CC BY
15УДК 004.42:004.94
ОРГАНИЗАЦИЯ СРЕДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ И ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ANDROID-ANCOVA СТАТИСТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ОБЪЕКТОВ
Степанова Е. И., ст. преподаватель; Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»
Предлагается программное обеспечение для мобильных приложений, осуществляющее статистическое описание объектов в виде эмпирических регрессионных моделей. Реализован метод ANCOVA - анализ ко-вариаций - в части построения статистической модели на основе метода наименьших квадратов. В качестве языка программирования использован язык высокого уровня С++.
Ключевые слова: программное обеспечение, статистическое описание объектов, метод ANCOVA, одно-шаговый метод наименьших квадратов, среда С+ + под Android.
ORGANIZATION OF THE PROGRAMMING ENVIRONMENT AND PROGRAM-TECHNOLOGICAL SUPPORT ANDROID-ANCOVA STATISTICAL DESCRIPTIONS OF OBJECTS
Stepanova Е. I., Senior Lecturer, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»
Offers software for mobile applications realizing the statistical description of the objects in the form of empirical regression models. The implemented method ANCOVA - analysis of covari-ance, in terms of constructing a statistical model based on the method of least squares. As the language of programming used high-level language C++.
Keywords: software, statistical description of objects, the method of ANCOVA, one-step least squares method, the environment of C++ for Android.
Введение. Разработанное программное обеспечение предназначено для использования на мобильных устройствах типа Android. Для организации среды программирования предлагается использовать операционную систему Ubuntu 11.10, которая дает возможности для разработки специализированного программного обеспечения на этом языке и C-подобных языках под Android и интегрированную среду разработки приложений Eclipse.
Основная цель разработок - это дать возможность исследователю, проводящему натурные эксперименты или наблюдения, оперативно провести первичную обработку данных. При этом появляется возможность оперативно вмешаться в методику проведения экспериментов и наблюдений без использования результатов расчетов на локальных стационарных станциях, что экономит вре-
мя. Очевидно, что разработка библиотеки программных средств будет полезным набором необходимого инструментария исследователей в области экономики, биологии, ботаники, геологии, инженерных кадастровых работ и т. п.
Материал и методы исследований. В качестве элементов инструментария выбраны: дисперсионный анализ и анализ ковариаций, которые традиционно объединены в методике под названием ANCOVA, и регрессионный анализ, основанный на одношаговом методе наименьших квадратов, - 1МНК [1].
Результаты и обсуждение. Организация операционной системы. В качестве операционной системы, которая могла бы поддерживать библиотеку программ на С++, можно использовать операционную систему Ubuntu 11.10, которая дает возможности для разработки специализированного программного обеспечения на этом языке и C-подобных языках под Android.
Далее необходима установка интегрированной среды разработки Eclipse. Eclipse - это расширяемая, open-source интегрированная среда разработки (IDE, Integrated Development Environment).
При установке копируются файлы с параллельным диалогом о часовом поясе, имени пользователя и раскладке клавиатуры. После установки получаем экран входа.
Установка Eclipse осуществляется через центр установки приложений или через консоль (сразу указывается, что установка осуществляется с поддержкой C++):
Sudo apt-get install eclipse-cdt
Операции по установке можно параллельно сопровождать установкой Android SDK и Android NDK. Их можно распаковать, например, в - /Android/. Далее запускается Eclipse, после предварительной установки ADT Plugin. Кнопкой Add добавляется источник http://download.eclipse.org/releases/indigo/. И далее добавляется источник: https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/. На экране получаем окно (см. рис. 1).
Рис. 1. Окно доступного программного обеспечения
В меню Window> Android SDK and AVD Manager устанавливается поддержка необходимой платформы, например, как это показано на рис. 2. Для того, чтобы упростить работу с языком программирования приложений С++, необходимо загрузить пакет Sequoyah Android Native Code Support снова в окне доступного программного обеспечения (см. рис. 3).
