软件工程实践2017第二次作业-数独生成器

github : sudoku

一. 问题描述

阅读《构建之法》第一章至第三章的内容。

随机生成n个不重复且已解答完毕的数独棋盘。



数独左上角第一个数为 : (学号后两位相加)%9+1。

输出到sudoku.txt。

二. 问题分析与思考

数独每个格子的数字 num 的性质

该行其他格子不出现 num。

该列其他格子不出现 num。

该宫其他格子不出现 num。

如何快速判断数字x满足上述条件可填入(r, c)格子?

循环行、列、宫判断? 太慢了.

牺牲部分空间,对行、列、宫已经出现的数字进行mark,便可快速判断了。

枚举数进行填充:

从1到9遍历枚举. (生成的数独看着一点随机性都没有)。

随机生成一个数,[1,9]之间, 以这个数为起点去枚举.(增加了数独随机性, 似乎速度上也加快了一点)。

预处理:

(r,c)对应的宫数 = ((r % 3) ? r : (r - 1)) / 3 * 3 + ((c % 3) ? c : (c - 1)) / 3 + 1;求优雅的计算方式。

(1, 1) = (学号后两位相加)%9+1。

特殊输入处理。

输出优化

使用putchar( )优化输出。

三. 代码设计流程图

四. 代码编写

void sudoku::dfs(int x, int y)
{
if (flag) return;//已经输出n个则退出搜索
int i, j;
if (x == 9 && y == 9) {
++cnt;
out();//输出数独矩阵
if (cnt != target)  putchar('\n');
if (cnt == target) {
//getchar();
flag = true;
}
return;
}

//填写下一格的数
int nx = x, ny = y + 1;
if (ny == 10) ny = 1, ++nx;  //  跳到下一行
int now = getgg[nx][ny];    // 第x宫

//此处由循环1-9 改成 随机生成数再进行循环  => 增加数独的随机性
int cur = rand() % 9 + 1;
for (i = cur; ; ) {
// 满足该行or该列or该宫不重复
if (!row[nx][i] && !cow[ny][i] && !gg[now][i]) {
row[nx][i] = true, cow[ny][i] = true, gg[now][i] = true, vec[nx][ny] = i + '0';
dfs(nx, ny);
row[nx][i] = false, cow[ny][i] = false, gg[now][i] = false, vec[nx][ny] = '0';
}
++i;
if (i>9) i = 1;
if (i == cur) break;
}
return;
}

五. 性能分析

测试数据: 100w = 1e6

CPU使用率报告



主要耗时在于dfs.

let us go to dfs() ↓

dfs 函数分析报告



上图显示, 输出数独矩阵的函数out()与枚举数占用的比例最大.

根据分析报告优化

六.输出结果

七.单元测试及代码覆盖率

有待完成...

八. PSP

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	30	60
· Estimate	估计这个任务需要多少时间	30	60
Development	开发	360	400
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	30	20
· Design Spec	· 生成设计文档	40	60
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	30	30
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	50
· Design	· 具体设计	60	60
· Coding	· 具体编码	60	60
· Code Review	· 代码复审	30	20
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	80	100
Reporting	报告	60	60
· Test Report	· 测试报告	20	30
· Size Measurement	· 计算工作量	20	10
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	20	20
合计		450	520

九. 补充

关于putchar比printf快? 2017.9.14

putchar, 单字符输出，无格式控制, 速度快

printf 格式化输出, 比putchar慢.