Дипломная (вкр): Программный комплекс лабораторных работ по методам обработки экспертной информации
Во второй лабораторной работе «Основные методы обработки экспертной информации» изучаются метод парных сравнений, метод предпочтений, метод ранга. Основные этапы выполнения лабораторной работы 2 представлены на рисунке 4.9. Во второй лабораторной работе студенту необходимо ознакомиться с примерами выполнения метод парного сравнения, метода предпочтения.
Сначала лабораторной работы разбирается метод парных сравнений. Каждый из
m экспертов производит оценку влияния на результат всех пар из n объектов,
давая числовую оценку.
Рисунок 4.9 - Основные этапы выполнения второй лабораторной работы
Эксперты осуществляют попарное сравнение объектов, оценивая их важность в долях единицы.
Находятся оценки, характеризующие предпочтение одного из объектов над всеми остальными. Находится сумма всех предпочтений по формуле:
программный комплекс экспертный лабораторный
(4.9)
Далее
вычисляются итоговые веса A для всех объектов:
(4.10)
Полученные веса объектов позволяют ранжировать объекты по их важности. В конце метода строится диаграмма парного сравнения объектов.
В
методе предпочтений каждый из m экспертов производит оценку факторов, пользуясь
числами натурального ряда от единицы до числа, равного количеству факторов, то
есть n. Строится исходная матрица предпочтений, которая представлена на рисунке
4.10
|
Эксперты |
Факторы |
||||
|
|
X1 |
X2 |
X3 |
... |
Xn |
|
Э1 |
|
|
|
|
|
|
Э2 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
Эj |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
Эm |
|
|
|
|
|
Рисунок 4.10 - Исходная матрица предпочтений
Далее исходная матрица преобразуется. Новые значения ячеек вычисляются по
формуле:
(4.11)
где Ks - старое значение ячейки. Вычисляются итоговые оценки предпочтения каждого фактора по формуле:
(4.12)
Вычисляется
сумма итоговых оценок предпочтения по формуле:
(4.13)
Расчет
искомых весов всех факторов производится по формуле:
(4.14)
Полученные веса факторов позволяют ранжировать факторы по их важности. В конце метода строится диаграмма предпочтений факторов.
Метод рангов основан на балльных оценках факторов, которые поставили несколько экспертов. Каждый из экспертов оценивает факторы по десятибальной шкале. Чем более предпочтительной, по мнению эксперта, является альтернатива, тем более высокий балл для нее указывается.
Каждый
из m экспертов производит оценку факторов, пользуясь числами натурального ряда
от единицы до десяти. Строится исходная матрица рангов, которая представлена в
таблице 4.11.
|
Эксперты |
Факторы |
|||||
|
|
X1 |
X2 |
… |
Xi |
... |
Xn |
|
Э1 |
|
|
|
|
|
|
|
Э2 |
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
Эj |
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
Эm |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.11 - Исходная матрица рангов
Вычисляется сумма каждой строки по формуле:
(4.15)
где Ks - старое значение ячейки.
Исходная
матрица рангов преобразуется в матрицу нормированных оценок, где значение
каждой ячейки вычисляется по формуле:
(4.16)
Вычисляется
сумма каждого столбца:
(4.17)
Вычисляются
искомые веса всех факторов по формуле:
(4.18)
Полученные веса факторов позволяют ранжировать факторы по их важности. В конце метода строится диаграмма рангов.
Разработанные
задания по вариантам представлены в таблице 4.8.
