第二次作業——個人項目實戰
本次作業deadline：2017-9-10 23:00PM
0. 前言
閱讀了大家對於本課程的目標和規划之后，想必很多同學都躍躍欲試，迫不及待想要提高自身實踐能力，那么就從第一個個人項目開始吧，題目要求見下。
1. 閱讀
閱讀《構建之法》第一章至第三章的內容，並在下方作業里體現出閱讀后的成果。特別是第2章中的效能分析及個人軟件開發流程（PSP）。
2. 題目描述
背景
數獨介紹：（摘自百度百科）
數獨是源自18世紀瑞士的一種數學游戲。是一種運用紙、筆進行演算的邏輯游戲。玩家需要根據9×9盤面上的已知數字，推理出所有剩余空格的數字，並滿足每一行、每一列、每一個粗線宮（3*3）內的數字均含1-9，不重復。
數獨盤面是個九宮，每一宮又分為九個小格。在這八十一格中給出一定的已知數字和解題條件，利用邏輯和推理，在其他的空格上填入1-9的數字。使1-9每個數字在每一行、每一列和每一宮中都只出現一次，所以又稱“九宮格”。
工具清單
- 編程語言：C/C++/C#
- 編程IDE：推薦使用Visual Studio 2015/2017，下載也推薦使用國內一些鏡像站點（不是盜版）MSDN,I tell you。
- 效能分析工具：推薦使用 Visual Studio Profiling Tools
- 源代碼管理平台：Github
項目需求
利用程序隨機構造出N個已解答的數獨棋盤 。
輸入
數獨棋盤題目個數N（0<N<=1000000）
輸出
隨機生成N個不重復的已解答完畢的數獨棋盤，並輸出到sudoku.txt中，輸出格式見下輸出示例。
[2017.9.4 新增要求] 在生成數獨矩陣時，左上角的第一個數為：（學號后兩位相加）% 9 + 1。例如學生A學號后2位是80，則該數字為（8+0）% 9 + 1 = 9，那么生成的數獨棋盤應如下（x表示滿足數獨規則的任意數字）：
9 x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
輸入示例
3
輸出示例（輸出文件示例戳我）
2 6 8 4 7 3 9 5 1
3 4 1 9 6 5 2 7 8
7 9 5 8 1 2 3 6 4
5 7 4 6 2 1 8 3 9
1 3 9 5 4 8 6 2 7
8 2 6 3 9 7 4 1 5
9 1 7 2 8 6 5 4 3
6 8 3 1 5 4 7 9 2
4 5 2 7 3 9 1 8 6
4 5 1 7 8 2 3 6 9
7 8 6 4 9 3 5 2 1
3 9 2 1 5 6 4 8 7
5 2 7 6 4 9 8 1 3
9 6 8 5 3 1 2 7 4
1 3 4 2 7 8 6 9 5
8 1 5 3 6 7 9 4 2
6 7 3 9 2 4 1 5 8
2 4 9 8 1 5 7 3 6
9 5 8 3 6 7 1 2 4
2 3 7 4 5 1 9 6 8
1 4 6 9 2 8 3 5 7
6 1 2 8 7 4 5 9 3
5 7 3 6 1 9 4 8 2
4 8 9 2 3 5 6 7 1
7 2 4 5 9 3 8 1 6
8 9 1 7 4 6 2 3 5
3 6 5 1 8 2 7 4 9
測試須知
測試機為Windows環境，所以提交到Github上的項目均需要建立一個名字為BIN的文件夾，里面必須含有可執行文件（以exe為后綴）與相關的依賴庫，請注意以下兩點：
- 確保可執行文件的名字命名為 sudoku.exe。
- 確保生成的棋盤文件 sudoku.txt 與可執行文件在同一目錄下，生成文件時請使用相對路徑！
一個示例組織目錄如下所示：
/ SudokuProject(工程名字自行指定即可)
/ main.cpp
/ generator.cpp
/ BIN
/ Lib.dll (exe運行需要的動態鏈接庫文件，可以沒有)
/ sudoku.exe
/ sudoku.txt (運行exe后生成的文件)
助教在測試時，將以命令行運行可執行文件的方式進行批量測試，參數及其約定如下：
| 參數名字 | 參數意義 | 用法示例 |
|---|---|---|
| -c | 生成的數獨棋盤的數量 | sudoku.exe -c 20 |
值得一提的是，測試數據中有可能出現錯誤，比如出現 sudoku.exe -c abc 這樣的命令，你的程序需要自行處理錯誤情況，並給出合適的錯誤提示信息。
