Github地址
博客地址
PSP 2.1 表格
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 预估耗时（分钟） | 实际耗时（分钟） |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | 30 | 30 |
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 30 | 30 |
| Development | 开发 | 530 | 720 |
| · Analysis | · 需求分析 (包括学习新技术) | 120 | 150 |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 30 | 20 |
| · Design Review | · 设计复审 (和同事审核设计文档) | 30 | 20 |
| · Coding Standard | · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 20 | 20 |
| · Design | · 具体设计 | 30 | 50 |
| · Coding | · 具体编码 | 180 | 220 |
| · Code Review | · 代码复审 | 60 | 40 |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 60 | 100 |
| Reporting | 报告 | 45 | 60 |
| · Test Report | · 测试报告 | 30 | 20 |
| · Size Measurement | · 计算工作量 | 15 | 20 |
| · Postmortem & Process Improvement Plan | · 事后总结, 并提出过程改进计划 | 30 | 20 |
| 合计 | 605 | 810 |
第一阶段
接口设计说明
Information Hiding
接口隐藏实现细节和实例属性，接口的调用者无法直接修改对象的属性。对成员形成安全保护。
Interface Design
接口设计方便代码复用，是对一种操作或实现的抽象表示。对于现代软件工程极其重要，我们撰写的软件会使用大量标准库和第三方库的接口。
Loose Coupling
松耦合。模块之间的依赖有限。修改其中的任意一个模块内部的实现细节，不应对其他模块造成影响。其他模块不需要进行任何代码上的修改，也能保持功能的正常。
我们在阶段一进行接口设计时，就利用了这些思想。比如，接口对内部信息的隐藏。一个调用者对接口的调用，不用知道其具体实现，也不用担心对其内部的副作用。松耦合也是我们特别关注的。命令行程序与GUI程序公用一个Core.DLL，对Core.dll的更新不会影响其他程序的实现。
计算模块接口的设计与实现过程
计算模块名为Core，包含2个命名空间（每人开发一个），包括9个类，大约30个函数。他们之间的关系组织见后面的UML图。
关键函数，生成唯一解的数独残局：
关键部分：每挖一个空，就判断是否是唯一解
独到之处：比起挖完空之后，再判断是否唯一解，减少了大量试错，提高了时间效率
UML图
接口1
void generate(int number, ref int[][,] result)
我们个人项目已经实现了生成特定数目的数独并写入文件的功能，此接口与之不同的是：需要将结果存入result中。
我们需要在生成过程中，维护一个3维数组，生成一个新的数独就存入其中（之前是直接写入文件，可扩展性比较差，且IO消耗巨大）。
接口2
void generate(int number, int mode, ref int[][,] result)
- [number]的范围限定为1 - 10000。
- [mode]的范围限定为1 - 3，不同的数字代表了数独游戏的难度级别，如下表所示：
| 编号 | 级别 |
|---|---|
| 1 | 简单 |
| 2 | 中等 |
| 3 | 困难 |
我们个人项目已经实现了生成特定数目的数独并写入文件，和生成数独残局的功能。此接口的不同之处在于：
- 不能将结果直接写入文件，而是写入
result参数； - 增加生成特定难度数独的功能
- 生成数独残局
我们对难度的严格定义
一般情况下，给定的数字个数越多，数独相对越简单。我们主要参考了这些资料：
参照这2本数独游戏书籍旅途中的数独、数独的难度设定，
我们将我们的数独游戏的难度定义为：
| 难度 | 挖空数 |
|---|---|
| 简单 | 45~49 |
| 中等 | 50~54 |
| 困难 | 55~59 |
接口3
void generate(int number, int lower, int upper, ref int[][,] result)
- [lower] 的值最小为20，
- [upper] 的值最大为55，
- [upper] >= [lower]。
接口4
bool solve(int[,] puzzle, int[,] solution)
对于输入的数独题目puzzle，返回一个bool值表示是否有解。如果有解，则将一个可行解存储在solution中。
Design by Contract, Code Contract的优缺点
感觉Design by Contract和OO中学到的方法注释很像，一个接口接受输入，产生输出，并对一些对象的域可能产生副作用，同时，还会有可能的异常产生。
优点：
- 接口定义规范
- 副作用可控
- 输入要求严格
缺点：
- 需要所有人（实现者，调用者）都遵守，一旦有人违反，会产生很大的副作用。
我们在实现自己的接口时，严格定义的接受参数的范围，并定义了清晰的异常在调用者不遵守要求时抛出；对于可能产生的副作用，接口的设计对其进行隐藏，即所有的副作用都不会对接口的调用者产生影响。
单元测试
代码覆盖率