Таблица 4.8 - Варианты к лабораторной работе 2
|
№ варианта |
Содержание задания |
|
1 |
2 |
|
1 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: работа с учебной литературой; опыт исследовательской деятельности в школе; база знаний, полученная в школе; умение распределять свое время; организация подготовки к экзамену. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 4 студента. |
|
2 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: база знаний, полученная в школе; оценки за четвертую сессию; работа по специальности; организация подготовки к экзаменам; работа с учебной литературой. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 5 студентов. |
|
3 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: работа с учебной литературой; работа со справочной литературой; опыт исследовательской деятельности в школе; объем реализуемых запланированных дел; соответствие профиля школьного исследования выбранной специальности. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 6 студентов. |
|
4 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: общеобразовательный или профильный класс в школе; оценки в аттестате; работа с учебной литературой; умение планировать свою работу; работа по специальности. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 6 студентов. |
|
5 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: участие в научных конференциях в школе; организация своего времени в институте; организация подготовки к экзаменам; опыт исследовательской деятельности в школе. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 4 студента. |
|
6 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: соответствие профиля школьного исследования выбранной специальности; опыт исследовательской деятельности в школе; работа со справочной литературой; умение планировать свою работу; Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 6 студентов. |
|
7 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: работа с учебной литературой; оценки за первую сессию; адаптация к вузовской (лекционной) форме обучения; Организация работы над курсовым проектом; организация времени, отведенного на изучение материала. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 4 студентов. |
|
8 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: база знаний, полученная в школе; опыт исследовательской деятельности в школе; работа по специальности; умение планировать свою работу; организация подготовки к экзамену. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 5 студентов. |
|
9 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: умение планировать свою работу; умение распределять свое время; оценки в аттестате; участие в научных конференциях в школе; работа по специальности. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 4 студентов. |
|
10 |
Выявить определяющие параметры для успешного обучения студентов. Параметры для ранжирования: знание психологических, физиологических и интеллектуальных особенностей; организация работы над курсовыми проектами; организация подготовки к экзаменам; база знаний, полученная в школе. Для сбора мнений студентов составлялась анкета. В ранжировке указанных параметров принимали участие 6 студентов. |
Программный комплекс включает в себя тест по методам обработки экспертной
информации. Тестовые задания представлены в таблице 4.9.
Таблица 4.9 - Тестовые задания
|
Тестовые задания |
Правильный ответ |
|
Лабораторная работа 1 |
|
|
В ходе ранжирование наиболее компетентным специалистом был признан… |
…специалист с наименьшим рангом. |
|
Наиболее предпочтительным параметром был выбран… |
…параметр, стоящий на первом месте в диаграмме предпочтений рангом. |
|
Значение коэффициента конкордации W=0 говорит о том, что… |
согласованность между специалистами относительно значимости параметров не была достигнута. |
|
Согласованность между специалистами существует если… |
|
|
Лабораторная работа 2 |
|
|
Наиболее предпочтительным параметром при реализации метода парных сравнений был выбран… |
…параметр, стоящий на первом месте в диаграмме предпочтений рангов. |
|
Наиболее предпочтительным параметром при реализации метода предпочтений был выбран… |
…параметр, имеющий наивысший ранг. |
|
Наибольший ранг присваивается… |
…наиболее предпочтительному параметру. |
.
5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЛЕКСА
.1 Алгоритм решения задачи
В ходе проектирования рассматриваемого комплекса была разработана
структурная схема программного обеспечения комплекса лабораторных работ по
методам обработки экспертной информации. Схема представлена на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 - Структурная схема программного обеспечения комплекса
Схема состоит из 7 модулей, модуля формирования отчетов и базы данных. Для разграничения доступа используется модуль авторизации. После прохождения авторизации студент получает доступ к комплексу. Функции предоставляемы для студента и для преподавателя различны.
Модуль студента имеет следующие подмодули: модуль лабораторных работ и информационный модуль. Из модуля выполнения лабораторных работ студент может получить доступ к модулю формирования отчетов.
Преподаватель имеет доступ к модулю оценивания и администрирования, а также к информационному модулю. Из информационного модуля преподаватель может получить доступ к модулю генерации отчетов.
При разработке лабораторных работ, входящих в состав комплекса, использовались следующие алгоритмы обработки экспертной информации: методом априорного ранжирования, методом парного сравнения и метод предпочтений.
Во второй лабораторной работе студент знакомиться с методом парного
сравнения и методом предпочтений. Алгоритмы, реализуемые во второй лабораторной
работе, представлены на рисунке 5.2
Рисунок 5.2 - Алгоритм обработки экспертной информации а) методом парного
сравнения и б) методом предпочтений
Алгоритм выполнения обработки экспертной информации методом априорного
ранжирования представлен на рисунке 5.3.
