ВВЕДЕНИЕ 3
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НА РАЗРАБОТКУ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО СРЕДСТВА ИНТЕРПОЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ
5
1.1 Задача интерполяции и методы её решения 5
1.2 Обзор существующих программных средств 16
1.3 Требования к инструментальному средству 17
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО
СРЕДСТВА ИНТЕРПОЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ 22
2.1 Обзор и анализ инструментальных средств поддержки 22
2.2 Реализация алгоритмов интерполяции 25
2.3 Модульная структура инструментального средства
интерполирования функций 34
2.4 Разработка инструментального средства интерполирования
функций 36
2.4.1 Разработка интерфейса программы 36
2.4.2 Разработка алгоритма головной программы 39
3. ИСПЫТАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО СРЕДСТВА 41
3.1 Программа и методика испытаний 41
3.2 Проведение испытаний 42
3.3 Тестовые данные 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58
ПРИЛОЖЕНИЕ 60
В реальной жизни очень часто приходится решать задачи интерполяции функций. Решение данной задачи весьма востребовано.
Интерполяция применяется в различных областях, например:
• интерполяция поверхности осадков в метеорологии;
• интерполяция поверхности высот в геологии;
• интерполяция поверхности распределения в медицине;
• вычисление уклонов и экспозиции склонов в строительстве;
• проведение баллистической экспертизы в криминалистике.
Существует множество методов решения этой задачи, которые отличают точностью, видом графика и так далее. Причем не существует идеального метода. Существует множество методов и выбор метода зависит от специфики решаемой конкретной задачи, поэтому, возникает необходимость в создании инструментального средства, которое реализует как можно больше существующих методов, предоставляющий пользователю простой и удобный интерфейс для решения задачи. На данный момент уже есть определенные разработки в области программных средств такого типа, но все они не являются законченными, или вовсе закрыты. Поэтому создание приложения, которое будет обладать функционалом, пусть и узкоспециализированным, но полным в этой области, довольно актуально.
Для решения задач интерполяции разработан ряд инструментальных средств, таких как MathCAD, MATLAB, - универсальные математические пакеты, которые поддерживают и другие методы. Чтобы ими пользоваться нужно иметь представления о методах, способах ведения. Например, в MATLAB приходится самостоятельно писать формулы с использованием встроенного языка. Поэтому становится актуальным создание инструментального средства, которым сможет пользоваться специалист своей предметной области.
Целью работы является разработка инструментального средства, которое будет обладать способностью интерполирования функции различными видами интерполяции, а также, - построения графиков на основании заданного массива точек.
Задачи:
1. Провести обзор существующих методов решения задач интерполяции.
2. Провести обзор существующих инструментальных средств и программ для решения задач интерполяции.
3. Сформулировать требования к инструментальному средству.
4. Реализовать алгоритмы интерполяции.
5. Разработать интерфейс инструментального средства.
6. Разработать программное обеспечение.
7. Провести испытания программного обеспечения.
При разработке должны быть учтены следующие требования: малая стоимость приложения или его бесплатность; дружелюбный для пользователя интерфейс; возможность легко освоить интерфейс программы; минимальные технические требования, позволяющие запустить приложение на устаревших ПК. Также, программа должна оперативно выполнять вычисления, выбранные пользователем, информировать о неправильно введенных данных или исправлять их.
В первой главе ВКР приведены теоретические сведения о методах решения задач интерполирования функций, также представлены требования к инструментальному средству.
Во второй главе происходит реализация алгоритмов интерполяции и разработка интерфейса приложения.
В третьей главе проводится тестирование инструментального средства.
Выпускная квалификационная работа состоит из 58 страниц, 35 рисунков, 11 таблиц и приложения включающего 15 страниц.
В ходе работы были выполненные поставленные цели и задачи:
• был проведен обзор существующих методов решения задач интерполяции и существующих инструментальных средств для их решения, выводом которого стало отсутствие таковых в бюджетном секторе;
• были реализованы алгоритмы интерполяции, а также, функциональный алгоритм программы;
• был разработан интерфейс приложения и его исходный код.
Результатом работы является разработанное приложение, способное осуществлять интерполяцию различными видами. Оно не является совершенным в плане функционала, но базовые функции выполняет.
На данном этапе приложение умеет выполнять 10 видов интерполяции, что и являлось изначальной целью работы. Исходя из затраченных усилий на разработку программы, можно сказать, что экономическая составляющая проекта себя полностью оправдала, так как затрат получилось намного меньше, чем, например, если бы приобретался уже готовый продукт.
Также, стоит отметить, простоту интерфейса разработанного приложения: пользователю необходимо ввести лишь несколько значений и нажать на несколько кнопок, что упрощает, а, соответственно, ускоряет его работу.
По итогам тестирования разработанного инструментально средства, можно сделать следующий вывод - приложение полностью удовлетворяет всем требования, предъявленным к нему на этапе постановки задачи.
