零、前言

1. 本次作业要求个人编写程序，截止日期2019年9月25日23:00。
2. 请先阅读《构建之法》第一章至第三章的内容，并在下方作业里体现出阅读后的成果。特别是第2章中的效能分析及个人软件开发流程（PSP）。

一、编码要求

1. 在Github仓库中新建一个学号为名的文件夹。
2. 在开始实现程序之前，在PSP表格[附录1]记录下你估计在程序开发各个步骤上耗费的时间，在你实现程序之后，在PSP表格记录下你在程序的各个模块上实际花费的时间。
3. 使用C++ 或者Java语言实现，C++请使用Visual Studio Community 2017进行开发，运行环境为64-bit Windows 10。
4. 提交的代码要求经过Code Quality Analysis工具的分析并消除所有的警告。
5. 完成项目的首个版本之后，请使用性能分析工具Studio Profiling Tools来找出代码中的性能瓶颈并进行改进。
6. 使用Github[附录2]来管理源代码和测试用例，代码有进展即签入Github。签入内容请注意测试须知的组织目录，其余的文件（包括单元测试）不必上传，使用.gitignore忽略。签入记录不合理的项目会被助教抽查询问项目细节。
7. 使用单元测试[附录3]对项目进行测试，并使用插件查看测试分支覆盖率等指标；并写出至少10个测试用例确保你的程序能够正确处理各种情况。

二、博客撰写要求

1. 在文章开头给出Github项目地址。
2. 给出PSP表格。
3. 解题思路描述。即刚开始拿到题目后，如何思考，如何找资料的过程。
4. 设计实现过程。设计包括代码如何组织，比如会有几个类，几个函数，他们之间关系如何，关键函数是否需要画出流程图？单元测试是怎么设计的？
5. 记录在改进程序性能上所花费的时间，描述你改进的思路。
6. 代码说明。展示出项目关键代码，并解释思路与注释说明。
7. 结合在构建之法中学习到的相关内容，撰写解决项目的心路历程与收获。

三、需求

实现一个命令行程序，不妨称之为Sudoku。

百度百科简介：

数独盘面是个九宫，每一宫又分为九个小格。在这八十一格中给出一定的已知数字和解题条件，利用逻辑和推理，在其他的空格上填入1-9的数字。使1-9每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次，所以又称“九宫格”。

具体任务：

现在我们想一步一步来，完成从三宫格到九宫格的进阶；完成三宫格和其他博客任务，就算过了初级考核，其他的算升级。具体各阶规则如下：

三宫格：盘面是3*3。使1-3每个数字在每一行、每一列中都只出现一次，不考虑宫；
四宫格：盘面是2*2四个宫，每一宫又分为2*2四个小格。使1-4每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次；
五宫格：盘面是5*5。使1-5每个数字在每一行、每一列中都只出现一次，不考虑宫；
六宫格：盘面是2*3六个宫，每一宫又分为3*2六个小格。使1-6每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次；
七宫格：盘面是7*7。使1-7每个数字在每一行、每一列中都只出现一次，不考虑宫；
八宫格：盘面是4*2八个宫，每一宫又分为2*4八个小格。使1-8每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次；
九宫格：盘面是3*3九个宫，每一宫又分为3*3九个小格。使1-9每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次；

输入:

输入文件名以命令行参数传入。例如我们在命令行窗口(cmd)中输入：

Sudoku.exe -m 9 -n 2 -i input.txt -o output.txt

其中各参数一定会出现，意义如下：

• -m 宫格阶级（3~9的整数）
• -n 待解答盘面数目
• -i 指定输入文件
• -o 指定程序的输出文件

输入文件说明：
总共包含n个盘面，每两个盘面间空一行，每个盘面中，每两个小格之间有一个空格；待填入的格子用0代替。输入保证有且仅有一个解，所编写的程序不需要考虑无解时的输出。

上面的命令行对应的输入文件input.txt如下：

0 0 8 0 0 4 0 0 9
0 6 0 0 0 0 1 0 0
0 3 7 0 0 0 0 0 0
8 0 1 2 6 9 0 0 3
0 2 5 4 7 0 0 6 8
0 9 0 0 0 5 0 0 0
9 0 0 1 5 2 3 7 4
0 4 0 3 9 8 0 1 6
1 5 3 6 4 7 8 0 22 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 6 3 0 0 0 7 0
5 0 0 0 0 0 1 0 0
9 6 7 4 0 0 0 0 5
8 1 3 0 0 0 0 0 0
4 2 0 7 1 8 9 6 3
3 5 0 0 4 1 6 9 7
6 9 8 2 7 3 5 4 1
0 4 0 0 5 9 2 0 8

输出:

输出n个程序解出的盘面，每两个盘面间空一行，每个盘面中，每两个小格之间有一个空格。
上面的命令行对应的输出文件output.txt组织如下：

5 1 8 7 2 4 6 3 9
2 6 9 5 8 3 1 4 7
4 3 7 9 1 6 2 8 5
8 7 1 2 6 9 4 5 3
3 2 5 4 7 1 9 6 8
6 9 4 8 3 5 7 2 1
9 8 6 1 5 2 3 7 4
7 4 2 3 9 8 5 1 6
1 5 3 6 4 7 8 9 22 7 9 1 8 4 3 5 6
1 8 6 3 2 5 4 7 9
5 3 4 9 6 7 1 8 2
9 6 7 4 3 2 8 1 5
8 1 3 5 9 6 7 2 4
4 2 5 7 1 8 9 6 3
3 5 2 8 4 1 6 9 7
6 9 8 2 7 3 5 4 1
7 4 1 6 5 9 2 3 8