OQ Android SDK and AVO Manager
Virtual devices SDK Location: /home/jia3ep/Android/android-sdk-linux_x86/
installed packages Packages available for download
Available packages * W Android Repository ► I Android SDK Platform-tools, revision 7 ► ll Documentation for Android SDK, AP113, revision 1 * ■ SDK Platform Android 3.2, AP113, revision 1 ► » SDK Platform Android 3.1, AP112, revision 3 ► i SDK Platform Android 3.0, AP111, revision 2 ► * SDK Platform Android 2.3,3, AP110, revision 2
v 0 SDK Platform Android 2.2, API 8, revision 3
* ♦ SDK Platform^ndroid 2.1, API 7, revision 3 ► ♦ SDK Platform Android 1.6, API 4. revision 3 * SDK Platform Android 1.5, API 3, revision 4 ► & Samples for SDK AP113, revision 1 ► A ^flinlpt fnr «;rni API 1? rpv/icinn 1
Description Android SDK Platform 2.2_r3 Revision 3
Add Add-on Site...J Delete Add-on Sit ® Displ | Refresh Install Selected
Рисунок 2. Окно доступных для загрузки пакетов
O^ HeuN
Available Software Я1
Check the Itemi that you wish to IniUIL
Work wtth Indigo -http://downloa<J.c«bpl«.ora/(«tc«ci/tadigo/ » u Add...
find тот e software by working with the 'АмЯаЫ* Seftiwra btf*" preference
w «1
Name Version
* ■ « Mobile and Oewe Development
-» Sequoyah Android Localization Editor 2.ai.MZ011«1>4»]
4 Sequoyah common Libraries z.ai.M2aiio*ij-o»3
4- Sequoyah Device Framework Runtime 2.ai MMII«IJ-020J
4 Seauovah t ocallMtlon Toole мпммпли-али
Mklau DnclKIMl IKcmiHKled МШЬ
TlikrMtijf««ddtiüppertfof dwdcpmm of Mtfac cod* (or AndroM аррЬисюн.
вЛ Show orty the bt«t wtttont cT wiiUblc icftwire ■ Hid. icrrottutdr«.Ert.dy mulled
elaMeiwittbycMwy
Show only 1оП*иг..рр1к»Ы. to CirgM .nwionm.r* в| C0««l»i40d*»iitMd\fii4 "audio find
It
® '(Uik ^ Hnf J ^^gnl^ft Fimh
Рисунок 3. Выбор пакета Sequoyah Android Native Code Support
Для того чтобы устройство было определено в операционной системе Ubuntu, пользователь с правами администратора (root) должен создать файл
/etc/udev/rules.d/51-android.rules
и добавить в него строку вида:
SUBSYSTEM=="USB",ATTR{idVendor}=="04e8", mode="0 666", group="plugdev" idVendor для устройства выбирается из списка. Затем этот файл сделать исполняемым:
Sudo chmod a+r /etc/udev/rules.d/51-android.rules
Для того чтобы убедиться, что устройство подключено, необходимо снова обратиться к терминалу.
Программная реализация метода 1МНК в среде С++ под Android. Программа реализует одношаговый метод наименьших квадратов, который предназначен для построения регрессионных моделей. Для запуска программы необходимо щелкнуть двойным щелчком мыши по ехе-файлу с именем WindowsFormsApplication2.0. В результате появится следующее диалоговое окно (рис. 4.).
После запуска программы необходимо в столбец с именем Х1 ввести единицы (единичная матрица), в столбец с именем Х2, Х3 - значения факторных признаков, в столбец с именем Y - значения результативного признака (рис. 5.).
Рисунок 4. Диалоговое окно
Рисунок 5. Ввод данных
Далее необходимо нажать кнопку «считать матрицу». В результате этого в каталоге (папке), где расположена программа, появятся файлы с расширением *.Ш (см. рис. 6):
Рисунок 6. Значения коэффициентов регрессионной модели в файле B.txt
Важно заметить, что приведенная выше программа является элементом системы ANCOVA_Android и может работать автономно, как элемент библиотеки.
Оценка механической повреждаемости плодов томатов в полевых условиях. Следующее соотношение (1) показывает ANCOVA-модель.
