GUI、模块化与结对编程（homework-03）

摘要：

　　在本次作业博客里，我将主要阐述作业3的收获。作业3表面是将之前的程序转换为图形界面（之前程序见http://www.cnblogs.com/shone/p/3348372.html），然而本质是:

1. 熟悉模块化、重构、重写

2. 体验结对编程。

　　作业以上一次的优秀代码为基础，我们首先敲定了/h, /v, /h /v, /a几个模块的算法，然后进行模块化，成为独立的.dll文件，最后使用PYQT写UI并调用前述dll文件，实现原始需求。博客中老师要求提到的内容，以加粗表示。

上图为我们的成果，并以此作为测试通过的象征，其他功能已经通过测试，不在此赘述。

1. 算法相关

　　算法部分：http://www.cnblogs.com/shone/p/3348372.html 这篇博客里，我不断地使用归结法，解决了 /h, /v, /h /v问题，但是在/a中败下阵来，苦思冥想而不得解。在本期结对编程中，我请教了大神熊英夫，在他老人家的点化下，我们为 /a 问题找到了一个相对满意的算法：
　　SAA退火算法。退火算法用来提供近似最优解：由初始解i和控制参数初值t开始，对当前解重复“产生新解→计算目标函数差→接受或舍弃”的迭代，并逐步衰减t值，算法终止时的当前解即为所得近似最优解，这是基于蒙特卡罗迭代求解法的一种启发式随机搜索过程。退火过程由冷却进度表(Cooling Schedule)控制，包括控制参数的初值t及其衰减因子Δt、每个t值时的迭代次数L和停止条件S。下面代码中，MaxS表示当前状态下选择的最优化状态，RanS表示一个随意拓展的状态：

  void SAA(int v,float T,float r,float Tmin)
     {
         int i,max,maxS=,ranS,tmp,SMR,sum,ri,j;//State
         struct link * p;
         srand(time());
         sum=value[v];
         for(i=;i<;i++){visited[i]=;available[i]=;}
         topq=;p=g[v];visited[v]=;
         while (p!=NULL)
         {
             if (!visited[p->t]){available[p->t]=;}
             p=p->next;
         }
         while()
         {
             max=-;
             ri=;
             for (i=;i<num;i++)
             {
                 if (visited[i]) {continue;}
                 if (available[i])
                 {
                     tmp=estimate(i);
                     if (tmp>max)
                     {
                         max=tmp;
                         maxS=i;
                     }
                     ri++;
                 }
             }
             if (ri==) {break;}
             ranS=rand()%ri+;
             for (i=;i<num;i++)
             {
                 if (available[i]&&!visited[i])
                 {
                     ranS--;
                     if (ranS==)
                     {
                         ranS=i;
                         break;
                     }
                 }
             }
             if (visited[ranS]||!available[ranS]) {return ;}
             SMR=;
             tmp=estimate(maxS);
             if (sum+tmp>totalmax) {totalmax=sum+tmp;pseudoexpand(maxS);}
             if (tmp>){SMR=;}
             else
             {
                 if (exp(tmp/T)>(rand()%)/10000.0){SMR=;}
             }
             T*=r;
             tmp=SMR==?estimate(maxS)-estimate(ranS):estimate(ranS);
             if (sum+estimate(ranS)>totalmax) {totalmax=sum+estimate(ranS);pseudoexpand(ranS);}
             if (exp(tmp/T)>(rand()%)/10000.0){SMR=;}
             T*=r;
             switch(SMR)
             {
                 case :sum+=expand(maxS);break;
                 case :sum+=expand(ranS);break;
             }
             if (T<Tmin){break;}
             if (sum>totalmax) {totalmax=sum;printf("%d\n",totalmax);for (j=;j<;j++){chosen[j]=visited[j];}}
         }
     }

　　上面的代码使用了5次相同的退火过程，每个过程1000*点数V次初始温度。退火算法并不能保证是最优解。下面的patch（）函数从较优解提升为最优解。patch（）函数将正值的点打包，得到局部不可扩充最优解，代码：

  void patch()
     {
         int i,j,sum,yes;
         struct link * p,*q;
         while()
         {
             yes = ;
             for (i=;i<num;i++)
             {
                 if (value[i]>&&!chosen[i])
                 {
                     for (j=;j<;j++) {visited[j]=;}
                     q = DFS(i);
                     p = q;
                     if (p==NULL)
                     {
                         continue;
                     }
                     sum = p->s;
                     if (sum>=)
                     {
                         yes = ;
                         while (q!=NULL)
                         {
                             chosen[q->t] = ;
                             q = q->next;
                         }
                     }
                 }
             }
             if (yes==) {break;}
         }
     }

     struct link * DFS(int v)
     {
         struct link * p;
         struct link * q;
         struct link * tmp;
         int result=-;
         p = g[v];
         visited[v] = ;
         q = (struct link *)malloc(sizeof(struct link));
         q->next = NULL;q->s = value[v];q->t = v;
         while (p!=NULL)
         {
             //printf("%d %d %d\n",p->t,visited[p->t],chosen[p->t]);
             if (chosen[p->t])
             {
                 visited[v] = ;
                 q->next = NULL;q->s = value[v];q->t = v;
                 return q;
             }
             if (visited[p->t]||value[p->t]>)
             {
                 p=p->next;
                 continue;
             }
             if (value[p->t]<&&!chosen[p->t])
             {
                 tmp = DFS(p->t);
                 if (tmp!=NULL&&result<tmp->s+value[v])
                 {
                     result = tmp->s+value[v];
                     q->next = tmp;
                     q->s=tmp->s+value[v];
                 }
             }
             p = p->next;
         }
         visited[v] = ;
         if (q->next!=NULL) return q;
         return NULL;
     }