Visual Studio Community不自带单元测试的代码覆盖率工具，但是Visual Studio Enterprise自带。刚开始，我们尝试使用一些开源的单元测试代码覆盖率工具，如Xunit, OpenCover。无奈不是很会使用，网上找到的许多教程都是比较古老的，已经不适合当前的VS 2017了。所以，最后我们还是通过安装Enterprise的试用版，完成了代码覆盖率的工作。不得不说，VS自带的工具才是最方便，最好用的。单元测试代码覆盖率如下图所示：
错误处理
参考众多命令行工具的错误处理机制，我们改进了自己的错误处理。
首先，尽量给出详细的错误信息；这些可以在在选项判断和参数范围判断过程中实现。最后，向标准输出该命令打印所有的用法；这个需要一个方法集中管理，无论哪个地方出错，最后都调用这一方法。
出错示例
计算模块接口部分的性能改进
<--! 计算模块接口部分的性能改进。记录在改进计算模块性能上所花费的时间，描述你改进的思路，并展示一张性能分析图（由VS 2015/2017的性能分析工具自动生成），并展示你程序中消耗最大的函数。 -->
这张效能分析图运行的参数为-n 100 -r 20~25 -u，需要生成100个挖空数目在20~25的唯一解数独。最费时的操作是判断挖空所生成的数独是否是唯一解。如果不是唯一解，重新生成。这样的做法会做大量的无用功，因为随机挖空生成的数独残局，很大概率上不是唯一解。所以，我们根据网上的一些提示，改进了算法。改进后的算法为：每随机挖一个空，就判断是否是唯一解；而不是所有的空挖完后，再判断时候唯一解。
改进计算模块性能上所花费的时间：1h
消耗最大的函数
public void getcount()
{
int i, j, k;
for (i = 0; i < 9; i++)
{
for (j = 1; j < 10; j++)
{
this.rows[i].count[j] = 0;
this.columns[i].count[j] = 0;
this.areas[i].count[j] = 0;
for (k = 0; k < 9; k++)
{
if (this.blocks[this.rows[i].blockids[k]].numbers[j] == 1)
{
this.rows[i].count[j]++;
}
if (this.blocks[this.columns[i].blockids[k]].numbers[j] == 1)
{
this.columns[i].count[j]++;
}
if (this.blocks[this.areas[i].blockids[k]].numbers[j] == 1)
{
this.areas[i].count[j]++;
}
}
}
}
第二阶段
计算模块的异常处理
我们为接口设计了共3种异常：
- BoundOutOfRange：表示挖空上下界不符合范围标准
- GenerateNumberOutOfRange：表示生成数独终局和残局的数目不符合标准
- ModeOutOfRange：表示生成数独残局的难度Mode不符合标准
单元测试样例
BoundOutOfRange
[TestMethod]
[ExpectedException(typeof(BoundOutOfRange))]
public void testBoundOutOfRange1()
{
int[][,] result = null;
Core.SudokuFounctionLibrary.generate(1000, 4, 5, true, ref result);
}
对应场景：调用生成数独残局是，调用者传入的lower或upper参数不符合要求。
GenerateNumberOutOfRange
[TestMethod]
[ExpectedException(typeof(GenerateNumberOutOfRange))]
public void testGenerateNumberOutOfRange2()
{
int[][,] result = null;
Core.SudokuFounctionLibrary.generate(1001, 2, ref result);
}
对应场景：调用生成数独残局是，调用者传入的number参数不符合要求。
ModeOutOfRange
[TestMethod]
[ExpectedException(typeof(ModeOutOfRange))]
public void testModeOutOfRange1()
{
int[][,] result = null;
Core.SudokuFounctionLibrary.generate(1001, 4, ref result);
}
对应场景：调用生成数独残局是，调用者传入的mode参数不符合要求。
第三阶段
界面模块的详细设计过程
这个项目主要有以下三个界面：
- 开始界面
开始界面是程序的起始界面。在开始界面可以选择难度，开始游戏，或打开最佳纪录。这个界面比较简单，没有什么复杂的逻辑。
- 最好记录界面
在这里可以查看不同难度的最佳纪录。
- 游戏界面
游戏界面是数独游戏最重要的界面。
这个界面由最上面显示难度和时间的文本框，中间的9*9数独棋盘和下面的两排按钮组成。
数独棋盘我是用81个按钮实现的，这81个按钮会在生成数独题目的时候分为两类，一类是不可改变的，也就是数独题目原本有数字的格子，另一类是可以改变的，也就是需要玩家填数字的格子。当一个可改变的按钮被点击时，这个格子就会被标记，这时如果点击底部的按钮，被标记的格子就会被改变。按钮1到9可以给该格子填上相应的数字，按钮C可以清除该格子的内容，提示按钮可以直接显示出被标记格子应该填的数字。提交按钮用来检查当前的数独局面。
游戏界面的逻辑部分主要包括一下几个函数：
choose函数监听数独棋盘中的81个按钮被按下的事件，如果被按下的是可改变的按钮，就标记被按下的按钮。
void choose(object sender, EventArgs e)
{
Button button = (Button)sender;
char c1 = button.Name[1];
char c2 = button.Name[2];
if (noChange[c1 - '0', c2 - '0'] == 0)
{
