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直观设点曲线拟合总报告.md

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OPCF总报告

问题和背景

项目背景

  • 目前，有许多软件提供曲线拟合功能，例如matlab,origin,excel等，这些软件功能强大，但是也有不足之处：它们都只能对输入的一组数据点拟合出图像，如果需要修改图像，只能手动修改数据值，而无法在函数图像中直接添加点或移动点实时获取对应函数曲线，便捷性和直观性较差。
  • 在各种实际工程设计和科学实验的数据处理过程中，通常有一条预设的曲线，或者一些偏离的样本点，如果能够直接在拟合出的函数图像中对这些点进行移动修改，那么数据的处理无疑会简单直观很多。
  • 我们的暑期c++工程就是基于这样的一个需求，目标开发出一款可以直接在图像上对点进行移动，得到拟合曲线的数学工具——OPCF(ocular points curve fitting).

项目需求

  • 美观友好的图形化界面
    • 包括主窗口、菜单栏、工具栏、表格区、函数图像区和信息显示区。
  • 主要功能
    • 多种类型的函数拟合，包括一次函数、二次函数、三次函数、指数函数、对数函数和三次样条插值拟合。
    • 直接在图像上添加、移动点的功能。
    • 撤销、重做功能。
    • 保存和载入功能。可以保存工程文件或者只保存函数图像，可以载入工程文件或从excel文件导入数据。

可行性分析

  • 在之前的数值分析课程中，学习了三次样条插值法可以用于拟合曲线。曲线的拟合功能在Vs2019中用C++开发。开发模型使用老师讲述的MVVM模型，如下图所示：

MVVM.png

开发工具

  • 基于Qt5.13.0实现GUI界面。
  • 使用Visual studio 2019 以及 c++17 特性进行编程。
  • 使用Jenkins实现持续集成。

开发计划和分工

开发计划

任务 所需时间(天)
需求分析 0.5
测试规划 0.5
界面设计 0.5
MVVM模型熟悉 1
git学习以及持续集成环境构建 2
第一轮迭代 3
第二轮迭代 2
第三轮迭代 2 
        gantt
        dateFormat  YYYY-MM-DD
        title C++项目管理及工程实践开发计划

        section 时间规划
        git学习:done, a0,2019-07-05,1d
        jenkins集成环境搭建:crit,a1,after a0,2d
        需求分析 :done,a2,2019-07-06,12h
        MVVM模型样例代码学习:crit,a3,after a2,2d
        界面设计:a4,after a1,1d
        测试分析:a5,after a3,12h
        第一轮迭代:crit,a6,after a5,3d
        第二轮迭代:a7,after a6,2d
        第三轮迭代:a8,after a7,1d
        报告撰写:a9,after a8,2d

分工

第一轮迭代

姓名 任务
邵尧 view层和持续集成jenkins工具的搭建
周章华 viewmodel层和model层的搭建以及app层组装
周国晨 model层的三次样条插值拟合算法以及common层架构

第二轮迭代

姓名 任务
邵尧 model层与算法层的修改，多项式函数拟合算法
周章华 view层添加图像的显示,添加图像显示的功能
周国晨 viewmodel层与model层的函数图像坐标范围计算

第三轮迭代

姓名 任务
邵尧 model层与viewmodel层，增加更多函数拟合选项
周章华 model层与算法层，指数与对数拟合算法
周国晨 view层功能添加，界面设计

每轮迭代结果

第一轮迭代

v1.0

  • 基于MVVM模型实现了对左侧表格中数据进行线性拟合的功能，如图所示：

    1.0版本图

v1.1

  • 完善了MVVM模型。运行效果与v1.0版本相同。

第二轮迭代

v2.0

  • 实现多种类型函数拟合以及显示拟合函数图像的功能：

    • 一次函数

      一次函数

    • 二次函数

      二次函数

    • 指数函数

      指数函数

    • 对数函数

      对数函数

  • 实现了错误的检测与错误输出，错误输出包括两个部分

    • 底部输出框显示错误信息
    • 函数图像区显示出错提醒错误输出

v2.1

  • 添加显示样本点以及鼠标对应点坐标值的功能

    显示坐标

第三轮迭代

v3.0

  • 美观友好的UI设计

    UI设计

  • 添加三次样条插值拟合功能

    三次样条插值拟合

  • 添加显示导函数的功能

    导函数

  • 添加撤销、重做功能

  • 添加文件保存、载入功能

  • 添加直接在函数图像上添加、移动点的功能

  • 添加帮助文档

  • 添加清楚所有数据的功能

最终运行效果图

  • 直接在图像上添加点，选择三次样条插值拟合，点击运行，可以看到函数图像和对应的函数方程。

    添加点

  • 点击工具栏中的Dy图标，显示到函数图像

    导数图像

  • 点击工具栏中的保存按钮，将数据保存为txt文件

    保存文件

  • 点击工具栏中的清除按钮，删除所有数据

    清除数据

  • 点击菜单栏中的打开文件，将数据导入软件

    打开文件

  • 选择三次函数拟合，运行

    三次函数拟合

  • 点击工具栏中的撤销按钮，回退到上次运行的状态

    撤销

  • 点击工具栏中的重做按钮，返回更新一次的运行状态

  • 重做

  • 点击工具栏中的导入excel文件，将数据导入软件

    导入表格

  • 点击菜单栏中的帮助，显示帮助文档

    帮助文档