Метод аддитивной оптимизации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Постановка задачи

Разработать программу, предназначенную для определения оптимального автомобиля в «ООКПГВВ» при помощи метода аддитивной оптимизации.

К основным характеристикам функциональных задач, уточняемых, в процессе формализованной постановки относится:

1) целью является создание программы для определения наиболее эффективного автомобиля;

2) условия решения задачи с использованием средств вычислительной техники:

- монитор LG Flatron EZ T710PH (1600x1200-68Гц, 0.20, ТСО*03)

- процессор Athlon-XP 1900+ (PALOMINO) Socket A 266MHz

- оперативная память DDRDIMM 256 mb (Hyunday-Hynix) PC 2700,33MHz

- видеокарта AGP 64mb NVidia GeForce 4 Mx-440 SE DDR TV-out

- винчестер IDE 80gb Seagate Barracuda V 7200rpm UDMA100

- звуковая карта Realtek AC 97 Audio

- материнская плата Gigabyte GA-7VAC

- дисковод CD-ROM 52-x Acer

- флоппи-дисковод FDD 3.5” 1,44mb NEC

- колонки Genius SP- MO6/G-06/K-06 (PMPO-120w)

- комплект Genius клавиатура KB10X + мышь NetScroli+PS/2

- операционная система Microsoft Windows XP Professional

3) содержание функций обработки информации. По введённым данным будет производиться расчёт задачи, также эти данные сохраняются в файл и при запуске программы происходит чтение данных из файла;

4) требование к периодичности. Программа будет выполняться периодично по мере поступления новых заказов на сравнение автомобилей;

5) ограничение по срокам и точности выходной информации. Печать результатов производиться сразу после нажатия на кнопку «Печать»;

6) состав и форма представление выходной информации. Результаты решения можно просмотреть на мониторе, а также можно распечатать. Выходной информацией является распечатка решения задачи, а также бланк, с указанием Ф.И.О. заказчика на решение задачи и результата задачи;

7) входная информация. Данные об автомобилях: название, мощность, расход топлива, кол-во посадочных мест и максимальная скорость;

8) пользователями программы являются сотрудники информационного отдела «ООКПГВВ».

1.1 Требования к системе

Данная программа разрабатывалась в среде Windows ХР, поэтому для работы с программой необходимо наличие этой версии или версий 2000, Ме и NT.

ОС Windows XP разработана на ядре NT, обеспечивает большое количество возможностей и удобств для пользователей и программистов. Широчайшее распространение Windows сделала её фактически стандартом для IBM PC-совместимых компьютеров. Windows обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами, дисками и т.д., и представляет новые возможности для запускаемых в среде Windows программ. Разумеется, для использования этих возможностей программы должны быть спроектированы по требованиям Windows. Эта ОС предоставляет программистам все необходимые средства для создания пользовательского интерфейса. Вследствие этого пользовательский интерфейс Windows-программ в значительной степени унифицирован, и пользователям не требуется изучать для каждой программы новые принципы организации взаимодействия с этой программой. Многозадачность Windows обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких программ и переключения с одной программы на другую.

Для оформления отчёта использовалась одна из прикладных программ Windows-Word. Текстовый редактор Word выполняет все основные функции по оформлению текстов, в несколько колонок, обеспечивает вставку рисунков, создание таблиц, автоматическое создание предметных указателей и оглавлений, предоставляет пользователю развитые средства печати, содержит программу контролёра орфографии, предлагает огромный набор шрифтов, имеет возможность оформления текста, что позволяет оформить документ качественно и красиво.

1.2 Требования к структуре системы

Данный программный продукт разрабатывался на персональном компьютере со следующей структурой системы:

- Windows 2000 ХР ;

- среда программирования Delphi 6.0;

- Microsoft Word;

- Paint.

Для запуска программ необходимо наличие на компьютере только OC Windows.

1.3 Требования к функциям, выполняемым системой

Все функции, выполняемые системой, будут реализовываться с помощью меню. Пользователь должен выбрать пункт, соответствующий производимой операции, а автоматизированная система активизирует окно формирования того или иного документа.

Данная программа будет выполнять следующий перечень функций:

- ввод данных и редактирование;

- сохранение результата решения задачи в файл;

- вывод результата на печать;

- надежность системы;

- удобный пользовательский интерфейс.

То есть система должна поддерживать корректную и безошибочную работу своих функций.

1.4 Требования к программно-аппаратному обеспечению

Программное обеспечение программы должно удовлетворять следующим требованиям:

- возможность экономично и целесообразно использовать предоставляемую память;

- включать в себя проверку целостности данных;

- при возникновении ошибок выдавать сообщения, отражающие суть ошибок, облегчающее их исправление.

