八叶一刀流·二之型·疾风数独

项目相关要求

Github 项目地址：https://github.com/zjwml4581792/Software-engineering

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第一次的真软工实践做业就是这种题目，想一想还有点小激动，终于又要敲代码啦。看着本身如今的编程的“纸飞机阶段”，想完成，仍是等待~并心怀但愿吧！

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先看题目。

我是题目

度娘说：数独（百度百科）

数独（Sudoku，Crosswords）是源自18世纪瑞士的一种数学游戏。是一种运用纸、笔进行演算的逻辑游戏。玩家须要根据9×9盘面上的已知数字，推理出全部剩余空格的数字，并知足每一行、每一列、每个粗线宫（3*3）内的数字均含1-9，不重复。
数独盘面是个九宫，每一宫又分为九个小格。在这八十一格中给出必定的已知数字和解题条件，利用逻辑和推理，在其余的空格上填入1-9的数字。使1-9每一个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次，因此又称“九宫格”。

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工具清单

• 编程语言： C/C++
• 编程IDE：Visual Studio 2017 社区版
• 效能分析工具：Visual Studio Profiling Tools
• 源代码管理平台：Github
• markdown 编辑器：有道云笔记

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解题思路

遇到的困难及解决方法

• 困难描述

看到的第一眼就是，这个题目跟程序语言综合设计的那个马踏棋盘和N皇后问题好像啊，一百度，果真三个题目常常绑定出现，用的不少都是回溯。

然而本身并非很懂回溯，因而本身找了找不是回溯算法的大神写的博客。惋惜大神写的算法我基本看不懂。

各类各样的问题显示了本身的功力不足，函数何时开始回溯啊，调用函数本身的那行到底写在哪里啊，比较好的想法究竟是哪种啊……

• 作过哪些尝试

本身什么都不懂，直接开始写是不现实的，因而开始问学长。

先问了个直系老乡研究生谷歌（仍是微软）大佬，说“数独问题用 dancing links 算法来写”，，一百度好像dancing links 真的很厉害的样子，可是好像这么复杂的双向链表我真的写不出来。

本身百度“数独生成算法”吧，看看前辈们都用的是什么算法，用的思想是否是太超前本身能不能接受。

找到的比较看得懂本身印象比较深有启发的：

1. 【算法研究】数独高效彻底解生成算法的研究和实现
2. JavaScript九宫格数独生成算法
3. 五大经常使用算法之四：回溯法

因而本身尝试了生成 9 个随机数组一行一行填进矩阵，一个一个数字地填，一个九宫填一个九宫地填等等各类方法。

• 是否解决

最后采用了 0~9 轮流逐行地填的方法，即从1开始填，从第0行填到第8行，1填完了填2，直到9。

事实证实采用了某种方法若是理论没问题必定要坚持到底，若是不断地尝试别的方法真的没有效率，就跟《构建之法》里的画扇面同样，过早想着优化，都还没完成必要功能和需求就不要考虑太多。先写出来了再说。

• 有何收获

从 【1】 中汲取了“按九宫格从左到右从上到下，从 1-9 轮流填，填完了再填下一个数”的思想并改造；

从 【2】 中获得了先把无依赖的主对角线上的三个小九宫填满，再填其余九宫的思想（可是最终并无用到这方法）

从 【3】 中了解了怎么写回溯算法。

本身的搜索能力暴涨，code能力小幅升，熬夜能力MAX，泡面技巧infinite
。拖延症已病入膏肓

关键代码

习惯看到题目就先建立个类，这个数独类至少须要有构造函数、析构函数、建立矩阵、打印矩阵四个函数，数独矩阵二维数组，而后根据须要添加了初始化函数，判断函数，文件变量等，详见代码注释。

class Sudo
{
public:
    Sudo(int id);               //构造函数
    ~Sudo();                    //析构函数
    void createSudoku(int id);//建立数独矩阵
    void print();               //打印
    void init();                //初始化

private:
    ofstream outfile;               //输出文件
    int arr[9][9];              //数独矩阵数组
    int flag;               //是否把每一行的该数都填好的标志
    int firstNumber;                    //题目要求的跟学号有关的数
    bool isRight(int row, int column, int num);//判断row行column列是否能够填num
    vector<int> randVector();       //生成随机数组
    void fillNumber(int num, int row);  //从row开始每一行开始填充num
    void clean(int i);                  //填充失败，把i数清除，从新填过
};

看到题目想到要写的第一个函数就是判断函数，在写的时候先分别写了行判断、列判断、九宫判断三个函数，以及调用三个函数的isRight原始版，后来整合到一块儿了就成了下面的新生版。因为是逐行填充的，只须要检查列和九宫符不符合要求便可。

后来思考若是按照每一个九宫来填数，只须要判断行和列会不会更快，可是按九宫来填数，填数就麻烦了，根据第一个博客里的来看，应该按九宫来会快些。

bool Sudo::isRight(int row, int column, int num)
{//判断所在位置是否可行
    for (int i = 0; i < 9; i++)
    {//检查列可不能够 
        if (arr[i][column] == num)
            return false;
    }
    int northwestX = row / 3 * 3;//算小九宫的第一个位置
    int northwestY = column / 3 * 3;
    //检查九宫 
    for (int i = 0; i < 3; i++)//横向检查
    {                           
        for (int j = 0; j < 3; j++)//竖向检查
        {                       
            if (arr[i + northwestX][j + northwestY] == num)
                return false;
        }
    }
    return true;
}

