work-10

0. 问题描述

见老师博客

1.架构简介

经过软件工程的课程，我将学到的很多知识应用到了这次作业中首先，我从架构上来讲解下我的这次作业。

由于各个语言优势不相同，例如在C++课上我们讲到了C++的尴尬地位（但其实是一个折衷）。所以在这次作业中我也用到了类似思想，例如对于需要效率并不高的UI我采用了Python的PYQT界面的自动生成与方便的类型封装快速帮我解决了程序编写问题。但是对于效率依赖较高的的算法部分，我认为使用C会更快速解决问题，算法实现效率更好。

所以我采用的是界面由python编写，然后使用gcc编译出的DLL文件进行调用。以此发挥各个语言的优势。而在软件工程中我认为更为重要的一点就是封装，经过我了解，我才用了dll+.h文件的代码交流方式，对于代码的实现细节使用方并不需要了解，更为重要的是，这也是对代码创作者版权的一种保护。

2界面简介

 

界面简洁明了，左边的网格可供输入，也可以通过load一个矩阵文件来进行，通过点击GO！表示确认右边的矩阵，点击Reset将程序恢复到初始状态。三个选项钩分别表示不定形，垂直相连，水平相连的三个参数。然后4个播放功能键意义也很明了，分别表示播放，从头来，上一步，下一步。

在逻辑层面上封闭了非法操作，如当执行到最后一个状态，>>和>都会被锁定，保护程序的正确性。

3.算法简介

3.1 original.h

#ifndef ORIGINAL_H_INCLUDED

#define ORIGINAL_H_INCLUDED

#define SOLVE_CHOSEN -10001

/*

    该文件包含了一系列求对象最大子对象的函数

*/

int maxsumline(int *p,int size);

/*

    求一个序列p中包含的最大子序列，并将被选择的位置置为SOLVE_CHOSEN

*/

int maxsumcycle(int *p,int size);

/*

    求一个循环序列p中包含的最大子序列，并将被选择的位置置为SOLVE_CHOSEN

    循环序列代表着该序列首尾相连。

*/

int maxsumblock(int a[],int n,int m,int cycle,int expand);

/*

    求一个矩阵的最大子矩阵，并将被选择的位置置为SOLVE_CHOSEN

    n，m分别是它的长宽，cycle为1时代表该矩阵的左右是相连的,expand为1时代表着该矩阵的上下是相连的，并将

*/

#endif

问题分析

在一维情况下我们已经分析得到了基于长度n的O(n)时间复杂度的算法。那么我们可以先考虑在二维情况下是否可以得到基于长度n宽度m的O(m)时间复杂度的算法。如我在作业1里分析。设s[x][y]为以坐标(0,0)为左上角，(x,y)为右下角的点所形成的的矩形的加和。以(a,b)(x,y)构成的矩形的值为，(s[x][y] - s[a-1][y])-(s[x][b-1] - s[a-1][b-1])，不具备一维时的单调性，只能通过在此枚举一行。时间复杂度为O(m*n*n)，无法达到最好的O(m*n)。

也就是说对于普通的问题，我们只需要枚举2行的组合即先枚举i再枚举小于等于i的j，加和j-i的区间，1维处理就可以了。

而对于-v的垂直相连参数，是很容易转化为普通问题的，普通问题中只考虑j-i的区间，而这里再考虑下i-n与0-j的区间就可以了，时间复杂度也为O(m*n*n)。

而对于-h的水平相连参数，我们可以从转化出的一维问题中考虑。对于1维情况下如果收尾相连应该如何处理。一开始我考虑的是复制一遍贴在右边，但其实实现起来限制过于复杂。如果选择了超越经线0的矩形其实就是踢掉了中间的一块矩形，于是只需要找到最小的矩形，然后用正行的权减去它，与普通解想比较即可。

 

3.2 atype.h

#ifndef ATYPE_H_INCLUDED

#define ATYPE_H_INCLUDED

#define SOLVE_CHOSEN -10001

#include <stdio.h>

#define N 32

#define M 32

#include <math.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

void SAA(int v,float T,float r,float Tmin);

/*

退火算法,v温度取的次数，T表示温度，r表示冷却速率，Tmin表示最终温度

*/

 

int deal(int o,int p,int c[],int vertical,int horizontal);

/*

    使用的是退火算法求出一个相对较优解，o,p代表着矩阵c的长宽，vertical为1表示矩阵垂直相连，horizontal为1表示矩阵水平相连。返回得到块的值。

    并将选中的点置为SOLVE_CHOSEN

    执行过以次deal后才可以使用之后的单步功能

*/

int get_situation(int idx);

/*

    返回第i次的退火解

*/

#endif

对于-a参数，这个历史遗留问题。经过并查集缩点之后(将正权点加合在一起作为一个点，并认为它的负权为0)，建立一个Graph，然后通过随机挪动其中的一个点，即选还是不选作为状态转移可否的依据。然后再通过SAA的当前温度给出一个概率，表示新状态没有原来好但依然接受的概率。

3.3返回中间结果

在最最开始老师刚说的时候，我确实是想边运行边输出，但当老师说了可以先预处理一遍然后再进行帧操作，我决定使用这个方法，即在execute的时候将中间结果保存到一个文件里，然后进行运算。

4代码优化与注释

4.1注释见Github

4.2代码优化

4.2.1命名优化

首先有一个极为严重的问题往往被我们忽视，那就是build-in function，这是c语言内嵌函数。我在代码编写中写出了一个warning提示我声明y1这个变量在c里是个build-in function，但我一开始忽略了该问题，结果导致文件无法输出，至此我也不知道这两者之间的联系。不过我认为可以说明一些问题，那就是对于自己不了解的一些warning恰恰应该给出足够的重视，而对自己了然的一些warning或许可以采取忽视的态度，而不能因为连这个warning都不知道是什么意思就忽略掉了。

         命名上由于C是面向过程的，很多地方写的东西只是该层函数所需要的，但我对于全局变量的把握依然不高，但是算法上的东西真的有必要去追求完美的拓展性吗，我觉得这个问题有待商榷，更多的我觉得只需要帮列在.h文件里的那些函数命名规范好就够了，因为其他人根本就不需要看里面的东西呀。

4.2.2 MagicNumber

把所有的魔数都转化成了一个常数类型。

4.2.3功能分化

把原本放在一起的两个dll分别以atype.dll与original.dll的两个文件进行完整剥离。另外在两个.c文件里我写了main函数用来测试。

4.2.4代码覆盖率

非常有意义的一项测试，我只是尝试了几个较小的数据，对dll里的函数进行了测试。