Рисунок 5.3 - Алгоритм обработки экспертной информации методом ранжирования
5.2.1 Структурное тестирование
При структурном тестировании программы воспользуемся способом
тестирования базового пути [17]. Для этого возьмем одну процедур, разработанной
в комплексе. Данная процедура реализует нормирование - один из первых этапов
методик ранжирования. Процедура представлена в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Процедура, используемая в структурном тестировании.
|
№ п.п. |
Текст процедуры |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |
procedure Tl_1_4.BitBtn2Click(Sender: TObject); var i,j,jj,n1,n,j1,count,pp: integer; nn,sum,sum_p:real; p,p1:array[1..20]of integer; sort,sort1:array[1..20]of real; povt:array[0..1,0..10] of integer; begin for jj := 0 to task_4.rowCount-1 do begin for i := 1 to task_4.ColCount do begin if task_4.Cells[i-1,jj]<>'' then try sort[i]:=strtofloat(task_4.Cells[i-1,jj]) except sort[i]:=-1; p[i]:=i; end; for i := 1 to task_4.ColCount-1 do ///cортировка for j := 1 to task_4.ColCount-i do begin if sort[j] > sort[j+1] then begin pp:=p[j]; p[j]:=p[j+1]; p[j+1]:=pp; nn := sort[j]; sort[j] := sort[j+1]; sort[j+1] := nn end; end; n:=1; n1:=0; sum:=0; sum_p:=0; for i := 1 to task_4.ColCount do begin if sort[i]=sort[i+1] then n:=n+1 else begin for j:=i+1 to task_4.ColCount do /////сдвиг при повторе sort[j]:=sort[j]+n-1; if n>1 then begin sum:=0; for j :=i downto i-n+1 do begin ////перерасчет повторов sum:=sum+(j); end; sum_p:=sum/n; for j :=i downto i-n+1 do begin ////замена повторов sort[j]:=sum_p; end; end; n:=1; n1:=n1+1; end; end; |
Рисунок 5.4 - Потоковый граф программы
Цикломатическая сложность рассчитывается тремя способами.
(G)=R=12,(G)=E-N+2=44-34+2=12,(G)=p+1=11+1=12,
где R=10 -количество регионов графа, E=40 - количество дуг, N=32 - количество узлов графа, p=9 -количество предикатных узлов.
Перечислим некоторые независимые маршруты:
)1-2-33-34
)1-2-3-9-14-16-31-32-2-33
)1-2-3-4-5-7-8-3-9-14-16-31-32-2-33
) 1-2-3-4-6-7-8-3-9-14-16-31-32-2-33
) 1-2-3-4-6-7-8-3-9-10-11-10-13-10-14-16-31-32-2-33
) 1-2-3-4-6-7-8-3-9-10-11-12-10-13-10-14-16-31-32-2-33
) 1-2-3-4-6-7-8-3-9-10-11-12-10-13-10-14-16-17-19-20-21-22-24-25-24-26-27-28-29-28-30-16-31-32-2-33-34
Приведем основные тестовые варианты:
ТВ1:
ИД: task_4=(1; 2; 3; 4; 5);
ОЖ.РЕЗ.: st1=(1; 2; 3; 4; 5).
ТВ2:
ИД: task_4=((1; 2; 3),(2; 1; 2),(1; 1; 1));
ОЖ.РЕЗ.: st1=((1; 2; 3),(2.5; 1; 2.5),(2; 2; 2));
ТВ3:
ИД: task_4=((1; 2; 3),(2; 1;2),(1; 1; 1));
ОЖ.РЕЗ.: st1=((1; 2; 3),(2.5; 1; 2.5),(2; 2; 2));
ТВ4: ИД: task_4=((1; 2; 3; 1),(2; 1; 2; 1));
ОЖ.РЕЗ.: st1=((1.5; 3; 4; 1.5),(3.5;1.5; 3.5; 1.5));
5.2.2 Функциональное тестирование
Опишем функциональное тестирование с помощью метода эквивалентных
разбиений. Представим классы эквивалентности в таблице 5.2.