Міністерство освіти і науки

уНІВЕРСИТЕТ МИТНОЇ СПРАВИ ТА ФІНАНСІВ

Факультет: «Інформаційних та транспортних систем і технологій»

(назва факультету)

Кафедра: «Інформаційних систем та технологій»

(повна назва кафедри)

Пояснювальна записка

до дипломної роботи

Бакалавр

(освітньо-кваліфікаційний рівень)

на тему: «Розробка навчального програмного забезпечення для побудови парних лінійних і квадратичних регресійних моделей з можливістю проведення кореляційно-регресійного аналізу»

Виконав: курсант групи К11-1

Напрямок: «6.050101»

Комп’ютерні науки

(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)

Левандовський А.С.

(прізвище та ініціали)

Керівник Акуловський В.Г.

(прізвище та ініціали)

2015 року

MIHICTEPCTBO ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

уНІВЕРСИТЕТ МИТНОЇ СПРАВИ ТА ФІНАНСІВ

Факультет: Інформаційних і транспортних систем та технологій

Кафедра: Інформаційних систем та технологій

Освітньо-кваліфікаційний рівень: Бакалавр

Спеціальність: «6.050101» Комп’ютерні науки

(шифр і назва)

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

д.т.н., професор Мороз Б.І.

“______” _____________20_____року

3АВДАННЯ

на дипломну роботу бакалавра

Левандовського Антона Сергійовича

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема роботи: Розробка навчального програмного забезпечення для побудови парних лінійних і квадратичних регресійних моделей з можливістю проведення кореляційно-регресійного аналізу.

затверджена наказом по університету від «___»___20__р. №

Tepмін здачі студентом закінченої роботи 20 травня 2015р.

2. Строк подання студентом роботи 31.05.15

3. Вихідні дані до роботи програмне забезпечення

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які розробляються) Опис предметної області, опис використовуваного програмного забезпечення, основні рішення з реалізації програми в цілому та її компонентів.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! . 6. Консультанти проекту (робота), з вказівкою розділів роботи, які до них відносяться

Розділ	Консультант	Підпис, дата
		Завдання видав	Завдання прийняв
Опис предметної області і напрямків дослідження	Акуловський В.Г
Основні рішення з реалізації програми в цілому та її компонентів	Акуловський В.Г

7. Дата видачі завдання_______________________________________________

Керівник _______________________

(підпис)

Завдання прийняв до виконання _______________________

(підпис)

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№ п/п	Найменування етапів дипломного проекту (роботи)	Строк виконання етапів проекту(роботи)	Примітки
1.	Затвердження теми роботи	4.03.15
2.	Вивчення та аналіз завдання	4.03.15
3.	Розробка архітектури та загальної структури системи	14.03.15
4.	Розробка структур окремих підсистем	24.03.15
5.	Програмна реалізація системи	26.04.15
6.	Оформлення пояснювальної записки	14.05.15
7.	Захист програмного продукту	16.05.15
8.	Передзахист	1.06.15
9.	Захист

Студент-дипломник ____________________________Левандовський А.С.

Керівник роботи ________________________________Акуловський В.Г.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

ПЗ – програмне забезпечення;

ОС – операційна система;

КРА – кореляційно-регресійний аналіз;

ІК – інтерфейс користувача;

ЛОМ – локальна обчислювальна мережа;

ООП – об’єктно-оріентоване програмування;

ПЗ – програмне забезпечення;

ПС – персональна станція;

СУБД – система управління базами даних.

ВК – відділ кадрів

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка дипломної роботи складається зі !! сторінок., !! рисунка, !1 таблиць, !! джерел.

В дипломній роботі розроблене навчальне програмне забезпечення для побудови парних лінійних і квадратичних регресійних моделей з можливістю проведення кореляційно-регресійного аналізу.

Об’єктом дослідження є програмне забезпечення для КРА статистичних даних.

Предметом дослідження стала автоматизація процесу навчання основам КРА та створення програмного забезпечення для навчання основам КРА.

Метою дипломної роботи бакалавра є створення програмного забезпечення, яке буде автоматизувати процес навчання основам КРА, враховуючи специфіку предметної області та низький рівень навиків роботи з програмами для КРА користувачів ПЗ, на основі інформації про методи та алгоритми КРА, та надавати інформаційну допомогу щодо термінології області дослідження та алгоритмів роботи з ПЗ.

