Das Projekt Messwertanalyse dient der Definition und Implementierung eines Systems zur Eingabe bzw. Generierung von Messwerten. Dabei sollen beliebige Messreihen mit jeweils Dimension, Datum/Zeit der Erfassung sowie Bezeichnung eingegeben und in Dateien gespeichert werden.
Im Rahmen dies Projekts wird nunmehr die Implementierung eines Programmsystems zur Eingabe bzw. Generierung von double Messwerten erstellt. In gleicher Weise werden die zu ladenden Messwertdateien umgewandelt. Eine Auswertung kann insofern durch die Berechnung des arithmetischen Mittelwertes, der empirischen Varianz und des Medianwertes geschehen. Die Messwertdateien sind verarbeitbar wie auch visualisierbar und werden tabellarisch oder grafisch in Druckprotokolle ausgegeben.
Zur Veranschaulichung wird hierzu die Java Bibliothek AWT mit Canvas verwendet, welche geometrische Grundelemente, Grafiken, Text- u. Abbild-Funktionen bereitstellt. So lassen sich Objekte auf Drucker und Bildschirm wiedergeben. Die Anwendungsfenster dazu basieren in der Regel auf der Bibliothek Swing mit Anordungskomponeten wie JDialog und JFrame. Als Steuerelemente werden mehrheitlich unkomplizierte Basiskomponenten wie JButton, JCheckBox, JComboBox, JTextArea usw. eingesetzt.
Diese Anwendung soll in erster Linie in der Verwaltung der Messreihen liegen. Hiermit sind Eingaben von Messwertreihen gemeint mit der Option diese zu speichern, zu laden oder zu drucken. Gleichfalls werden automatisch generierte Messreihen mit festgelegten Abmessungen gespeichert. Des Weiteren sollte das Programmpaket sowohl bei den Studenten von technischen Fachbereichen als auch bei den Mitarbeitern entsprechender Bildungseinrichtung Verwendung finden; danach in alternativen Bereichen.
Das Softwaresystem ist in der Hochsprache Java geschrieben und darf auf jedem Computer, wo ein JDK einwandfrei installiert ist, einen Einsatz finden. Im gesamten Entwicklungsprozess wurden standardisierte Testdokumente benutzt und in dieser Zeit wurde auf gewisse Fehler reagiert bzw. diese behoben, um die Anforderungen einzuhalten. Die Ergebnisse der Auswertungen ergeben einen guten Ausgangspunkt zum Pflichtenheft. Folglich sollte bei weiterem Interesse an dem Projekt der Programmkontext aus dem eBook herausgenommen und in ein Verzeichnis abgelegt werden. Die Software wird dann entweder mit Hilfe der Entwicklungsumgebung Eclipse oder dank Batch Skripte gestartet. Zugleich werden beim eBook-Kauf die Programmdateien, wenn wichtig, bequem nachgereicht.
