Добавление ИКЗ

TEMA9/test.md

@@ -0,0 +1,232 @@
+# Тест по Теме 9 Модуль 3
+
+Володин Денис, А-02-23
+
+## Задание (Вариант 1)
+
+M3_1
+
+1)	Создайте модуль М1, содержащий две функции:
+
+- функция 1: аргумент - список или кортеж с выборкой; функция должна произвести расчет по выборке оценки её дисперсии DX, а также наименьшего и наибольшего значений и вернуть эти значения в вызывающую программу в виде списка;
+
+- функция 2: аргументы - два списка или кортежа с выборками X и Y; функция должна произвести с помощью функции 1 расчет статистик по выборкам и  рассчитать статистику Фишера: F=DX/DY
+
+2)	Создайте еще один модуль М2, в котором должны выполняться следующие операции:
+
+- запрашивается имя бинарного файла с выборками X и Y, проверяется его наличие и при отсутствии - повторяется запрос;
+
+- выборки считываются из файлов;
+
+- с помощью функции 1 по выборкам рассчитываются их статистики, 
+
+- с помощью функции 2 рассчитывается значение статистики Фишера,
+
+- если числа элементов в выборках одинаково, графически отображается поле рассеивания для Х и Y;
+
+- результаты расчета с соответствующими заголовками выводятся в текстовый файл.
+
+3)	Создайте модуль М0 - главную программу, которая вызывает М2 и отображает результаты расчета на экране.
+
+4)	Создайте 2 бинарных файла: с выборками одинакового размера и с выборками разного размера. Проверьте программу с использованием этих файлов.
+
+## Решение
+
+## Создание бинарных файлов
+
+```py
+import pickle
+import random
+from m2 import save_samples
+
+def create_test_files():
+    print("\n1. Создание файла с выборками одинакового размера:")
+    sample_x1 = [random.uniform(1, 10) for _ in range(10)]
+    sample_y1 = [random.uniform(5, 15) for _ in range(10)]
+    save_samples("test1.pkl", sample_x1, sample_y1)
+    print("\n2. Создание файла с выборками разного размера:")
+    sample_x2 = [random.uniform(0, 20) for _ in range(15)]
+    sample_y2 = [random.uniform(10, 30) for _ in range(8)]
+    save_samples("test2.pkl", sample_x2, sample_y2)
+    print("\n1. test1.pkl      - одинаковый размер (10 и 10)")
+    print("2. test2.pkl  - разный размер (15 и 8)\n")
+
+create_test_files()
+```
+
+## M1
+
+```py
+def calculate_stats(sample):
+    n = len(sample)
+    mean = sum(sample) / n
+    var = sum((x - mean) ** 2 for x in sample) / (n - 1) if n > 1 else 0
+    min_val = min(sample)
+    max_val = max(sample)
+    return [var, min_val, max_val]
+    
+def calculate_f_statistic(sample_x, sample_y):
+    stats_x = calculate_stats(sample_x)
+    stats_y = calculate_stats(sample_y)
+    dx = stats_x[0]
+    dy = stats_y[0]
+    f_statistic = dx / dy
+    return f_statistic
+```
+
+## M2
+
+```py
+
+import os
+import pickle
+import matplotlib.pyplot as plt
+from m1 import calculate_stats, calculate_f_statistic
+
+def save_samples(filename, sample_x, sample_y):
+    data = {
+        'sample_x': sample_x,
+        'sample_y': sample_y,
+        'info': f"Выборки: X({len(sample_x)}), Y({len(sample_y)})"
+    }
+    with open(filename, 'wb') as f:
+        pickle.dump(data, f)
+    print(f"Файл сохранен: {filename}")
+
+def read_samples(filename):
+    with open(filename, 'rb') as f:
+        data = pickle.load(f)
+    return data['sample_x'], data['sample_y']
+
+def get_valid_filename():
+    while True:
+        filename = input("Введите имя файла с выборками (.pkl): ")
+        if not filename.endswith('.pkl'):
+            filename += '.pkl'
+        if os.path.exists(filename):
+            return filename
+        else:
+            print(f"Файл '{filename}' не найден.")