四、测试须知

组织目录

助教在测试时，将运行自动测试程序编译源文件并运行，进行批量测试，因此请保证项目的组织目录符合要求

Java

对于使用Java语言的项目有以下两点要求：

1. 【以学号为名的文件夹中】的目录下必须有src文件夹
2. 在src目录下必须有名为Main.java文件，且Main.java中包含 public static void main(String[] args) 方法

一个Java项目的示例组织目录如下所示：

031702188 (文件夹名字为学号)
|- src|- Main.java(主程序，可以从命令行接收参数)|- lib.java(包含其它自定义函数，可以有多个，对名字不做要求)

C++

对于使用C++ 语言的项目有以下要求：

1. 【以学号为名的文件夹中】的目录下必须有src文件夹
2. 在src文件夹中是可在VS2017下编译运行的解决方案，解决方案的名字必须为 Sudoku。

一个C++工程示例组织目录如下所示：

031702188 (文件夹名字为学号)
|- src|- Sudoku.sln|- Sudoku|- stdafx.cpp|- stdafx.h|- Sudoku.cpp|- Sudoku.vcxproj

助教在测试时，将自动按照指定编译环境编译源代码，并利用命令行进行批量测试。

错误处理

本次自动测试会加入各种各样出错情况的测试，要求开发者程序不能崩溃，并且能够尽可能精确报错。你可以有“容错性”的出错设计，但必须输出必要的提示或说明。

五、评分规则

博客评分规则

以下可以作为同学们写博客的提纲参考，具体分数可能会做修改，修改时再提醒。（40'+10'）

1. 在文章开头给出你的仓库的Github项目地址。（1'）
2. 在开始实现程序之前，在下述PSP表格记录下你估计将在程序的各个模块的开发上耗费的时间。（5'）
3. 计算模块接口的设计与实现过程。 设计包括代码如何组织，比如会有几个类，几个函数，他们之间关系如何，关键函数是否需要画出流程图？说明你的算法的关键（不必列出源代码），以及独到之处。 （20'）
4. 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。（3'）
5. 计算模块部分单元测试展示。 展示出项目部分单元测试代码，并说明测试的函数，构造测试数据的思路；测试数据有覆盖到所有的代码吗？并将单元测试得到的测试结果，发表在博客中。 （5'）
6. 计算模块部分异常处理说明。 在博客中详细介绍每种异常的设计目标。每种异常都要选择一个单元测试样例发布在博客中，并指明错误对应的场景。（4'）
7. 在你实现完程序之后，在附录提供的PSP表格记录下你在程序的各个模块上实际花费的时间。 （2'）
8. 完成三宫格之上的更高阶级，并在以上各个条目体现出来。（10'）

程序评分规则

正确性（20'+30'）

• 完成三宫格（20'）
• 之后的阶级每完成一个（5'）

六、附录

1.PSP表格
PSP是卡耐基梅隆大学（CMU）的专家们针对软件工程师所提出的一套模型：Personal Software Process (PSP， 个人开发流程，或称个体软件过程)。

一个功能完备的程序不是一蹴而就的。可将一个大任务划分为可操作的小任务，同时最好按照任务难度或紧急程度指定各个任务的完成次序。因此，在动手开发之前，要先估计将在程序各模块开发所需耗费的时间，以及完成整个项目所需的时间，将这个[估计值]记录下来，写成PSP 的形式。
PSP的目的是：记录工程师如何实现需求的效率，和我们使用项目管理工具（例如微软的Project Professional，或者禅道等）进行项目进度规划类似。
有关PSP的更多内容，请自行阅读邹欣老师的博客：工程师的能力评估和发展

2.Github
请阅读邹欣老师的博客：源代码管理，了解源代码管理的10个实践问题。
本次作业要求使用Github进行源代码管理，代码有进展即签入Github。签入记录不合理的项目会被助教抽查询问项目细节。
对代码签入的具体要求如下：根据需求划分功能后，每做完一个功能，编译成功后，应至少commit一次。具体的功能划分，请自行定义，并在撰写博客时体现出来，遵循自己对需求的功能划分来提交代码即可。
对Commit不是很熟悉的话，请阅读阮一峰的博客：Commit message 和 Change log 编写指南，了解更多细节。

3.单元测试
请根据自己以往积累的测试经验，在编码完成之后，提交产品之前，设计测试用例，并编写单元测试，对自己的项目进行测试。
首先，至少应采用白盒测试用例设计方法来设计测试用例，其他测试方法不限。其次，要设计至少10个测试用例，确保你的程序能够正确处理各种情况。最后，结合测试评估的要求，对自己的测试设计进行评价，这些测试用例能满足该程序测试的要求吗？
另一个重要的措施是要把单元测试自动化，这样每个人都能很容易地运行它，并且可以使单元测试每天都运行。每个人都可以随时在自己的机器上运行。团队一般是在每日构建中运行单元测试的，这样每个单元测试的错误就能及时被发现并得到修改。
推荐阅读邹欣老师的博客：关于单元测试和回归测试