Определение абсолютного веса вершины при определении целей проектирования

Абсолютный вес равен относительному плюс сумма коэффициентов связи по заходящим дугам:

 

R_ij = r_ij + S С_{ij, km} .

 

Для автоматизации расчетов матрицу смежности преобразуют в матрицу весов, содержащую коэффициенты связи. Алгоритм для расчета абсолютных весов: для каждой вершины: суммируются коэффициенты по столбцам и складываются с соответствующими относительными весами

 

R_ij = r_ij *[1+S r_km],

 

где S r_km - сумма относительных весов всех целей высших уровней (k < i) непосредственно связанных c данной (ij).

Ранжирование целей представляет собой сортировку по убыванию абсолютного веса. В результате этой процедуры каждой цели на уровне должен быть присвоен оригинальный номер, начиная от единицы для цели с наибольшим весом и т. д. в порядке убывания абсолютного веса.

Таким образом, общая процедура выбора целей и их оценки содержит следующие операции:

1 - составление сценария развития сфер окружения на каждом уровне абстракции: - история развития; - направление развития; - прогноз; - создание прототипа.

2 - выделение целей, построение графа.

3 - экспертная оценка относительных весов.

4 - расчет абсолютных весов.

5 – выбор части графа для последующего использования.

Граф целей используется для решения различных задач, он может быть расширен в связи с совершенствованием рассматриваемых объектов. Граф целей имеет собственную ценность и является основой для принятия решений.

Порядок выполнения работы:

1 Изучить теоретические сведения.

2 Выберите предметную область (по заданию преподавателя).

3 Выберите и опишите уровни целей (не менее 4х).

4 Определите и опишите несколько целей на каждом уровне абстракции. На нулевом уровне должна быть одна цель.

5 Определите и обоснуйте связи между целями разных уровней абстракции.

6 Нарисуйте граф (дерево) целей.

7 Назначьте относительные веса целям на каждом уровне абстракции. Приведите сумму весов на каждом уровне к единице.

8 Сформируйте матрицу смежности на основе введенных связей. Заполните матрицу смежности.

9 Вычислите абсолютные веса каждой цели на основе относительных и проранжируйте цели внутри каждого уровня. При вычислении воспользуйтесь матрицей смежности.

10 Оформить отчет.

11 Подготовиться к защите лабораторной работы.

 

Выходные данные: Список целей по уровням в порядке убывания абсолютного веса с указанием абсолютного номера, названия, относительного и абсолютного весов цели, а также номера связанных целей низших уровней.

Содержание отчета

1 Титульный лист - Фамилия И. О., группа, тема.

2 Тема, цель.

3 Обоснование выбранной предметной области. Сценарий развития выбранной системы.

4 Рисунок графа (дерева) целей с нумерацией.

5 Описание и обоснование уровней, целей на каждом уровне, связей между ними.

6 Матрица смежности.

7 Расчет абсолютных весов. Результаты ранжирования.

8 Выводы по работе.

 

Вопросы для контроля и самостоятельной работы

 

1 Дайте определение понятию проектирование.

2 Перечислите этапы проектирования объектов.

3 Как и для чего выделяются разные уровни абстракции?

4 Дайте определение понятию граф (дерево) целей.

5 Что показывают связи между целями разных уровней абстракции?

6 Как назначаются относительные веса целей на каждом уровне абстракции?

7 Какими способами можно реализовать программно граф целей?

8 Для чего используется матрица смежности?

9 Как осуществляется и для чего используется приведение относительных весов к единице.

10 Поясните понятие абсолютного веса цели.

11 Приведите и расшифруйте формулу для вычисления абсолютного веса цели.

12 Опишите алгоритм вычисления абсолютного веса. Какую роль играет матрица смежности?

13 Дайте определение понятию “ранжирование целей”.

14 Для чего нужно ранжирование целей?

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

Построение и программная реализация И-ИЛИ дерева решений

 

Цель: Научиться разрабатывать сценарий развития объекта, выделять варианты его конструктивного исполнения, на основе которых строить и программно реализовать И-ИЛИ дерево технических решений.