Неуправляемые количественные переменные рассматриваются как независимые переменные, а влияние качественных переменных на зависимую переменную анализируется, когда воздействие независимых переменных исключено [2]. Соотношение:
- это ANCOVA-модель. Здесь I. - зависимая переменная, определяющая степень механических повреждений плодов в /-ой группе; группы были определены по количеству камер, типу опыта и месту приложения усилий; независимые переменные х.к и у., являются качественными и количественными переменными соответственно; т и п - число факторов и независимых переменных соответственно; в0 - свободный член ANCOVA-модели; в1к и в2, - относятся к к-му фактору и ,-ой независимой переменной соответственно; в1кр аналогичным образом относится к взаимодействию между к-м ир-м факторами; е - случайная ошибка [3].
Установлено, что факторы, оказывающие влияние на степень механической повреждаемости томатов, включают параметры внутренней структуры, такие как: камерность и место приложения усилий сжатия; механические и физические параметры.
Вычисленные коэффициенты модели приведены в таблице 1.
Таблица 1. Коэффициенты модели степени повреждаемости томатов [3]
Объясняющие (Х) Оценка коэффициентов (в) Стандартная ошибка 1 - статистика
Свободный член модели - 0,1087 0,0515 - 2,11
Сжимаемость 8 3,6375 0,3125 11,64
Положение CW 0,213 0,05 4,26
Положение L 0
Структура х Положение TхCW - 0,1634 0,05 - 3,27
Структура х Положение FхCW 0
Структура х Положение TхL 0,0488 0,05 0,98
Структура х Положение FхL 0
В этой модели коэффициент - Я2 = 0,91 (91 % данных, гарантированно объясняется моделью). Диаграмма рассеивания остатков (рис. 7.) показывает, что распределение остатков не является регулярным и гипотеза гомоскедастично-сти ошибок е верна [3].
Выводы. Программа WindowsFormsAppHcation2.0, которая реализует процедуру построения регрессионной функции по эмпирическим данным качественных и количественных признаков на основе модификаций одношагового метода наименьших квадратов, реализована в среде С++, обработка данных производится в оконной системе. Установленное приложение на мобильных устройствах типа Android позволяет оперативно провести первичную обработку данных натурных экспериментов.
0,2 0,15 Диаграмма рассеивания между остаточной и предсказуемой переменными
* M 1 I 0,05 * ♦ #
0> i 0 I T 1 S 0,05 4 \ * а 4 ♦ J С 6 «
-0,1 -0,15 предсказуемая переменная Невязка -Линейная (Невязка
Рисунок 7. Тестирование гипотез
Список использованных источников:
1. Брандт З. Анализ данных. Статистические и вычислительные методы для научных работников и инженеров [Текст]: Пер. с англ. - М.: Мир, 2003. - 686 с.
2. Olorunda A. O., Tung M. A. Simulated transit studies on tomatoes: Effects of compressive load, container vibration and maturity on mechanical damage. J. Food Tech., 1985. - № 20. -Р. 669-678.
3. Степанова Е. И. Математическая модель деформаций плодов томатов при упруго-пластическом контакте и исследование устойчивости ее равновесных положений // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды, 2015. - № 2 (165). - С. 75-84.
References:
1. Brandt Z. Data processing. The statistical and counting methods for scientists and engineers. - M.: Mir, 2003. - 686 p.
2. Olorunda A. O., Tung M. A. Simulated transit studies on tomatoes: Effects of compressive load, container vibration and maturity on mechanical damage. J. Food Tech., 1985. - № 20. -P. 669-678.
3. Stepanova E. I. Mathematical model of tomatoes gardenstuffs deformations at resiliently-plastic contact and research of stability it equilibrium positions // Transaction of Taurida agricultural science, 2015. - №2 (165). -P. 75-84.
Сведения об авторах:
Степанова Елена Ивановна - старший преподаватель кафедры системного анализа и информатизации Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», e-mail: ursstep@yandex.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».
Information about authors:
Stepanova Elena Ivanovna - Senior Lecturer, System analysis and informatization chair of the Academy of Life and Environmental Science FSAE HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
