创建随机的9x9数独游戏终盘并打印

创建随机的9x9数独游戏终盘并打印

项目github地址

1. 项目相关要求

1.1 要求

利用程序随机构造出N个已解答的9x9数独棋盘 。

输入

数独棋盘题目个数N（0<N<=1000000）

输出

随机生成N个不重复的已解答完毕的数独棋盘，并输出到sudoku.txt中。

项目具体要求

1.2 思路

我是个会数独的人，一看到题目我第一反应是我最喜欢用的数独解法：锁定一种特定数字进行行列摒除。显然这种方法行不通，太麻烦了。

我上网找关于数独终盘的解法，发现一种思路比较满意。先随机生成一行，然后逐个填入行，这样工作9次就可以了。所以我需要一个能够生成随机行的函数。

同时我还发现，虽然摒除很难，但是在电脑上唯余法很容易实现，检查单元所在行、列、宫，这个单元能填什么数字一目了然。写一个唯余法的函数。

理论上只要从上到下、从左到右不断判断+填入就行了。我每行弄一个随机行，排队挨个塞入行中单元。把唯余判断的结果存在一个数组里面，从随机行取数的时候作为参考，只有合法且没用过的数才能放入单元。显然，要是9个数字都放不进去，单元填入就失败了，整行都失败了，要清空重来。

实际实现的时候发现在生成几个终盘之后，程序死循环了。分析发现某些情况下不管一行怎么试，行填入都失败，显然是前面的行生成有问题。并且不仅是最后一行，后面几行都有可能有这个问题。于是我就统计行失败次数，失败次数过多就全盘推翻重来。

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2. 遇到的困难及解决方法

2.1 困难描述

我代码基础差，并且很久没有打代码了，所以这个源代码花了我好几个小时的时间。但是我觉得值，因为我能一点一点地推进，每次完成一个小目标，最后终于把整个程序打出来了。那种感觉很爽。

但是单元测试就是搞不定。

2.2 做过哪些尝试

花在单元测试上的时间：173分钟。

找了很多的博客，大多都语焉不详。从来没有一个博客我能够照着每一步做完的。我的最终成果：

我装了JetBrains，但是没有在菜单里面找到测试代码覆盖度的选项，如下图：

能够测试，但是不能使用我打的函数，用了就会提示未声明出错，没有一个博客给出过解释。

2.3 是否解决

未解决。

2.4 有何收获

解决不了的问题不要瞎耗时间，你的时间很宝贵。

不仅要有估计时间，更要有最大时间。最大时间到了就果断放弃，完美主义要不得。后面性能分析的时候我就学聪明了。

时间应该花在刀刃上，陷在“软件使用”这种坑里面很危险，不仅没用，还会令人愤怒焦躁、损害编程创造的兴趣。

3. 代码与设计

3.1 关键代码

/*
 * 输入行、列位置，尝试向该单元填入数字。填入成功返回true，否则
 * 返回false。
 */
bool filling_unit(int y, int x) {
	/*
	 * 每次填入使用一次removeArray，所以需要初始化。排除完毕后根据
	 * removeArray顺序拿取randomArray中的数字，找到合适的数字，填
	 * 入成功；找不到，填入失败。
	 */
	memset(removeArray, 0, sizeof(removeArray));
	remove_impossible_unit(y, x);
	for (int i = 0; i < 9; ++i) {
		if (randomArray[i] != 0) {
			if (removeArray[randomArray[i] - 1] == 0) {
				sudoku[y][x] = randomArray[i];
				randomArray[i] = 0;
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}

/*
 * 填充数独盘面。
 */
void filling_sudoku() {
	int rowDeathCount = 0;
	for (int i = 0; i < 9; ++i) {
		if (i == 0) {
			/*
			 * 第一行直接填入行首为1的合法随机数组。
			 */
			generate_random_array_special();
			filling_first_row();
		}
		else {
			/*
			 * 生成合法随机数组，尝试填入行。填入行即为分别填入行内9
			 * 个单元，其中一个单元填入失败，填入行失败；否则成功。如
			 * 果填入行失败，重试。
			 * 在一个数独盘面内，如果填入行失败超过100次，重新执行该函
			 * 数。
			 */
			generate_random_array();
			for (int j = 0; j < 9; ++j) {
				if (!filling_unit(i, j)) {
					delete_row(i);
					j = -1;
					generate_random_array();
					rowDeathCount++;
				}
				if (rowDeathCount == 100) {
					memset(sudoku, 0, sizeof(sudoku));
					rowDeathCount = 0;
					i = -1;
					break;
				}
			}
		}
	}
}

3.2 设计说明

方框为函数，箭头为调用关系，绿色部分为main。不包括测试函数。

3.3 测试运行

3.4 性能分析

• 使用CPU采样-以项目为目标进行分析，出错：
  
  

• 使用CPU采样-以可执行文件为目标进行分析：
  
  

• 使用检测分析方法：
  
  

很奇怪，没有达到预期的效果。无法分析性能，但是我使用命令行运行exe，生成10000数独终盘大概花了7s时间。

4. PSP

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	10	6
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	10	6
Development	开发	450	908
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	240	263
· Design Spec	· 生成设计文档	20	40
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	3	49
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	7	5
· Design	· 具体设计	30	53
· Coding	· 具体编码	60	175
· Code Review	· 代码复审	30	15
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	60	308
Reporting	报告	50	144
· Test Report	· 测试报告	20	18
· Size Measurement	· 计算工作量	10	0
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	20	126
合计		510	1058

“单元测试”算在“测试”里面。

5. 记录自己的学习进度条（每周追加）

第N周	新增代码（行）	累计代码（行）	本周学习耗时(小时)	累计学习耗时（小时）	重要成长
0	415	415	19	19	学会使用VS2017、PSP流程

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