Областю застосування програмного забезпечення є навчальні заклади, що орієнтовані на виховання кадрів для роботи в області статистичного аналізу даних. Ефективність розробленого програмного забезпечення залежить від частоти та сфери використання роозробленого ПЗ отримується завдяки економії часу на навчання основам КРА, підвищення ефективності та швидкості засвоєння та вивчення методів і теоретичних знань в області КРА статистичних даних.

Програмне забезпечення, що розробляється може буде впроваджене в будь-якому навчальному закладі, а також дає змогу для доповнення та розробки нових функціональних можливостей ПЗ за рахунок додавання програмних модулів.

Саме тому об’єктом дослідження дипломної роботи є програмне забезпечення для КРА статистичних даних. Призначенням даного ПЗ є швидке опанування основ та теоретичних знань в області КРА.

В першому розділі розглянуті опис предметної області і напрямку дослідження при розробці ПЗ.

В другому розділі описуються програмні продукти та засоби, що використані для створення описаного програмного забезпечення.

В третьому розділі описані основні рішення з реалізації програмного забезепечення в цілому та його компонентів.

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………….

1. ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ І НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕННЯ………

   1. Аналіз та характеристика об’єкта проектування……………………….

   2. Постановка задачі…………………………………………………………

   3. Аналіз програмного забезпечення для вирішення поставленої задачі..

   4. Вирішення поставленої задачі……………………………………………

1.4.1 Вхідні дані……………………………………………………………

1.4.2 Обробка даних……………………………………………………….

1.4.3 Вихідні дані …………………………………………………………

2. ОПИС ВИКОРИСТОВУВАНОГО ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ…

2.1 Програмне забезпечення для розробки програмного модуля………….

2.2 Додаткові пакети для забезпечення роботи програми…………………..

2.3 Програмне забезпечення для проектування системи…………………..

3. ОСНОВНІ РІШЕННЯ З РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОГРАМИ В ЦІЛОМУ ТА ЇЇ КОМПОНЕНТІВ………………………………………………………………………

3.1 Технічне завдання…………………………………………………………..

3.1.1 Загальні положення……………………………………………………

3.1.2 Цілі проекту……………………………………………………………

3.1.3 Функціональні вимоги……………………………………………….

3.1.4 Спеціальні вимоги…………………………………………………….

3.1.5 Системні вимоги……………………………………………………….

3.1.6 Вимоги до інтерфейсу користувача…………………………………

3.2 Алгоритм роботи програми………………………………………………..

3.3 Структура програмного продукту ………………………………………...

3.4 Інтерфейс програми………………………………………………………...

3.5 Інструкція роботи користувача з системою……………………………..

ВИСНОВКИ …………………………………………………………………………..

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………………………...

ДОДАТОК А…………………………………………………………………………..

ДОДАТОК B…………………………………………………………………………..

ВСТУП

У дипломній роботі бакалавра розробляється навчальне програмне забезпечення для побудови парних лінійних і квадратичних регресійних моделей з можливістю проведення кореляційно-регресійного аналізу.

Актуальність роботи обумовлена тим, що навчання основам побудови та аналізу регресійних моделей може бути прискорене за допомогою спеціального програмного забезпечення. Існуюче ПЗ для КРА (Regre 2.8, VSTAT, Lottery Statistic Analyser, Data Pilot) вимагає від користувача високого рівня навиків роботи зі статистичними даними а також обізнаності у термінології описаної області. Розроблюване програмне забезпечення дозволяє почати освоєння предметної області з дуже низьким рівнем знань щодо теорії та методів КРА статистичних даних.

Навчальні заклади, де виховуються кадри для роботи в області статистичного аналізу даних зазвичай не слідкують за появою навчального програмного забезпечення або ж не мають коштів для придбання нових ліцензованих версій, що, в свою чергу, ускладнює та уповільнює процес навчання та погіршує якість здобутих студентами знань. Розроблене програмне забезпечення не має обмежень у розповсюдженні, що дає можливість встановити його на робочу машину, що задовольняє системним вимогам, у разі необхідності без будь-яких обмежень з боку виробника.

Програмне забезпечення виконане без будь-яких обмежень доступу до архітектури у вигляді програмного додатку для робочого столу. Невеликий розмір (біля 2M) дозволяє швидко і без перешкод переміщувати та копіювати ПЗ з одного комп’ютера на інший. Малий розмір також сприяє швидкому розповсюдженню та завантаженню з глобальної мережі. ПЗ не створює допоміжної документації, тому робоча станція, на якій встановлено ПЗ не потребує періодичного видалення застарілих даних, чи їх архівування.

