软件工程06—亚瑟王の十三水2.0

1、相关链接

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2、具体分工

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钟伟颀：前端，交互
陈锦鸿：算法，博客

3、PSP表格

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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	1720	1935
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	600	720
· Design Spec	· 生成设计文档	20	10
· Design Review	· 设计复审	10	30
· Coding Standard	· 代码规范(为开发制定合适的规范)	10	10
· Design	· 具体设计	240	350
· Coding	· 具体编码	600	500
· Code Review	· 代码复审	60	75
· Test	· 测试(自我测试,修改代码,提交修改)	180	240
Reporting	报告	150	125
· Test Repor	· 测试报告	60	45
· Size Measurement	· 计算工作量	30	20
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	60	60
	合计	1900	2090

4、解题思路描述与设计实现说明

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• 网络接口的使用

使用python的reequests库的post或者get方法。出牌部分需要通过开启战局API获取的card数据发送至后端，返回排列好的前中后墩，然后通过出牌API发送。API文档将使用方法都写得很清楚。

• 以注册为例，接口的使用大同小异：

account = self.zhang_hao.text()
password = self.mi_ma.text()
jwc_account = self.xue_hao.text()
jwc_password = self.jwc_mima.text()

url = 'http://www.revth.com:12300/auth/register2'
form_data = {
    "username": account,
    "password": password,
    "student_number": jwc_account,
    "student_password": jwc_password
}
headers = {
    "Content-Type": 'application/json',
}
response = requests.post(url=url, headers=headers, data=json.dumps(form_data), verify=False)

• 代码组织与内部实现设计

  • 前端

  基本上是一个窗口一个类。（戳）主要包括以下几个类：

  • 初始界面：摆设。
  • 注册界面：提供绑定学号注册功能。
  • 登录界面：已注册过的用户可输入账号密码直接登录。
  • 游戏大厅：选择界面。有开始游戏、游戏规则、个人中心、排行榜四个按钮供选择。
  • 开始游戏、分墩、出牌：打牌流程。
  • 游戏规则：查看游戏规则，包含2个页面。
  • 个人中心：可查看个人最近的几场战局的ID、得分、出牌情况。
  • 排行榜：查看服务器排行榜。
  • 各种弹窗；用于在各个界面中的提示信息。
    由于是使用QtDesigner设计的前端，所以在转成代码的时候代码会显得较为冗长。

  • 算法

  两个类：Poker和Judge。Poker类用于存储从API获得的手牌，并分析手牌返回分墩后的手牌。Judge类用于判断每一墩的牌型、得出该种分墩方案的分值以及判断是否倒水所用的分值。戳

• 算法关键

  • 算法思路

由于特殊牌由系统自行判断，因此不判断特殊牌型，直接考虑普通牌型的分墩。如果只凑出某一墩最大，可能会出现其他两墩过小而输掉牌局的情况。要使己方迎面最大，不能仅仅考虑只凑出令某一墩最大，而应综合三墩考虑。最终选择使用最暴力的办法，遍历所有可能的分墩结果，依次判断三墩牌型、是否倒水，计算分值，比较符合规则的每一种分墩的分值并返回最大分值的分墩结果。

• 牌的储存

  牌的储存直接关系到后面牌型的判断以及分墩和输出。起初打算使用类似于桶排序的方法使用13*4的cards列表，后来考虑到取牌、分墩的不方便，改由使用cards列表分别储存每张牌的大小和花色。

• 牌型的判断

  按每一种普通牌型由大至小逐级判断，根据每一种牌型特点判断即可。

• 分墩分值的计算

  以每一墩牌能够获胜的概率作为该墩分值，即该墩牌所能胜过的牌型种类/总的牌型种类，三墩分值之和作为总分值。

  • 每一墩牌能胜过的牌型总数=该墩牌能胜过的不同种牌型总数+同种牌型能胜过的总数。
  • 某种牌能胜过的不同种牌型总数=小于该种牌型的牌型总数
  • 各种牌型总数
    同花顺：C¹₉C¹₄ = 36
    炸弹：C¹₁₃C¹₄₈ = 624
    葫芦：C¹₁₃C³₄C¹₁₂C²₄ = 3744
    同花：C⁵₁₃C¹₄ = 5148
    顺子：C¹₉(C¹₄)⁵ = 9216
    三条：C³₁₃C¹₃C³₄*C¹₄C¹₄ = 54912
    二对：C³₁₃C¹₃C¹₄*(C¹₄)³ = 123552
    对子：C³₁₃C¹₄C²₄*(C¹₄)³ = 1098240
    散牌：C⁵₁₃*(C¹₄)⁵ = 131788813
  • 某种牌能胜过的同种牌型总数=（该种牌型牌值大小-最小牌值）/(最大牌值-最小牌值+1)*该种牌型总数。以同花顺56789为例，牌值为9，最小牌值为6（23456），最大牌值为14（10JQKA）。因此，该种牌能胜过的同种牌型总数=3/9*36=12。