Inhaltsverzeichnis
1. PROGRAMMKENNDATEN
1.1. Programmname bzw. Package- / Modulname
1.2. Versionsnummer und Freigabedatum
1.3. Bearbeiter mit Name, Anschrift und E-Mail
1.4. Aufgabenbeschreibung / Pflichtenheft
1.4.1. Zielbestimmung
1.4.1.1. Musskriterien
1.4.1.2. Wunschkriterien
1.4.1.3. Abgrenzungskriterien
1.4.2. Produkt-Einsatz
1.4.2.1. Anwendungsbereiche
1.4.2.2. Zielgruppen
1.4.2.3. Betriebsbedingungen
1.4.3. Produkt-Umgebung
1.4.3.1. Software
1.4.3.2. Hardware
1.4.3.3. Orgware
1.4.3.4. Produktschnittstellen
1.4.4. Produkt-Funktionen
1.4.5. Produkt-Daten
1.4.6. Produkt-Leistungen
1.4.7. Benutzeroberflächen
1.4.8. Qualitätszielsetzung
1.4.9. Testszenarien
1.4.10. Entwicklungsumgebung
1.4.11. Ergänzungen
1.5. Lösungsverfahren und Algorithmen
1.6. Hardware- und Softwareanforderungen
1.7. Benötigte Dateien und Verzeichnisse
2. PROGRAMMAUFBAU UND DOKUMENTATION
2.1. Programmstruktur
2.1.1. Funktionsbaum
2.1.2. Datenflussdiagramm
2.1.3. Data Dictionary
2.1.4. Klassen mit kurzer Leistungsbeschreibung
2.2. Klassenhierarchiediagramm in UML - Notation
2.3. Klassendokumentation
2.4. Innere Dokumentation mit Leistungsbeschreibung
2.5. Programmablauf mit Struktogrammen
2.6. Anwendungsgrenzen und Fehlersituationen
2.6.1. Anwendungsgrenzen
2.6.2. Fehlersituationen
2.7. Benutzeroberflächenhierarchie
2.8. Funktionsbeschreibung der Benutzeroberflächen und deren Komponenten (DD)
2.9. Dateiaufbau aller Anwendungsdateien mit DD-Beschreibung und Funktion
4. INSTALLATION UND TEST
4.1. Testverfahren und Testdokumente
4.2. Übergabedokumente
5. PROGRAMMBETRIEB
5.1. Bedienungsanleitung
5.1.1. Zentrale Benutzeroberfläche (Messwertanalyse)
5.1.2. Benutzeroberfläche (Bearbeiten)
5.1.3. Benutzeroberfläche (Einfügen)
5.1.4. Benutzeroberfläche (Generieren)
5.1.5. Benutzeroberfläche (Diagramm anzeigen)
5.2. Datensicherung
Zielsetzung & Themen
Das Projekt „Messwertanalyse“ zielt auf die Entwicklung eines Java-basierten Softwaresystems ab, das die strukturierte Erfassung, Verwaltung, statistische Analyse und grafische Visualisierung von Messreihen ermöglicht. Die zentrale Forschungsfrage liegt in der Implementierung einer dynamischen Datenhaltung und flexiblen grafischen Aufbereitung für technische Fachbereiche.
- Entwicklung eines Systems zur Eingabe und Generierung von Messwerten vom Datentyp double.
- Durchführung statistischer Berechnungen (Mittelwert, Varianz, Medianwert).
- Grafische Visualisierung von Messreihen mittels Java 2D-API und Canvas-Layouts.
- Dateibasierte Persistenz zur Speicherung und Wiederherstellung von Messreihen.
- Integration von Druckfunktionen für tabellarische und grafische Darstellungen.
Auszug aus dem Buch
1.5. Lösungsverfahren und Algorithmen
Jede aufgenommene Messreihe greift auf die Klasse Messreihe zurück und kann so ein eigenes Objekt erstellen. Es beinhaltet Attribute wie Name der Messreihe, Kommentar, Dimension, Datum und Uhrzeit. Die entsprechenden Messwerte werden in einem Vektor hinterlegt. Dadurch lassen sich völlig dynamisch unterschiedlich lange Messwertreihen erzeugen. Alle Messreihen werden in einem Messreihen-Arrayliste aufgelistet, welcher wiederherum jeder Messreihe einen Name, Kommentar, Dimension, Datum/Zeit und Wertefeld zuordnet. Die erstellten Messreihen können durch Betätigen der entsprechenden Schaltflächen oder mit Hilfe der Menübar angezeigt, gespeichert, grafisch visualisiert und gleichfalls gedruckt werden.
Diese Klasse Messreihe beinhaltet zusätzlich eine Löschen-, Speichern- und Ladenfunktion als auch set-Methoden und get-Methoden. Im Prinzip stellt diese Klasse ein Grundkonstrukt dar, welches mit wichtigen Klassen verbunden ist. So wird u.a. mit der Klasse ShowJDialog automatisch der Mittelwert, Varianz und Medianwert bei der Ausgabe von Messreihen berechnet. Standardmäßig werden die Endwerte bei allen Berechnungen nicht gerundet. Das Auf- und Abrunden kann der Endbenutzer im Programm, welches die Funktion „BigDecimal“ gestattet, per Mausklick auf eine vorgegebene Anzahl von Stellen bewerkstelligen.
