五、测试-六、优化方案

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五、测试

1.单元测试

　　单元测试的方式是黑盒测试，即通过每个环节的输入输出情况进行测试。程序由四个类组成，对应生成四个测试类，使用Junit5对其中的主要方法进行测试。测试的大致思路是预先设计较为简单的数独用例，生成新的对象，运行方法，并将阶段性的结果与预先计算的结果相比较。

　　有些方法具有返回值，便于设计测试类，例如对 Main::isNumber()进行测试：

//Main::isNumber
    public static boolean isNumber(String str){
        String reg = "^[0-9]+?$";
        return str.matches(reg);
        }
//MainTest::testIsNumber
    @Test
    final void testIsNumber() {
        Assert.assertEquals(true, Main.isNumber("100"));
        Assert.assertEquals(true, Main.isNumber("10a"));
        Assert.assertEquals(true, Main.isNumber("4.5"));
    }

　　对于更多没有返回值的方法，采取验证阶段结果的方法，预测方法执行后对象属性的变化并加以验证。例如对SudokuGenerator::creatFirstBlock()方法的测试，该方法执行后生成数独的第一小宫。测试类中将第一小宫所有值求和验证是否完成。

    @Test
    final void testCreateFirstBlock() {
        SudokuGenerator gen=new SudokuGenerator(1);//只生成一个终局，目的是让测试更容易进行
        gen.createFirstBlock();
        //阶段执行到被测方法后，不继续执行后续方法，开始验证当前成果
        boolean status = true;
        int numCrit = 0;
        Sudoku su = gen.getSudoku();
        for(int i=0;i<3;i++) {
            for(int j=0;j<3;j++) {
                numCrit+=su.get(i, j);
            }
        }
        //完成的一小宫求和应为45
        if(numCrit!=45 || su.get(0, 0)!=2) status = false;
        Assert.assertEquals(true, status);
        
    }
?

　　所有测试类及运行结果：

　　（其中failure是对被测方法进行了错误输入的验证）

2.系统测试

　　本环节主要测试不同输入指令的运行结果。对指令输入的可能情况进行等价类划分后得到测试用例表如下：

　　（空白部分表示输入为合法输入，程序正常运行）

3.覆盖率测试

　　结合系统测试的用例与单元测试，使用eclipse的插件检测覆盖率。在项目上右键 -> Coverage As -> 2 JUnit Test，就可以在控制台窗口看见覆盖率结果。

4.性能测试

　　下载并安装JProfile 11.1试用版， 需要注意的是，当执行插件安装时，需要关闭Eclipse。 在安装向导处选择IDE（eclipse 4.8），点击“Integrate”选择IDE的安装路径。完成后，使用“-clean”参数在命令行窗口打开eclipse，在Window -> Perspective -> Customize Perspective -> Action Set Availability, 找到Profile并选中。之后就可以在main类窗口右键 -> Profile As运行JProfile。需要注意的是，因为项目需要输入参数，所以选择“Profile Configurations...”填写指令在运行。

　　在JProfile中，我们主要看的是CPU的占用情况。因此我查看了call tree和hot pot的图表。

　　从图表中可以看出与文件写入有关的FileWrite与BufferedWriter明显占用了很大资源，导致整体程序运行较慢。

六、优化方案

　　从性能分析中不难看出，由于算法采取单个写入，写入过程给整个程序造成较大拖累，是用时最长的环节。因此下一步优化提速的思路就是将单个写入转换成整体写入，将所有终局数独保存在同一个BufferedWriter中来提升效率。例如，按照一定的格式，开一个较大的int数组。String类由于操作涉及多次new，尽量都替代为StringBuffer的操作来节省空间。此外，本次算法中使用位运算标记数独中数字的使用情况，在判断的逻辑上已经比较简明，今后可以再思考如何从回溯的算法方面继续提高效率。

　　由于时间问题没有对程序进行具体的优化，谨记录进一步的想法。

五、测试-六、优化方案

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