• 倒水的判断

  给每一种牌型一个基础分值，每墩牌大小=该种牌型基础分+牌值大小。基础分值必须大于13以确保高等级牌的分值大于低等级牌。起初直接使用每一墩的分值作为比较依据，但是在测试的时候发现由于前中墩的牌数不一样，会出现将正常的牌型判定为倒水。

5、关键代码解释

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• 服务器请求
  详见上文。

• 分墩
  最暴力的办法。从13张中任选5张牌作为后墩，再从剩余8张中任选5张作为中墩，余下3张为前墩。再依次判断三墩牌型、是否倒水，计算分值。比较合法的每一种分墩的分值并返回。

  def solve(self):
      card_1 = list(itertools.combinations(self.cards, 5))  # 排列组合：13选5
      for card_a in card_1:  # card_a为后墩
          card_2 = self.del_5(card_a, self.cards.copy())  # card_2为除去后墩所余牌
          score_a, val_a = Judge(card_a).score_BM()   # 后墩的计算
  
          card_3 = list(itertools.combinations(card_2, 5))  # 8选5
          for card_b in card_3:  # card_b为中墩
              score_b, val_b = Judge(card_b).score_BM()
              if val_b > val_a:  # 中后倒水？
                  continue
              card_c = self.del_5(card_b, card_2.copy())  # card_c为前墩
              score_c, val_c = Judge(card_c).score_F()
              if val_c > val_b:  # 前中倒水？
                  continue
              score = score_c + score_a + score_b
              #  更新最大分值牌型
              if score > self.max[0]:
                  self.max[0] = score
                  self.max[1] = [card_c, card_b, card_a]
  

• 中后墩分值的判断、计算
  牌型由大至小逐级判断，并计算相应牌型的分值，分值计算方法具体见上文。函数返回2个参数：获胜概率，即用于得出该墩牌的分值score，以及用于判断是否倒水的分值val。由于同花顺、炸弹、葫芦有得分加成，优先选择，因此这三种牌型的score乘以更高的比例。

  def score_BM(self):  # 中后墩
      x = self.tonghuashun()
      if x != 0:  # 同花顺
          return ((x - 6) * 4 + 2613324) / 2613360 * 2, x + 160
      x = self.zhadan()
      if x != 0:  # 炸弹
          return ((x - 2) * 48 + 2612700) / 2613360 * 1.5, x + 140
      x = self.hulu()
      if x != 0:  # 葫芦
          return ((x - 2) * 288 + 2608956) / 2613360 * 1.2, x + 120
      x = self.tonghua()
      if x != 0:  # 同花
          return ((x - 2) * 396 + 2603808) / 2613360, x + 100
      x = self.shunzi()
      if x != 0:  # 顺子
          return ((x - 6) * 1024 + 2594592) / 2613360, x + 80
      x = self.santiao_5()
      if x != 0:  # 三条
          return ((x - 2) * 4224 + 2539680) / 2613360, x + 60
      x = self.erdui()
      if x != 0:  # 二对
          return ((x - 2) * 9504 + 2416128) / 2613360, x + 40
      x = self.duizi_5()
      if x != 0:  # 对子
          return ((x - 2) * 84480 + 1317888) / 2613360, x + 20
      else:  # 散牌
          return ((self.card[0][0] - 2) + (self.card[1][0] - 2) * 0.1 + (self.card[2][0] - 2) * 0.01 + (self.card[3][0] - 2) * 0.001 + (self.card[4][0] - 2) * 0.0001) * 101376 / 2613360, 
              self.card[0][0] + self.card[1][0] * 0.1 + self.card[2][0] * 0.01 + self.card[3][0] * 0.001 + self.card[4][0] * 0.0001
  

6、性能分析与改进

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• 性能分析图（戳）：程序时间消耗最大的是API的请求上，其次是solve函数。由于solve（）要遍历所有分墩的可能并进行判断和计算分值，即有C⁵₁₃⁵₈ = 72072种可能。
  

• 改进思路：API的访问基本没什么好改进的，因此主要针对算法方面。

  • 增加特殊牌型的判断，如果为特殊牌型就不必遍历所有可能组合，直接分墩输出，减少耗时。
  • 在所有可能中有一半是会出现倒水的情况，即前墩相同的情况下，中后墩的牌对调。两种情况中必有一种是不合规则的，可以考虑只判断其中一种情况，如果合法，另一种情况直接忽略；如果不合法，返回所得的分值，将牌的中后墩对调，同时删除另一种情况。可以减少很多计算量，不过实现起来可能会很困难。

7、单元测试

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• API连接：直接调用API，解析返回的json并输出，查看返回参数的status，若为0即为成功。