Die Messreihenvisualisierung geschieht mit einem Canvas-Layout, welches das Java 2D-API Konstrukt unterstützt. Dies stellt eine breite Palette von geometrischen Grundelementen wie auch zweidimensionale Grafiken, Text und Imaging-Funktionen zur Verfügung. Dadurch lassen sich Objekte auf Bildschirm und Drucker wiedergeben. Genau dieses findet sich in der Klasse DiagrammJDialog wieder, welches mit der Funktion y=f(Anzahl) ein Diagramm der Messreihe erstellt. Sogar ein Diagrammabbild zur Übertragung für das Drucken von Dokumenten ist implementiert. Zudem wird entlang der Messreihe mit der Mauszeigerposition ein Heranzoomen innerhalb des Diagramms, eine numerische Anzeige der Messwerte oberhalb des Diagramms als auch eine erweiterte Darstellung des Inhalts von den Diagrammlegenden ermöglicht.
Zusammenfassung der Kapitel
1. PROGRAMMKENNDATEN: Definition der fachlichen Anforderungen, Zielgruppen, Systemumgebung sowie der spezifizierten Produktfunktionen und Qualitätsmerkmale.
2. PROGRAMMAUFBAU UND DOKUMENTATION: Beschreibung der technischen Struktur mittels Funktionsbaum, Datenflussdiagrammen und umfassender Dokumentation der Java-Klassen.
4. INSTALLATION UND TEST: Darstellung des Testvorgehens und der erstellten Testdokumente sowie der Übergabedokumente für das Softwaresystem.
5. PROGRAMMBETRIEB: Anleitung zur Bedienung der Benutzeroberflächen inklusive Menüführungen, Generierungsoptionen und Datensicherungshinweisen.
Schlüsselwörter
Messwertanalyse, Java, Software-Engineering, Messreihenverwaltung, statistische Auswertung, grafische Visualisierung, Canvas-Layout, BigDecimal, Datenflussdiagramm, Objektorientierte Programmierung, GUI-Entwicklung, Testdokumentation, Messwertgenerierung, UML-Notation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Dokument grundsätzlich?
Es handelt sich um die Dokumentation einer Hausarbeit im Bereich Software-Engineering, welche die Entwicklung eines Programms zur Verwaltung und Analyse von Messwerten beschreibt.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Arbeit umfasst die Anforderungsanalyse, das Systemdesign (Klassenstruktur), die Implementierung der Benutzeroberflächen und die mathematische Auswertung von Messreihen.
Was ist das primäre Ziel des Projekts?
Das Hauptziel ist die Bereitstellung eines Java-Systems, das Messwerte eingeben oder generieren, statistisch auswerten und grafisch (inkl. Export-Funktionen) aufbereiten kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einem objektorientierten Software-Engineering-Ansatz, wobei Konzepte wie UML-Klassenhierarchien, Data Dictionarys und Struktogramme zur Prozessdokumentation genutzt werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der Programmstruktur, der detaillierten Dokumentation der Klassen, der Ablauflogik und der Bedienung der Anwendung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird primär durch Begriffe wie Java-Programmierung, Messdatenverwaltung, grafische Visualisierung und statistische Analytik geprägt.
Wie werden Messdaten im System gespeichert?
Messdaten werden in Textdateien mit der Endung „.mes“ gespeichert, welche sowohl sequenzielle als auch index-sequenzielle Organisation unterstützen.
Welche mathematischen Funktionen unterstützt das Programm bei der Generierung von Werten?
Das System unterstützt die Generierung nach linearen, potenziellen, exponentiellen und logarithmischen Funktionsmodellen.
- Quote paper
- Hartmut Bakker (Author), Nico Kammacher (Author), Markus Lengfeld (Author), Ansgar Stürenberg (Author), 2006, Projekt Messwertanalyse. Programmierung mit Java ohne Datenbank-Schnittstellen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/90729