Для корректной работы с программным продуктом необходимо наличие следующих минимальных конфигураций аппаратного окружения:

- операционная система Windows 98, Me, NT, 2000, XP;

- ОЗУ 16 Mb и выше;

- Видеокарта, поддерживающая режим 800*600 (16bit) и выше;

- не менее 70 Mb свободного пространства на жестком диске;

- процессор Pentium II и выше;

- клавиатура, мышь;

- принтер.

1.5 Требования к техническому обеспечению

Для использования данного программного продукта необходимо следующее техническое обеспечение:

- процессор -300Mhz;

- ОЗУ - 64 Mb;

- видеокарта - 16Mb;

- HDD - 2 Gb;

- монитор;

- CD-ROM, мышь, клавиатура.

1.6 Требования к эргономике и технической эстетике интерфейса

Эргономика - наука, изучающая взаимодействия человека и машины (в нашем случае - компьютера). Очень важно, чтобы человек работая на компьютере, получал удовольствие. Одной из важнейших причин того, что пользователь быстро устаёт, является неправильно разработанный интерфейс. Интерфейс в первую очередь должен быть удобным, точным и понятным не только для программиста, но и для пользователя, не имеющего большого опыта работы на компьютере. Немаловажной является и правильная подборка цветов - важно чтобы человек не напрягался, работая с программой.

Эргономика -- научно-прикладная дисциплина, занимающаяся изучением и созданием эффективных систем, управляемых человеком. Эргономика изучает движение человека в процессе производственной деятельности, затраты его энергии, производительность и интенсивность при конкретных видах работ.

Интерфейс пользователя должен соответствовать стандартному виду всплывающего иерархического меню, а интерфейс пользователя, разработанный в Delphi должен быть модификацией стандартного компонента MainMenu. В соответствии с устоявшимся стандартом использования меню, навигация по нему должна осуществляться мышью.

Графический интерфейс пользователя является обязательным компонентом программного продукта. Стандартный графический интерфейс должен содержать привычные и понятные пользователю пункты меню, соответствующие функциям обработки и расположенные в естественной последовательности, а также ориентироваться на конечного пользователя.

Данная программа имеет приятный интерфейс, который не заставляет пользователя напрягать глаза. В основном в программе присутствуют белый, зелёный и различные оттенки этих цветов, которые и играют важную роль в интерфейсе. На главной форме присутствуют три кнопки: задача, помощь и выход, осуществляющие основные функции в программе. В программе присутствуют подсказки, которые появляются при наведении на кнопки. Также присутствует справка к программе. Вообщем работать с программой сможет даже простой пользователь.

1.7 Требования к надежности и хранению информации

При неадекватных действиях пользователя программа не должна приостанавливать работу, а соответствующим образом обрабатывать эти действия, поддерживать нормальный и корректный ход программы. Пользователь должен работать только с активным окном и, только закрыв его, он может перейти к работе с предыдущим окном.

Все устройства на ПК, где осуществляется функционирование программного продукта, должны находиться в рабочем состоянии и не должны иметь каких-либо физических изломов либо логических ошибок. Должны быть правильно установлены соответствующие драйвера для всех устройств, входящих в состав компьютера. Поддержание функций операционной системы, где работает программный продукт. Проверка правильности вводимых и выводимых данных.

При соблюдении всех этих требований гарантирована безотказная и корректная работа программы.

Создаваемый программный продукт можно хранить и транспортировать на любом, удобном для пользователя носителе информации.

Программа занимает объем памяти в размере 5,25 Mb, а так как объем дискеты составляет 1,44 Мb, следовательно, программу можно хранить либо на трех дискетах, либо в архиве, который занимает около 1,39 Mb. Но так как 3.5 дюймовая дискета не является надежным, 100 % носителем, то лучше резервную копию данной программы записать на CD-R или CD-RW. А лучше всего хранить резервную копию на жёстком диске.

2. Основная часть

2.1 Математическая модель

Основные понятия теории принятия решений

Классические задачи линейного программирования формулировались и решались предположения наличия полной информации. Их можно отнести к совокупности задач принятия решения в условиях определённости.

В реальных экономических условиях приходиться решать отдельные задачи при ограниченности, не точности исходной информации.

Теория принятия решений исследует два крайних случая:

1) В условия полной определённости, когда информация о функционировании системы известна полностью;

2) В реальных экономических условиях, необходимо выполнять решение с учётом дополнительных факторов, которые принято называть неопределённостью.