+
+def show_plot(sample_x, sample_y, filename):
+    if len(sample_x) != len(sample_y):
+        print(f"Размеры выборок не совпадают: X={len(sample_x)}, Y={len(sample_y)}")
+        return
+    plt.figure(figsize=(8, 6))
+    plt.scatter(sample_x, sample_y, color='blue', alpha=0.6)
+    plt.xlabel('Выборка X')
+    plt.ylabel('Выборка Y')
+    plt.title(f'Поле рассеивания ({filename})')
+    plt.grid(True)
+    plt.show()
+
+def process_samples():
+    filename = get_valid_filename()
+    print(f"\nЧтение файла: {filename}")
+    sample_x, sample_y = read_samples(filename)
+    print(f"Выборка X: {len(sample_x)} элементов")
+    print(f"Выборка Y: {len(sample_y)} элементов")
+    stats_x = calculate_stats(sample_x)
+    stats_y = calculate_stats(sample_y)
+    f_value = calculate_f_statistic(sample_x, sample_y)
+    result_file = filename.replace('.pkl', '_results.txt')
+    with open(result_file, 'w', encoding='utf-8') as f:
+        f.write("РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА\n\n")
+        f.write(f"Файл данных: {filename}\n")
+        f.write(f"Размер X: {len(sample_x)}\n")
+        f.write(f"Размер Y: {len(sample_y)}\n\n")
+        f.write("ВЫБОРКА X:\n")
+        f.write(f"  Дисперсия: {stats_x[0]:.6f}\n")
+        f.write(f"  Минимум: {stats_x[1]:.6f}\n")
+        f.write(f"  Максимум: {stats_x[2]:.6f}\n\n")
+        f.write("ВЫБОРКА Y:\n")
+        f.write(f"Дисперсия: {stats_y[0]:.6f}\n")
+        f.write(f"Минимум: {stats_y[1]:.6f}\n")
+        f.write(f"Максимум: {stats_y[2]:.6f}\n\n")
+        f.write("СТАТИСТИКА ФИШЕРА:\n")
+        f.write(f"  F = {f_value:.6f}\n\n")
+
+    if len(sample_x) == len(sample_y):
+        show_plot(sample_x, sample_y, filename)
+
+    return {
+        'filename': filename,
+        'x_size': len(sample_x),
+        'y_size': len(sample_y),
+        'x_variance': stats_x[0],
+        'y_variance': stats_y[0],
+        'f_value': f_value,
+        'result_file': result_file
+    }
+```
+    
+## M0
+
+```py
+from m2 import process_samples
+
+results = process_samples()
+if results:
+    print("\n=== РЕЗУЛЬТАТЫ НА ЭКРАНЕ ===")
+    print(f"Файл: {results['filename']}")
+    print(f"Размеры: X={results['x_size']}, Y={results['y_size']}")
+    print(f"\nДисперсия X: {results['x_variance']:.4f}")
+    print(f"Дисперсия Y: {results['y_variance']:.4f}")
+    print(f"Статистика Фишера F: {results['f_value']:.4f}")
+    print("\nПрограмма завершена.")
+```
+
+## Результаты
+
+```py
+1. Создание файла с выборками одинакового размера:
+Файл сохранен: test1.pkl
+
+2. Создание файла с выборками разного размера:
+Файл сохранен: test2.pkl
+
+1. test1.pkl      - одинаковый размер (10 и 10)
+2. test2.pkl  - разный размер (15 и 8)
+
+Введите имя файла с выборками (.pkl):  test1.pkl
+
+Чтение файла: test1.pkl
+Выборка X: 10 элементов
+Выборка Y: 10 элементов
+
+=== РЕЗУЛЬТАТЫ НА ЭКРАНЕ ===
+Файл: test1.pkl
+Размеры: X=10, Y=10
+
+Дисперсия X: 3.4989
+Дисперсия Y: 9.8973
+Статистика Фишера F: 0.3535
+
+Программа завершена.
+
+Введите имя файла с выборками (.pkl):  test2.pkl
+
+Чтение файла: test2.pkl
+Выборка X: 15 элементов
+Выборка Y: 8 элементов
+
+=== РЕЗУЛЬТАТЫ НА ЭКРАНЕ ===
+Файл: test2.pkl
+Размеры: X=15, Y=8
+
+Дисперсия X: 55.5074
+Дисперсия Y: 28.3171
+Статистика Фишера F: 1.9602
+
+Программа завершена.
+```
+
+![](figure3.png)
+
+![](figure4.png)
+
+![](figure2.png)
+
+![](figure5.png)
+
+![](figure6.png)