若是是普通的随机数的生成的话，必定会生成重复的随机数，因而生成一个0-8的随机数组，须要用的时候遍历数组。
如何生成随机数组的方法是网上找的，C++下数组随机shuffle的方法解

vector<int> Sudo::randVector()//生成随机数组
{
    vector<int> result;
    result.clear();
    for (int i = 0; i < 9; i++)
        result.push_back(i);

    random_shuffle(result.begin(), result.end());
    return result;
}

建立数独，先填要求的数，再从1-9填，无法填了就退回上一个数从新填过。

void Sudo::createSudoku(int hhhhhh)//建立数独
{
    fillNumber(firstNumber, 1); //先把要求的那个数填进去
    for (int i = 1; i < 9; i++) //从1到9开始填充
    {
        if (i == firstNumber)//若是是要求的那个数
            continue;   //则跳过

        fillNumber(i, 0);   //逐行填充数i

        if (flag)       //若是填充好了
            flag = false;   //将flag置false，准备下一个数
        else        //若是没填好
        {
            clean(i);//把上一个数清掉，重填
            i -= 2;     //先-2，待会+1，从上一个数从新开始
        }
    }

    for (int i = 0; i < 9; i++)//发现上面填完了以后9是空的
    {
        for (int j = 0; j < 9; j++)//就写一个循环把9补上
        {
            if (arr[i][j] == 0)
                arr[i][j] = 9;
        }
    }
}

最重要的填数，不过这个回溯挺最简单，从第0行开始填num。

void Sudo::fillNumber(int num, int row)//从row行开始填充num
{
    if (row > 8)        //若是0-8行都填完了
    {
        flag = true;    //将填好的标志flag置true
        return;     //返回
    }

    vector<int>temp = randVector(); //生成随机数组，
    for (int i = 0; i < 9; i++) //从数组第一个数开始测试第row行temp[i]列行不行
    {
        if (arr[row][temp.at(i)] != 0)//若是这个位置填过了
            continue;   //跳过这列

        if (isRight(row, temp.at(i), num))//若是这个位置能够
        {
            arr[row][temp.at(i)] = num; //填上去
            fillNumber(num, row + 1);   //填下一个行
            if (flag)           //若是填好了
                return;         //返回
            arr[row][temp.at(i)] = 0;//若是这个数这行填不成，把上一行该数置0，换temp下一个数试试
        }
    }
}

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程序运行截图

图中的运行时间是测试用的，暴露了本身这个算法有待改进，很大的改进。

效能分析

摘要

调用关系树

从中能够看出，主要是填充数函数占了最多时间，所以算法自己有很大的改进空间，好比判断函数，从周同窗的做业中，能够看出本身和TA的差距；也能够把fillNumber函数的返回值设为Bool,也能少个变量flag。另外vector系列也是比较耗时的，用的很少的话，本身写个随机生成数组的函数，借助库函数是比较耗时。

关于执行力、泛泛而谈的理解

百毒百科说

执行力是指有效利用资源、保质保量达成目标的能力，指的是贯彻战略意图，完成预约目标的操做能力。是把企业战略、规划、目标转化成为效益、成果的关键。
执行力包含完成任务的意愿，完成任务的能力，完成任务的程度。对我的而言执行力就是办事能力；对团队而言执行力就是战斗力；对企业而言执行力就是经营能力。
简单来讲就是行动力。

个人理解就是，在拿到任务以后，用本身最专一的热情去完成这件事，最及时地完成，对待任务当机立断、雷厉风行,以秋风扫落叶之势，脚踏实地、贯彻始终,知行合一。

其实上面的这段话就是泛泛而谈，没有什么针对性，就好比创新创业比赛上，上台的不少学生都是侃侃而谈，对于本身的产品自己的介绍并很少，就算是客观的场面话，也没有讲到针对于自身产品最大的痛点。

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PSP

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	20	10
· Estimate	· 估计这个任务须要多少时间	20	10
Development	开发	1775	1820
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	60	73
· Design Spec	· 生成设计文档	30	没有作
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	30	单干，不须要
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	15	7
· Design	· 具体设计	120	120
· Coding	· 具体编码	1440	1560
· Code Review	· 代码复审	60	20
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	20	40
Reporting	报告	155	78
· Test Report	· 测试报告	30	30
· Size Measurement	· 计算工做量	15	15
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 过后总结, 并提出过程改进计划	120	33
合计		1960	1908

学习进度条

第 N 周	新增代码（行）	累计代码（行）	学习耗时(小时)	累计学习耗时（小时）	重要成长
第 0 周	192	192	31	31	复习C++语法、学习VS2017操做、了解回溯

参考资料

• 一、JavaScript九宫格数独生成算法
• 二、C++文件操做详解
• 三、C++下数组随机shuffle的方法解
• 四、【算法研究】数独高效彻底解生成算法的研究和实现
• 五、五大经常使用算法之四：回溯法
• 六、带你玩转Visual Studio——性能分析与优化