Определение: Под неопределенностью следует понимать отсутствие, недостаточность информации об объекте, процессе, явлении или неуверенности достоверности информации.

Неопределённость обуславливает появление ситуации, не имеющей однозначного решения. Среди данных ситуаций особое место занимает риск.

Определение: Под ситуацией риска понимают такое сочетание различных обстоятельств и условий, которые создают обстановку того или иного вида деятельности, таким образом определённость, неопределённость, риск основные направления для исследования теории принятия решений.

С точки зрения полноты исходных данных определённость и неопределённость представляет 2 крайних случая, а риск определяет промежуточную ситуацию, в которой приходиться принимать решение.

Определение: Теория изучения конфликтных ситуаций, игровых моделей и определение степени выигрыша или проигрыша называют теорией игр.

Принятие решения в условиях определённости

Математические модели исследуемых явлений могут быть заданы в виде таблицы, элементами которой являются значения частичных критериев и эффективности функционирования системы.

Определение: Задачи, в которых рассматриваются несколько целевых функций, называют многокритериальными задачами.

Существуют специальные методы решения многокритериальных задач:

1) Метод аддитивной оптимизации;

2) Метод многоцелевой оптимизации.

2.2 Метод решения задачи

Метод аддитивной оптимизации

Суть данного метода состоит в построении функций F_i, которые будут монотонно зависеть от показателей a_ij

Общий вид целевые функции имеют следующий:

n

F_i( a_ij)= У л * a_ij , где (1)

j=1

л_j - вес каждого критерия

a_ij - коэффициенты частичных критериев

Сумма весов ровна 1;

n

У л_j=1, л_j > 0 (2)

j=1

Рассмотрим изучение реальной системы на примере:

Задача: Госпиталю необходимо выбрать наиболее эффективный автомобиль по различным критериям. Вся информация об автомобилях представлена в виде таблицы.

Таблица 1 - таблица «автомобили», с указанием характеристик автомобилей

Автомобиль	Мощность (л/с)	Кол-во посадочных мест (шт)	Максимальная скорость (км/ч)	Расход бензина (л)
ГАЗ 33505	102	8	200	16
ГАЗ 33443	96	6	180	14
УАЗ 545	88	4	160	18
MERSEDES ML-320	130	12	220	14
ГАЗ 33503 (реанимация)	98	8	180	16
ГАЗ 33503 (стационар)	98	4	180	16
ГАЗ 3360 (реанимация)	94	6	200	12
HYINDAI H100	122	6	220	12
Коэффициенты	0,1	0,5	0,1	0,3

Так как все критерии неоднородные данная задача решается при помощи алгоритма нормализации критериев.

Алгоритм нормализации критериев

1) Определяем максимум по столбцам каждого критерия, который обозначается a_j⁺ = max a_ij; i=1,m j=1,n

a₁⁺-130; a₂⁺-12; a₃⁺-220; a₄⁺-18;

2) Все рассматриваемые критерии разбивают на две группы:

Первая группа - те критерии, которые необходимо в задаче максимизировать.

Вторая группа - те критерии, которые необходимо минимизировать.

a₁⁺; a₂⁺; a₄⁺; - максимизируются

a₃⁺; - минимизируются

3) Если функция целей строится на максимум, то в соответствии с принципом максимальной эффективности нормализованные критерии будут вычисляться по формуле:

a^{^}_ij=a_ij/a_j⁺ ; j=1,L (3)

Если функция целей строиться на минимум, то в соответствии с принципом минимальной потери, нормализованные критерия вычисляются по формуле:

a^{^}_ij=1-(a_ij/a_j⁺) ; j=L+1,n (4)

j=1

a^₁₁=102/130=0,78; a^₂₁=96/130=0,74; a^₃₁=88/130=0,68; a^₄₁=130/130=1;

a^₅₁=98/130=0,75; a^₆₁=98/130=0,75; a^₇₁=94/130=0,72;

a^₈₁=122/130=0,94;

j=2

a^₁₂=8/12=0,67; a^₂₂=6/12=0,5; a^₃₂=4/12=0,33; a^₄₂=12/12=1; a^₅₂=8/12=0,67;

a^₆₂=4/12=0,33; a^₇₂=6/12=0,5; a^₈₂=6/12=0,5;

j=3

a^₁₃=1-(200/220)=0,09; a^₂₃=1-(180/220)=0,18; a^₃₃=1-(160/220)=0,27;

a^₄₃=1-(220/220)=0; a^₅₃=1-(180/220)=0,18; a^₆₃=1-(180/220)=0,18;

a^₇₃=1-(200/220)=0,09; a^₈₃=1-(220/220)=0;

j=4

a^₁₄=16/18=0,89; a^₂₄=14/18=0,78; a^₃₄=18/18=1; a^₄₄=14/18=0,78;

a^₅₄=16/18=0,89; a^₆₄=16/18=0,89; a^₇₄=12/18=0,67; a^₈₄=12/18=0,67;