附加題（選做）
1）現在已經有了一個數獨游戲的生成器，如果想讓大家都能實際使用它，還需要一個簡單的游戲界面。為數獨游戲的生成器做一個GUI界面，並附上一個簡單的使用說明。界面需實現下述功能，會按點給分：
- 生成任意數量的數獨題目並將初始數獨棋局依次顯示。初始數獨棋盤需要挖空，要求為：99棋盤上挖空不少於30個，不多於60個。每個33的小棋盤中挖空不少於2個。比如下面這就是一個規范的棋局（5'）
- 用戶可以在界面上通過點擊或輸入完成數獨題目（3'）
- 用戶完成數獨題目后可以得到反饋，知道自己的題目是否做對（2'）
【注意】選擇完成本附加題目的同學，需要將GUI與數獨游戲生成器作為兩個工程開發，后者可以作為依賴庫為前者提供調用接口，但不可以把兩個工程直接混在一起。 GUI相關的部分也需要提供新的可執行文件，放在根目錄的
GUIBIN文件夾下。
2）程序的基礎要求是完成一個數獨題目生成程序，但數獨棋局中是要求有獨解性的。所以數獨比賽中為了保障解題的趣味性與難度，一般會手工構造有唯一解的數獨程序。這種數獨題目的要求如下：
- 在9*9的棋盤中，初始棋盤最少有30個空
- 該數獨題目有且僅有唯一解
現在請你在之前程序的基礎上改進一下，完成上述需求。(10')
【注意】選擇完成本附加題目的同學，需要將改進版與原版作為兩個工程開發，后者可以作為依賴庫為前者提供調用接口，但不可以把兩個工程直接混在一起。 改進版相關的部分需要提供新的可執行文件，放在根目錄的
GAMEBIN文件夾下。這部分程序的正確性與性能測試獨立於基礎測試，按通過的測試點給分。
輸入
數獨棋盤題目個數N（0<N<=1000000）
輸出
隨機生成N個不重復的有唯一解的數獨棋盤。挖空處用數字0表示，每個數獨棋盤中至少要有30個以上的0。輸出格式見下輸出示例，輸出需要到文件sudoku.txt中。
2 0 0 0 0 0 9 0 1
3 4 0 0 6 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 2 0 0 3 0
0 0 9 5 0 8 0 0 7
0 0 6 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 5 4 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 7 0 9 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
7 0 6 0 9 0 5 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 2 0 0 0 0 0 1 3
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 7 8 0 0 0
8 1 0 3 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 5 0
0 0 0 0 0 0 7 0 6
0 0 0 0 0 7 0 2 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 4 6 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 5 0 0
0 7 3 0 0 9 0 0 0
0 0 0 0 0 0 6 0 1
0 2 0 5 0 0 0 0 0
0 9 0 0 0 0 0 3 0
0 0 0 1 8 0 0 0 0
3. 要求與說明
- 【項目設計】分析並理解題目要求，獨立完成整個項目，並將遵循上述測試須知中規范的最新項目發布在Github上。
- 【項目測試】使用單元測試對項目進行測試，並使用插件查看測試分支覆蓋率等指標。
- 【性能優化】完成項目的首個版本之后，使用性能分析工具找出代碼中的性能瓶頸並進行改進。
- 【源代碼管理】在項目實踐過程中需要使用Github管理源代碼，代碼有進展即簽入Github。簽入記錄不合理的項目會被助教抽查詢問項目細節。
- 【博客發布】按照要求發布博客，利用在構建之法中學習到的相關內容，結合個人項目的實踐經歷，撰寫解決項目的心路歷程與收獲。博客與Github項目明顯不符的作業將取消作業成績。