 

Теоретические сведения

 

И-ИЛИ дерево представляет собой однонаправленный граф с одной корневой вершиной. Каждая вершина, кроме корневой, подчинена какой либо одной и только одной вершине, расположенной на более высоком уровне. Вершины бывают трех типов: И, ИЛИ и висячие. Вершины типа И, ИЛИ имеют две или более подчиненных вершин. Висячие вершины подчиненных не имеют.

Уровни, на которых расположены вершины И и ИЛИ должны чередоваться. Каждая вершина является техническим решением для одного из элементов объекта. Подчиненные вершины являются составными частями вышестоящей, если это вершина типа И, или ее возможными вариантами, если это вершина типа ИЛИ.

Мощность множества решений представляет собой количество вариантов конструкции узла, предоставляемых деревом. Мощность висячей вершины равна 1, мощность вершины типа И равна произведению мощностей подчиненных вершин, а вершины типа ИЛИ ‑ сумме. Соответственно, мощность дерева равна мощности корневой вершины.

Порядок выполнения работы

 

1 Изучить теоретические сведения.

2 Выбрать предметную область – какой механизм или узел Вы будете проектировать (по заданию преподавателя).

3 Выбрать несколько конструкций заданного механизма или узла (объекта).

4 Выбрать и описать уровни абстракции для декомпозиции объекта (не менее 3х).

5 Выполнить декомпозицию объекта, определите несколько вариантов конструктивного исполнения для элементов изделия на каждом уровне абстракции (для узлов ИЛИ).

6 Определить связи между элементами изделия на разных уровнях абстракции и нарисовать И-ИЛИ дерево решений. Дерево должно описывать проектируемое вами изделие или его узел.

7 Написать программу, реализующую модель И-ИЛИ дерева.

8 Оценить мощность множества вариантов дерева решений.

9 Вывести дерево И-ИЛИ на печать. Оформить отчет.

10 Подготовиться к защите лабораторной работы.

Входные данные: Информация по каждой вершине дерева: название, тип (И/ИЛИ/висячая); для всех вершин типов И, ИЛИ список подчиненных вершин.

Выходные данные: Распечатка дерева в удобном для чтения виде, мощность множества решений.

Рекомендации: Используйте объектно - ориентированное программирование. Разные типы вершин наследуйте от одного класса, используйте виртуальные методы. Объекты располагайте в динамической памяти. Подчиненные вершины организуйте в связный список. Любую требуемую операцию с И-ИЛИ деревом можно осуществить обращением к методу корневой вершины, если такой метод обращается к соответствующим методам следующей в списке вершины и первой вершины в подчиненном списке (если он есть). Описанная процедура годится и для конструкторов, а информацию о вершинах можно вводить интерактивно по ходу конструирования дерева. Предусмотрите возможность ввода информации из файла, т.к. во время защиты программа должна работать в полном объеме, а ввод с клавиатуры может занять много времени.

Содержание отчета

1 Фамилия И. О., группа, тема, цель.

2 Анализ вариантов конструкции заданного объекта. Рисунок дерева решений.

3 Описание и обоснование дерева решений.

4 Распечатка текста программы.

5 Распечатка входа и выхода программы.

6 Выводы по работе.

Вопросы для контроля и самостоятельной работы

1 Что такое вариант технического решения? Как его получить из И-ИЛИ дерева технических решений?

2 Что такое мощность вариантов дерева решений? Как ее определить? Опишите алгоритм.

3 Какими способами можно реализовать дерево решений программно? Опишите выбранный вами способ. Как осуществляется обход дерева в вашей реализации?

4 Опишите работу вашей программы: входные, выходные данные, ключевые фрагменты алгоритма.

5 Что такое И-ИЛИ дерево технических решений?

6 Для чего используется дерево технических решений?

7 Какие бывают типы вершин И-ИЛИ дерева? Поясните смысл каждого типа вершин.