//到下一行的第一列
return true;
}
else return true;//此时数独已完成
}
grid[m][n] = 0;//当数字1到9都测试失败时，恢复原值
}
}
return false;
}
void generate(int num)
{
int index = 0, sum = 36, i, j;
srand(num);//设置种子
for (i = 0; i < 9; i++)
for (j = 0; j < 9; j++)
{
grid[i][j] = 0;//初始化矩阵
}
for (int i = 0; i < 8; ++i)//随机产生第一行
{
index = rand() % 9;//产生随机数
while (grid[0][index] != 0)
{
index = rand() % 9;
}
grid[0][index] = i + 1;
sum -= index;
}
grid[0][sum] = 9;
}
void show()
{
int i, j;//输出生成数独
for (i = 0; i < 9; i++)
{
for (j = 0; j < 9; j++)
{
printf("%d", grid[i][j]);
}
printf("\n");
}
FILE *f; //将生成数独写入文件
f = fopen("shudu.txt","ab+");
if (f == NULL)
{
printf("文件打开失败!\n");
return;
}
else
{
for (i = 0; i < 9; i++)
{
for (j = 0; j < 9; j++)
{
fprintf(f, "%d", grid[i][j]);
}
fprintf(f,"\r\n");
}
fprintf(f, "\r\n");
}
fclose(f);
}
void main()
{
char a[11] = { 0 },b;
int flag = true,i,k=0;
scanf("%s",&a);
for ( i = 0; a[i]!=0; i++)
{
if (a[i]< 48 || a[i] > 57)
{
printf("输入有错！"); flag = false; break;
}
else { k = k * 10 + (a[i]-48);
}
}
if (flag)
{
while (k)
{
printf("\n");
generate(k);
generateall(1, 0);
show();
k--;
}
}
system("pause");
}
6）测试运行
7）性能分析
当测试数据为4000时:
如报表所示：因为本身将4000个数独写入文件的同时输出到屏幕，所以实现此功能的show函数占用的cpu很大；因为耗时比单单写入文件久，这一点由printf所占用的cpu就可以看出；
于是将输出到屏幕的代码注释，输入值还是4000时，得出如下报表：
可以看出时间上的明显缩短，由1:14分钟缩短为7.257秒，并且大部分函数的总CPU都有了大幅度的下降。
自己实现的这个代码是采用递归，本质上是采用最简单的暴力破解，但是能力有限，没有办法采用较好的方法。
8）实际程序耗时
9）备注
因为代码中使用了fopen,所以vs中必须先进行设置，如下