4) Построить функции F_i вида

n

F_i= У л_j * a^{^}_ij >max (min) (5)

j=1

F₁=0,1*0,78+0,5*0,67+0,1*0,09+0,3*0,89=0,709

F₂=0,1*0,74+0,5*0,5+0,1*0,18+0,3*0,78=0,576

F₃=0,1*0,68+0,5*0,33+0,1*0,27+0,3*1=0,56

F₄=0,1*1+0,5*1+0,1*0+0,3*0,78=0,834

F₅=0,1*0,75+0,5*0,67+0,1*0,18+0,3*0,89=0,695

F₆=0,1*0,75+0,5*0,33+0,1*0,18+0,3*0,89=0,687

F₇=0,1*0,72+0,5*0,5+0,1*0,09+0,3*0,67=0,613

F₈=0,1*0,94+0,5*0,5+0,1*0+0,3*0,67=0,545

5) Выбираем из полученных F_i максимальное - это и будет решением задачи

F₄=0,834

Ответ: 4 автомобиль (MERSEDES ML-320) является наиболее эффективным.

2.3 Структурная схема программы

Структурная схема программы показана на рисунке 1



Рисунок 1 - Структурная схема программы

2.4 Схема взаимодействия модулей

Схема взаимодействия модулей программы показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема взаимодействия модулей

3. Руководство программисту

Данная программа написана в среде визуального программирования Delphi6.

Создаваемое в среде Delphi приложение состоит из нескольких элементов, объединенных в проект. В состав проекта входят следующие элементы (в скобках указаны расширения имен файлов):

1) код проекта (dpr). Является центральным файлом проекта и представляет собой собственно программу. Имя проекта (программы) совпадает с именем файла проекта и указывается при сохранении этого файла на диске, первоначально это имя Project1;

2) описания форм (dfm). Эти файлы автоматически создаются для каждой формы. Файлы описания форм являются ресурсом Delphi и содержат характеристики форм и их компонентов;

3) модули и модули форм (pas). Файл модуля формы содержит описание класса формы. Кроме модулей в составе форм, при программировании можно использовать и отдельные модули, не связанные с какой-либо формой. Они оформляются по обычным правилам языка Object Pascal и сохраняются в отдельных файлах. Для подключения модуля его имя указывается в разделе uses того модуля или проекта, который использует средства этого модуля.

4) параметры проекта (dof). Параметры из страниц Compiler и Linker вносятся в файл параметров проекта. Этот файл представляет собой текстовый файл, в котором построчно записаны параметры и их значения;

5) параметры среды (cfg);

6) описания ресурсов (res). При первом сохранении проекта автоматически создается файл ресурсов с именем файла проекта. Файл ресурсов может содержать: значки, растровые изображения, курсоры.

Кроме приведенных файлов, автоматически могут создаваться и другие файлы, например, резервные копии файлов: ~dp - для файлов с расширением dpr; ~pa -для файлов с расширением pas.

Главным модулем программы является модуль «Unit1», в котором находится меню программы.

Модуль Unit2 - это модуль, в котором осуществляется ввод данных, решение задачи, а также сохранение данных. Также отображает таблицу с данными.

Модуль Unit3 - модуль, в котором находится окно справка. Позволяется выбрать интересующую вас информацию о программе

Модуль Unit4 - это модуль, отображающий информацию об авторе данного программного продукта.

Модуль Unit5 - это модуль, отображающий информацию о данном программном продукте.

Модуль Unit6 - это модуль, предназначенный для добавления данных в таблицу, которая отображена в Unit2.

Модуль Unit7 - это модуль, в котором отображается подробное решение задачи, в этом модуле можно отправить на печать результаты решения, а также бланк.

Модуль Unit8 - это модуль, при помощи которого происходит печать решения задачи.

Модуль Unit9 - это модуль, в котором происходит печать бланка на решение.

Модуль Unit10 - это модуль, в котором происходит оформление бланка перед печатью.

4. Руководство пользователю

Для работы конечного пользователя с программой «МАО» он не обязательно должен быть специалистом в области программирования. Для работы с приложением необходимы первоначальные навыки работы с персональным компьютером.