　　当patch（）可用，我们可以直接得到状态MaxS和RanS。patch（）无用时，最优解已经可以在退火过程被选取。又因为/v, /h只是图形对称的问题，到此与/a有关的问题便得到解决。

2. 模块化与重构

　　模块化的意义：我们希望将作业2实现的代码独立出来。模块化能够使得之前的命令行与现在的GUI使用同一份代码，这将提高代码的重用性，提高程序开发的效率，让我们少写一点代码，多一点时间打游戏。同时，专事专做，正确率高，在一定程度上也保障了相关代码的安全。

　　模块化的方式：代码模块化，可以使用class library，dll等方式。这里面，我们选择后者。

我的代码变化在哪里呢？

　　主要是两方面：

1. 补充\a的算法（见前文）

2. 补充图形用户界面。因为我们的代码都是正确的，考虑到一致性的需要，当我们坐在一起编程时，便选择一人的代码为基础，共同进行改进。总体上来说，各个模块化的函数按需进行重构，涉及到文件读取、控制的代码需要重写，并与GUI结合。

3. 增加对动态链接库的调用。

重构与重写：

　　　　这里面，原始的命令行代码分为被调用函数和main函数两部分。前者是模块化的函数，处理\a, \h等等情况，是可共用部分，进行重构，导出到dll中。而main中进行文件读取、对调用函数进行调用的与控制流程相关的代码，则需要根据GUI重写。这里面使用python实现。

3. 我使用的代码规范

　　我（们）再编程中特意注意了代码规范，尽力写出可读性强、风格良好的代码。代码风格是内在问题，变化最大的是代码外观：排版与格式。

　　第一方面，我全面阅读了《C语言代码规范》和老师给的博客，并按照其处理缩进、下划线,/类/函数名都用Pascal形式，所有的变量都用Camel形式。

　　第二方面，由于使用Visual Assist插件，基本的代码缩进、字体、颜色等方面已经可以自动保证。
　　

　　近期学习到的是老师的博客，在这篇博客中，说明{}各占一行是一个更加清晰的方法，而且不论是VS还是VA插件都默认如此。我之前的习惯是{不独立占行，而}独立占行。我之前认为这样能保证代码的简洁明了。但是博客中提出了“ }else{”这样的例子，这样就不再清晰，因此，我优化了{}的使用。

　　另外，注释是我忽略的地方，我明确了了什么是有用的注释，以及注释恰当的位置。

4. 结对编程

　　我们实践了结对编程，结对编程中队员可以不断地彼此提醒、鼓励并进行代码复查，提高代码正确性和编程效率，从开发层次、心理感受、管理上都是很好的方法。

　　我最开始的小伙伴叫熊英夫，男，我航计院人氏。后来在助教大人的允许下，我们收留了因同伴退课而无家可归的小伙伴柴泽华。柴泽华，男，我航计院人氏，人称柴哥。

　　我的小伙伴们十分优秀。

优点：

熊英夫是编程的大牛，除了小地方由我们提示外，熊英夫对于算法和Python都是我们中最出色的。除此之外，他还很谦虚，很接受我们的建议，丝毫不因为技术水平高而拒绝交流。最后，他很肯干，写了大比例的代码。

柴哥是个比较搞笑的人，这算一个优点吧。除此之外，他经常提醒我们的进度，并且经常和我交流博客的写法问题。

小伙伴们需要改进的地方：

我们不得不承认谁都有可以改进的地方。首先，我们三人的编程水平都是可以增强的，尤其是\a问题上也是费了很大劲才得到结论。其次，我们对于代码重构的知识了解甚少，做得时候并不十分专业和流畅。第三，我们都有拖延症，不到deadline不提交...

整个过程中，我从小伙伴们学到的最大的收获是退火算法，当然我也发挥了我的价值，比如使用两种语言分别处理算法部分和UI部分。

你的设计是如何保证 不同的 maxsum.exe 命令行最后在一个GUI 的界面显示的? (C++ 的设计模式中有 singleton 的概念, 说明一个类的实例如何在一个进程中保持单例, 我们这里谈的是软件如何在操作系统中保持 singleton)

这样的功能，可以通过建立管道来实现，程序端监听，命令行向程序发送消息，若程序无标签，则新建并显示；若已经有标签，则在其右侧显示出一个标签出来。

但是我们在学习导出dll，调用dll，以及退火算法上耗费了大量的时间，上述的思想已经不再有时间实现..于是我们直接显示了file1和file2两个标签，抛弃命令行，直接在GUI编辑和运行。这里的实现方式是：在UI部分相对简单的前提下（运行效率要求不高），使用PYQT，先使用ERIC4提供的QTdesigner绘制框架再通过ERIC4向python编译，再用自己写的窗口类继承setui。

5.表格

	Personal Software Process Stages	时间百分比(%)	实际花费的时间 (分钟)	原来估计的时间 (分钟)
Planning	计划
·         Estimate	·         估计这个任务需要多少时间，把工作细化并大致排序	100	30	30
Development	开发	80
·         Analysis	·         需求分析 (包括学习新技术)	200	120	60
·         Design Spec	·         生成设计文档		0	0
·         Design Review	·         设计复审 (和同事审核设计文档)	同时进行
·         Coding Standard	·         代码规范 (制定合适的规范)	同时进行
·         Design	·         具体设计
·         Coding	·         具体编码	100	180	180
·         Code Review	·         代码复审	同时进行
·         Test	·         测试（自我测试，修改代码，提交修改）	100	30	30
Reporting	总结报告
·         Test Report	·         测试报告
·         Size Measurement	·         计算工作量	100	20	20
·         Postmortem & Improvement Plan	·         事后总结, 并提出改进	100	60	60
Total	总计		总用时 440	总估计的用时 500