Необхідно також зазначити, що архітектура проекту достатньо проста, включає всього чотири класи, та дозволяє безперешкодну модернізацію та додавання програмних модулів для розширення функціональності ПЗ. Код програми задовольняє вимоги супроводжуваності, що дозволяє змінювати програму у залежності від вимог, що можуть виникнути до неї з розповсюдженням та інтеграцією до навчальної системи.

Зручний та інтуїтивно зрозумілий інтерфейс програми дозволяє легко засвоїти послідовність КРА статистичних даних, а також, за допомогою діаграм, сформувати асоціативні зв’язки між теоретичним та практичним матеріалом, що засвоюється під час роботи з програмою.

Таким чином, основними позитивними рисами розроблюваного програмного забезпечення є простота, мобільність та відкритість до модернізації.

1.Опис предметної області і напрямку дослідження

1.1 Аналіз та характеристика об’єкта проектування

Головною метою проекту є створення програмного забезпечення, яке орієнтоване на навчання основам складання регресійних моделей та проведення КРА побудованих статистичних моделей. Проектоване ПЗ буде здатне вирішувати задачі поверхневого аналізу моделей, однак для більш повного їх аналізу може бути передбачено доповнення ПЗ модулями (класами) для рішення таких задач. Область використання даного ПЗ не може бути обмежена за рахунок простоти у використанні та галузевій дизорієнтованості, однак можливе розширення функціональності та профільне орієнтування даного ПЗ за рахунок додаткових модулів.

Важливо забезпечити декілька основних характеристик об’єкта проектування, що повинні забезпечити безперешкодне розповсюдження, легкість у використанні та можливість супроводжування.

1.2 Постановка задачі

Програмне забезпечення для побудови, кореляційно-регресійного аналізу статистичних моделей повинне забезпечувати можливість як комплексного так і диференційованого дослідження параметрів моделі, що була побудована на основі вхідних даних.

ПЗ повинне дозволяти:

1. Безперешкодне розповсюдження;

2. Мобільність експлуатації;

3. Можливість архівування;

4. Повне та диференційоване дослідження статистичної моделі;

5. Необмеженість кола користувачів за компетентністю;

6. Абстрагування від галузевих особливостей досліджуваної статистики.

ПЗ повинне:

1. Підтримуватись (супроводжуватись) його розробником;

2. Забезпечувати неушкодженість файлу з вхідними даними;

3. Забезпечити імпорт вхідних даних посередництвом програмного продукту Microsoft Office Excel версії 2003 або вище;

4. Мати простий, інтуїтивно зрозумілий інтерфейс;

5. Забезпечувати достовірність отриманих результатів.

ПЗ повинне забезпечувати можливість:

1. Додавання нових функціональних модулів до ПЗ без зміни його структури;

2. Коригування параметрів інтерфейсу;

3. Можливість сумісної роботи з програмними продуктами серії Microsoft Office.

1.3 Аналіз програмного забезпечення для вирішення поставленої задачі

Задачі, що поставлені перед об’єктом проектування можуть бути забезпечені за допомогою сучасної кроссплатформенної мови програмування. Оскільки в процесі навчання в достатньому об’ємі було напрацьовано навики програмування на мовах Java та C#, то складемо порівняльну таблицю основних засад даних мов програмування.

Порівняння мов Java та C# Таблиця 1.1

Синтаксис	Java	C#
Імпорт статичних імен (import static)	Дозволяє роздільно імпортувати деякі чи всі статичні методи та змінні класу та використовувати їх імена без кваліфікації в імпортую чому модулі.	Імпортується тільки збірка та при кожному використанні імпортованих статичних імен потрібно вказати клас.
Оператор switch	Аргумент оператора switch повинен відноситися чи до цілочисленого чи до переліковного типу. Починаючи з версії Java 7 в операторі switch стало можливим використовувати строкові літерали.	Підтримуються як константні типи, так і строкові. У відмінності від Java, прямого переходу до слідуючого блоку case немає. Для переходу до слідуючого блоку case, треба використовувати оператор goto.
Оператор переходу goto	Від використання goto відмовились, але існує механізм, який дозволяє вийти на зовнішній цикл з вкладеного, помітивши його міткою та використовуючи оператори break, continue разом з міткою (continue <мітка>;)	goto зберігся, його звичайне використання - передача управління на різні мітки case в операторі switch  та вихід з вкладеного циклу.
Константи	Констант як таких немає, замість них використовуються статичні змінні класу з модифікатором final  - эфект від їх використання мінусів нема.	Роздільне поняття іменованої типізованої константи і ключове слово const.
Точність обчислень з плаваючою комою	Java має конструкцію strictfp, гарантуючу однакові результати операцій з плаваючою точкою на усіх платформах.	C# покладається на реалізацію, гарантій на строго однакові результати обчислень немає.
Відключення перевірок	В Java всі динамічні перевірки включаються/виключаються тільки на рівні пакета.	C# має конструкції checked та unchecked, дозволяючі локально вмикати та вимикати динамічну перевірку арифметичного переповнення.