  # 登录
  url = 'http://api.revth.com/auth/login'
  form_data = { "username": 'czh', "password": '123456' }
  headers = { "Content-Type": 'application/json', }
  response = requests.post(url=url, headers=headers, data=json.dumps(form_data), verify=False)
  dicts = dict(json.loads(response.text))
  print(dicts)
  # 返回结果
  {'status': 0, 'data': {'user_id': 65, 'token': '90fdabbc-83cf-447a-a7b2-ddce99dcd429'}}
  
  # 开启战局
  response = requests.post(url='http://www.revth.com:12300/game/open', headers={"X-Auth-Token": token})
  dicts = dict(json.loads(response.text))
  print(dicts)
  # 返回结果
  {'status': 0, 'data': {'id': 63272, 'card': '*4 #2 $7 #J #6 &J *7 *10 &2 &K &4 &10 &8'}}
  
  # 出牌
  response = requests.post(url='http://api.revth.com/game/submit', data=outp, headers={"X-Auth-Token": token, "Content-Type": "application/json"})
  dicts = dict(json.loads(response.text))
  print(dicts)
  # 返回结果
  {'status': 0, 'data': {'msg': 'Success'}}
  

• 算法测试

  • 构造数据：检测算法在各种牌型之间的取舍。

  • 如 ['$A #10 #9', '*J $J $5 &2 *2', '&7 &6 #6 *6 $6'] ，将散牌中最小的$5和&7放于中后墩，与炸弹、连队结合，保证前墩牌能尽量大。
  • 如 ['$K *Q #10', '#A *A #5 &3 *2', '&9 #9 &8 *8 &7']，检测二对中对于连对的选择。
  • 如 ['#A *8 $2', '#J $J #9 *5 *5', '#K &K $7 &3 $3']，有对子3、5、J、K四个对子，将K分配给后墩，J分配给中墩，保证中后墩的牌尽量大。

  • 实战测试：直接扔服务器上跑，查看服务器所给的牌以及自己返回的分墩的牌。检测对随机产生的数据的应对。这里贴出随机的几组出牌情况。

  ['&7 *7 $2', '&K $K *6 &4 *3', '&A $A &Q *10 #8']
['&10 &4 #4', '$A $Q $6 $5 $3', '&K &7 #7 *7 $7']
['*A #J #8', '*Q $Q &9 #9 &2', '*7 $6 &5 *4 *3']
['&8 $8 *3', '&K $K *Q *J *6', '#A #8 #7 #4 #2']
['#K *6 *2', '&6 *5 *4 $3 &2', '&Q &J *10 $9 *8']

8、GitHub代码签入记录

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9、遇到的代码模块异常或结对困难及解决方法

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遇到的困难：没有接触过前端界面代码的编写、不会使用接口。
解决尝试：百度、看视频教程、向同学请教学习。
是否解决：是
收获：学会了PyQt5的一些基本语法以及接口的使用。

遇到的困难：分工不够明确，双方做出来的作品不能兼容。
解决尝试：加强交流，双方多做尝试和调整。
是否解决：是
收获：默契度UP！做事情还是要事先沟通好，可以减少许多不必要的麻烦。

遇到的困难：生成的exe闪退，在cmd中提示信息：unable to find Qt5Core.dll on PATH。
解决尝试：根据报错的提示信息在网上查找解决方法，新建一个fix_qt_import_error.py并导入。
是否解决：是
收获：新技能get✔（其实还是没怎么搞懂为啥）

10、队友评价

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• 陈锦鸿 To 钟伟颀

  值得学习的地方：颀哥的学习积极性很强，很早就在研究API的使用了。效率也是杠杠的，UI的编码很快就写的基本差不多了，紧接着又去学习窗口跳转方法，将一个个单独的界面串联起来。很有想法，同时也考虑实际，在适当的时候能够提出修改意见，是项目更加完善。
  需要改进的地方：没有，太完美了，非要挑刺的话，可能就是代码的规范性稍稍差了一点点吧。颀哥带飞！

• 钟伟颀 To 陈锦鸿

  值得学习的地方：锦鸿哥的写算法能力真的强，这次十三水出牌算法就是由他来写的。并且效率也很高，算法牛批，快速上分，学习能力也很强，很快就完成了算法的编写然后来帮我一起做了一部分的UI界面，这个大腿抱紧就完事了嗷。
  需要改进的地方：没啥问题，这是一次很愉快的合作。

11、学习进度条

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第N周	新增代码（行）	累计代码（行）	本周学习耗时（小时）	累计学习耗时（小时）	重要成长
1	0	0	9	9	学习使用Axure Rp 8制作原型
2	1542	1542	14	23	学会PyQt5、接口的使用
3	2052	3594	21	44	学习前后端交互方法、生成exe文件