4.1 Общие сведения

Для запуска программы необходимо запустить файл MAO.exe. После запуска на экране появляется главное окно, на котором отображено меню: «Задача», «Помощь» и «Выход».

Для начала решение задачи необходимо выбрать меню «Задача». На экране появляется окно «Решение задач методом аддитивной оптимизации», на которой отображена таблица «Автомобили», кнопки «Решить», «Добавить» и «Удалить». Кнопка «Добавить» служит для добавления данных в таблицу, которая будет решаться. После ввода данные об автомобиле сохраняются в файл. Кнопка «Удалить» позволяет удалить выбранный вами автомобиль из таблицы и из файла. Для решения задачи необходимо сначала ввести весовые коэффициенты, сумма которых должна ровняться единице, затем нажать на кнопку «Решить». На экране появляется окно «Подробное решение задачи», в котором отображается подробное решение задачи данным методом. Также в этом окне присутствуют две кнопки «Печатать решение» и «Печатать бланк». Кнопка «Печатать решение» позволяет распечатать решение задачи, кнопка «печатать бланк» предназначена для распечатки бланка на решение задачи. Следует указать ФИО заказчика на решение и нажать на кнопку «Решить».

Для просмотра информации о программе, об авторе данной, посмотреть справку по работе с программой и описание метода решения, его алгоритм следует выбрать меню «Помощь» на главной форме. После нажатия открывается окно «Помощь», в котором можно выбрать интересующую вас информацию из списка.

Для завершения работы программы следует нажать «Выход» на главном окне программы, после нажатия появляется запрос, следует выбрать «ОК».

В данном программном продукте присутствуют проверки и подсказки, поэтому пользователю будет просто разобраться в работе с данной программой.

4.2 Работа с помощью

Справка предназначена для обучения пользователя основным навыкам работы с программой. Справка удобна для использования, так как она представлена в виде документа формата html.

Программа содержит два вида помощи пользователю:

1) Файл справки - для того, чтобы открыть файл справки, необходимо выбрать пункт меню «Помощь - Справка». Открывается страничка, в которой можно просмотреть помощь по программе, описание меню и краткую информацию о предприятии.

2) Пункт меню «Метод решения» - предназначена для получения справки об основных понятиях теории, справку и алгоритм по методу «Аддитивной оптимизации»

4.3 Наиболее вероятные ошибки

При разработке программы возникали ошибки:

1) Синтаксические ошибки вызываются нарушением синтаксиса языка, они выявляются и устраняются при компиляции программы.

2) Логические ошибки являются следствием реализации неправильного алгоритма и проявляются при выполнении программы.

3) Динамические ошибки возникают при выполнении программы и являются следствием неправильной работы инструкции, процедур, функций или методов программы, а также операционной системы.

Также в программе присутствуют проверки, при невыполнении которых могут возникнуть следующие ошибки:

Рисунок 3 - Ошибка ввода

Ошибка, возникающая при нажатии на кнопку «Решить», если введены не все весовые коэффициенты. Для устранения ошибки необходимо ввести все 4 весовых коэффициентов.

Рисунок 4 - Ошибка ввода

Ошибка, возникающая при нажатии на кнопку «Решить», сумма введенных весовых коэффициентов неравна 1. Для устранения ошибки необходимо ввести все весовые коэффициентов такие, чтобы их сумма бала равна 1.

Рисунок 4 - Ошибка ввода

Ошибка, возникающая при нажатии на кнопку «Добавить», если заполнены не все поля. Для устранения ошибки необходимо заполнить все поля с характеристиками автомобиля.

Рисунок 5 - Ошибка ввода

Ошибка, возникающая при нажатии на кнопку «Печатать бланк», если заполнены не все поля. Для устранения ошибки необходимо заполнить все поля, т.е. ФИО заказчика.

Также присутствуют информационные подсказки:

Рисунок 6 - подтверждение об удалении

Данное сообщение появляется при нажатии кнопки «Удалить», при нажатии «ОК» будут удалены данные выбранного автомобиля.

Рисунок 7 - подтверждение о завершении работы программы

Данное сообщение появляется при нажатии кнопки «Выход», при нажатии «ОК» программа завершит свою работу и будет закрыта.

программа аддитивная оптимизация интерфейс

Заключение

Данный курсовой проект представляет собой программную реализацию метода аддитивной оптимизации и позволил более широко изучить данный метод решения задач.

При разработке программного продукта научился реализовывать алгоритм метода «аддитивной оптимизации» в среде программирования Delphi 6.0. Более близко познакомился с возможностями Delphi при разработке данного программного продукта и закрепил навыки программирования полученные ранее

Размещено на Allbest.ru