(this.FindName(lastChoice) as Button).Background = startColor;
lastChoice = button.Name;
(this.FindName(lastChoice) as Button).Background = chooseColor;
}
}
fill函数监听按钮1到9，按钮C和提示按钮被按下的事件，对被标记的格子做出相应的改变。
void fill(object sender, EventArgs e)
{
Button button = (Button)sender;
char c = button.Name[1];
char c1 = lastChoice[1];
char c2 = lastChoice[2];
if (noChange[c1 - '0', c2 - '0'] == 0)
{
if (c == 'C')
{
(this.FindName(lastChoice) as Button).Content = (" ");
}
else if (c == 'H')
{
(this.FindName(lastChoice) as Button).Content = Start.solvedPuzzle[lastChoice[1] - '0', lastChoice[2] - '0'];
(this.FindName(lastChoice) as Button).FontSize = FSS;
(this.FindName(lastChoice) as Button).FontStyle = FontStyles.Italic;
(this.FindName(lastChoice) as Button).Foreground = helpColor;
}
else
{
(this.FindName(lastChoice) as Button).Content = c;
(this.FindName(lastChoice) as Button).FontSize = FS;
(this.FindName(lastChoice) as Button).FontStyle = FontStyles.Normal;
(this.FindName(lastChoice) as Button).Foreground = Black;
}
}
}
BS_Click函数监听的是提交按钮。这个函数检查当前的数独局面并弹出相应的提示。
private void BS_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
int i, j;
for (i = 0; i < 9; i++)
{
for (j = 0; j < 9; j++)
{
var s = ("B" + i) + j;
try
{
var n = Int32.Parse((this.FindName(s) as Button).Content.ToString());
if (n != Start.solvedPuzzle[i, j])
{
MessageBox.Show(String.Format("Not a right answer; check mistake at ({0}, {1}). Your time spent: {2} s", i + 1, j + 1, seconds));
return;
}
}
catch(FormatException)
{
MessageBox.Show(String.Format("Not a right answer; check mistake at ({0}, {1}). Your time spent: {2} s", i + 1, j + 1, seconds));
return;
}
}
}
MessageBox.Show(String.Format("Congradulations! Your time spent: {0} s", count));
switch (Start.mode)
{
case 1:
if (seconds < App.BestRecordEasy)
App.BestRecordEasy = seconds;
break;
case 2:
if (seconds < App.BestRecordMedium)
App.BestRecordMedium = seconds;
break;
case 3:
if (seconds < App.BestRecordHard)
App.BestRecordHard = seconds;
break;
default:
break;
}
}
界面模块与计算模块的对接
程序主要通过以下两个接口的调用实现Core和GUI两个模块的对接。
- 当开始界面的开始游戏按钮被点下时，调用generate接口生成数独题目。
SudokuFounctionLibrary.generate(1, mode, ref GUIpuzzle); - 之后调用solve接口保存题目的答案。
Core.SudokuFounctionLibrary.solve(Start.GUIpuzzle[0], ref Start.solvedPuzzle);
结对编程
结对过程
大多数时候是在新主的二层走廊里找一个桌子，找不到的话，就用沙发凑活。两人公用一个笔记本编程，另一个可以用来查资料。有一点不方便，就是不同笔记本的键盘格局有所不同，容易按错，降低了效率。以后或许可以尝试外接一个标准的键盘，不过这样还是比较麻烦。
有图有真相。
结对编程的优缺点
优点：
- 实时地code review
- 2双眼睛更容易发现问题
- 2人知识和技能形成互补，互相学习提高快
缺点：
- 需要2人抽出共同的时间，不方便
- 需要找到合适的场所，可以交谈，网络还好，环境舒适，不容易
- 公用一个人的机器，不熟练
结对的每一个人的优点和缺点
要至少列出3个优点和1个缺点，好尴尬。
赵晓宇
优点：
- 性格沉稳
- 热爱学习
- 有Android开发经验
缺点：
- 对很多工具的使用不熟练
杨森
优点：
- 时间多，肯花时间在软工上
- 搜索技术更高一点
- 对Visual Studio熟悉
缺点：
- 生性浮躁