Другим параметром вибору мови програмування є наявність середовища для розробки графічного інтерфейсу програми. Обидві мови мають середовища для розробки графічного інтерфейсу:

1. Для Java - “IDE NetBeans”

2. Для С# - “Microsoft Visual Studio”

Microsoft Visual Studio  - серія продуктів фірми Майкрософт, які включають інтегроване середовище розробки програмного забезпечення та ряд інших інструментальних засобів. Ці продукти дозволяють розробляти як консольні програми, так і програми з графічним інтерфейсом, в тому числі з підтримкою технології Windows Forms, а також веб-сайти, веб-застосунки, веб-служби як в рідному, так і в керованому кодах для всіх платформ, що підтримуються Microsoft Windows, Windows Mobile, Windows Phone, Windows CE, .NET Framework, .NET Compact Framework та Microsoft Silverlight.

NetBeans IDE -  вільне інтегроване середовище розробки (IDE) для мов програмування Java, JavaFX, C/C++, PHP, JavaScript,HTML5, Python, Groovy. Середовище може бути встановлене і для підтримки окремих мов, і у повній конфігурації. Середовище розробки NetBeans за умовчанням підтримує розробку для платформ J2SE і J2EE.

NetBeans IDE доступна для платформ Microsoft Windows, GNU/Linux, FreeBSD, і Solaris (як SPARC, так x86). Для інших платформ доступна можливість зібрати NetBeans самостійно із сирцевих текстів.

За якістю і можливостям останні версії NetBeans IDE змагається з найкращим інтегрованими середовищами розробки для мови Java,підтримуючи рефакторинг, профілювання, виділення синтаксичних конструкцій кольором, автодоповнення мовних конструкцій на льоту, шаблони коду та інше.

Керуючись наведеними даними можна зробити висновок, що за середовище розробки ПЗ краще вибрати Microsoft Visual Studio, а за мову програмування – C#.

1.4 Вирішення поставленої задачі

1.4.1 Вхідні дані

Вхідні дані імпортуються користувачем через інтерфейс програми за допомогою диспетчера файлів та маніпулятора миші. Вхідні дані імпортуються до програми як статистична таблиця, що збережена в форматі (*.xls або *.xlsx).

На інформацію, що мітиться в файлі потрібно накласти деякі обмеження:

1. Кількість значень у стовпцях вибірки повинна бути однаковою;

2. Значення числових полів повинні бути подані у вигляді чисел.

Рис 1.1 Диспетчер вибору файлів

1.4.2 Обробка даних

Обробка даних програмою здійснюється за командами що продукуються графічним інтерфейсом (натискання на області у вигляді кнопок). Початковими даними є статистична таблиця. Інші дані розраховуються і формуються на основі статистичної вибірки а також вибраних за допомогою інтерфейсу параметрів.

Усі дані зберігаються у вигляді змінних класу Globals, який є статичним, тож доступ до вже розрахованих даних мають усі класи програми.

Обробка даних проходить згідно алгоритму КРА, що чітко регламентує послідовність дій користувача, тож помилки у порядку розрахунків та узгодження дій зведені до мінімуму.

1.4.3 Вихідні дані

Вихідні дані числових типів відображуються у полях textBox з відповідними підписами та позначеннями .

Вихідні дані у вигляді висновків відображуються у текстових полях richTextBox з можливістю прокрутки .

Вихідні дані у вигляді діаграм відображуються за допомогою елементів візуального програмування chart.

Оскільки програма має навчальний характер, то дані не надаються у формі звіту, а представлені для порівняння у полях графічного інтерфейсу. Аби порівняти дані, продуковані різними статистичними вибірками достатньо паралельно запустити другий (без обмежень) процес програми. Програма виконується не в повно екранному режимі, тому робити такі порівняння достатньо зручно.

Рис 1.2 Порівняння графічних даних на двох різних екземплярах програми.