4. 博文規范
將博文發布到個人博客上，且需包含以下8個內容。
1）在文章開頭給出Github項目地址。（1‘）
2）在開始實現程序之前，在下述PSP表格記錄下你估計將在程序的各個模塊的開發上耗費的時間。（0.5‘）
3）解題思路描述。即剛開始拿到題目后，如何思考，如何找資料的心路歷程。（3‘）
4）設計實現過程。設計包括代碼如何組織，比如會有幾個類，幾個函數，他們之間關系如何，關鍵函數是否需要畫出流程圖？（4‘）
5）代碼說明。展示出項目關鍵代碼，並解釋思路與注釋說明。（5‘）
6）測試運行。程序必須是可運行的，展示出程序運行的截圖。PS：如果有擴展需求或者更高級的需求，請秀出來，有額外加分。（3‘）
7）記錄在改進程序性能上所花費的時間，描述你改進的思路，並展示一張性能分析圖，並展示你程序中消耗最大的函數。PS：如果采用Visual Studio Community 2015開發，使用C++或者C#語言實現，VS 2015的性能分析工具可自動生成。（3‘）
8）在你實現完程序之后，在下述PSP表格記錄下你在程序的各個模塊上實際花費的時間。（0.5‘）
附：PSP 2.1表格
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 預估耗時（分鍾） | 實際耗時（分鍾） |
|---|---|---|---|
| Planning | 計划 | ||
| · Estimate | · 估計這個任務需要多少時間 | ||
| Development | 開發 | ||
| · Analysis | · 需求分析 (包括學習新技術) | ||
| · Design Spec | · 生成設計文檔 | ||
| · Design Review | · 設計復審 (和同事審核設計文檔) | ||
| · Coding Standard | · 代碼規范 (為目前的開發制定合適的規范) | ||
| · Design | · 具體設計 | ||
| · Coding | · 具體編碼 | ||
| · Code Review | · 代碼復審 | ||
| · Test | · 測試（自我測試，修改代碼，提交修改） | ||
| Reporting | 報告 | ||
| · Test Report | · 測試報告 | ||
| · Size Measurement | · 計算工作量 | ||
| · Postmortem & Process Improvement Plan | · 事后總結, 並提出過程改進計划 | ||
| 合計 |
附：博客參考模板
http://www.cnblogs.com/vertextao/p/7469789.html
5. 評分規則
本次個人項目分數由三部分組成，分別是
（1）博客 — 20分，分數組成在博文規范中。
（2）程序 — 40分
- 5分為源代碼管理評分，該評分主要通過源代碼管理中的commit注釋信息，增量修改的內容，是否有運行說明等給分。
- 25分為項目評分，正確性測試為20分，輸入范圍限制在 1-1000，要求程序在 60 s 內給出結果，超時則認定運行結果無效。錯誤測試為5分。
- 10分為性能評分，性能測試中輸入范圍限制在 10000-1000000，沒有時間的最小要求限制。
- 當程序的正確性評分大於16分時才可以參與性能評分環節，所以請各位同學務必保證自己程序的正確性。
- 性能評分將采取檔級評分制度，助教將根據同學們的程序跑同一數據耗費的時間長度將程序分為若干檔，每一檔的同學得到的分數為 10/檔級數。
（3）附加題 — 20分，分數組成已在附加題中寫到，附加題不參與總分映射。
（4）注意事項：
- 按時間完成並提交——正常評分
- 晚交一周以內——0分
- 晚交一周以上或不交——倒扣本次作業分數
- 抄襲——倒扣2倍本次作業分數【嚴禁代碼與博客等一切形式的抄襲！博客園支持了對博客的查重功能，我們也有專用的代碼查重系統進行代碼查重。請各位同學千萬不要觸碰底線，勿謂言之不預也！】
（5）補考的同學，在截止時間，必須先提交部分博客和部分代碼，允許在最后一門補考結束后的48小時內，補充完整。
6. 疑惑解疑
若有對題意不清或者有不理解的地方，可在該博客下方留言，或者在微信群中直接提問。