实验设计四交通事故分析.docx

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实验设计四交通事故分析

北京信息科技大学

实验设计报告

课程名称面向对象程序设计实验设计

题目交通事故分析

指导教师李春强

设计起止日期

设计地点

系别信息管理学院

专业___信息安全_______________

学生姓名____李继文______________

班级/学号信安1002/2010012713

成绩___________________

1.课程设计目的：

通过本实验使学生利用面向对象程序设计软件开发方法,即软件开发过程划分为明显的几个阶段:

问题分析和功能定义、对象设计及实现、核心控制设计、编码与测试、进化等实现线性衰减和数值方法分析方面的应用。

2.课程设计内容：

创建与数据最符合的两条直线。

一条直线在到达事故数量顶点时的车辆密度之前一直增加。

另一条直线从该点开始一直降低。

图4-1给出了收集的示例数据（由圆代表）及数据最相符的直线。

编写一个程序，来创建与代表12月份（详细数据请参见3.课程设计要求）交通状况的一组（x,y）数据点最符合的直线。

这些点代表观测数据，x为车辆密度，y为事故数量。

程序共应输出4个值：

直线1的斜率（m1）

直线1的截距（b1）

直线2的斜率（m2）

直线2的截距（b2）

事。

。

。

。

。

。

故。

。

。

。

。

。

。

。

数。

。

。

。

量

车辆密度（每100m的车辆数量）

图4-1事故数量与车辆密度的关系

3.课程设计要求：

（1）问题描述

对于特定长度的高速公路，公路上的车辆密度（每100米车辆的数目）与事故发生的数量有关。

一般认为，事故的数量随某一点的车辆密度的增加而增加。

然而，当车辆密度超过某一特定值时，由于拥挤，车辆平均速度下降，事故的数量也随之下降。

为了预测事故发生频率，并帮助改进高速公路设计，我们希望由观测数据来推导车辆密度及事故数量之间的关系。

（2）解决方案

在此给出最佳直线的斜率及截距的方程。

n=numberofpoints

c=∑i=1nxi

d=∑i=1nyi

e=∑i=1nxi2

f=∑i=1nyixi

注意，c为所有数据点的x坐标值的和，d为所有数据点的y坐标值的和。

变量e为x坐标值的平方和，f为数据点的xy积的和。

最佳直线的斜率（m）和截距（b）为：

m=（nf-cd）/（ne-c2）

b=（de-cf）/（ne-c2）

（3）具体示例

12月份数据如表4-1所示。

利用该数据进行计算。

表4-112月份的数据

数据点

车辆密度（x）

事故数量（y）

0

1.4

3

1

2.0

6

2

2.3

4

3

4.5

7

4

6.2

10

5

6.7

15

6

7.0

11

7

8.5

18

8

9.0

13

9

12.7

17

10

13.1

15

11

17.7

16

12

18.5

11

13

20.3

5

注意，事故数量的最大值为18（在第7个点）。

因此，我们用点0-7来创建第一条直线，用点7-13来创建另一条直线。

对于第一条直线：

c=sumofthexvalue=1.4+2.0+…+7.0+8.5=38.6

d=sumoftheyvalue=3+6+…+11+18=74

为获取e的值，将x值的平方求和：

e=1.42+2.02+…+7.02+8.52=236.08

为了获取f的值，首先求每x,y的积，然后求和：

f=1.4（3）+2.0（6）+…7.0（11）+8.5（18）=449.4

对于第二条直线：

c=8.5+9.0+…+18.5+20.3=99.8

d=18+13+…+11+5

e=8.52+9.02+…+18.52+20.32=1553.78

f=8.5（18）+9.0（13）+…18.5（11）+20.3（5）=1270.6

将这些值带入给出的求m及b的方程：

m1=1.853

b1=0.3087

m2=-0.6403

b2=22.70

这样，最佳直线y=mx+b的方程为：

直线1：

y=1.853x+0.3087从x=1.4到x=8.5

直线2：

y=-0.6403x+22.70从x=8.5到x=20.3

（4）类及对象

程序分析：

首先，在交通事故分析中，分为事故数据（Traffic）的计算类及线形衰减（Linear_regress）类两部分。

其次，类应该由什么组成。

如:

Traffic类由数据点组成。

另外，我们需要事故数量最大值的数组下标及数据点的数量。

函数成员应能通过读输入文件来初始化这些数据、

找出事故数量最大值的数组下标，并且与Linear_regress类交互以获得两条直线。

Linear_regress类需知道它使用的点的数量，它需访问这些被计算的点，它需要通过这些点的线的数据。

所以，其数据成员应为数据点（或数据点数组的起始地址）、数据点的数据及创建的直线的斜率和截距。

在此，Linear_regress类仅需要由数据创建最佳直线，为简单起见，我们仅使用一个函数成员。

注意，这些数据使用了点和直线。

在程序application4.cpp中，我们描述了简单的仅包含数据成员的Point及Line结构。

在这个程序中，我们将其用作类，这意味Point及Line对象可作为Linear_regress及Traffic的数据成员。

第三，这些数据应如何交互？

Linear_regress类包含类型为Line的普通数据成员，及可被Traffic用来执行衰减的成员函数。

Traffic包含Point类型的数组，及指向Linear_regress类对象的指针。

4.实验条件：

（1）主要设备:

586或更高机型，256MB或更高的内存，40G或更大的硬盘。

（2）主要软件：

①操作系统可为Windows9X、WinMe、Win2000或更高版本等；

②开发环境为VC++6.0或者TC++3.0。

（3）参考书目:

①C++课堂教学与编程演练作者：

（美）奥瑞兹（DOrazio，T.B）著，侯普秀译清华大学出版社

②《数据结构及应用算法教程》严蔚敏等编著清华大学出版社2001年2月第1版

5.实验方法与步骤：

实验界面：

（1）使用内置的数据：

课设中提供的数据

显示如上图；

（2）使用手动输入：

结果为：

6.实验总结：

通过这次课设的实验，学会了cout中的精度的控制，并且对于c++stl中的vector容器的概念有了一定的了解，并且对于面向对象的操作有了很深的领悟！

附录：

代码如下：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

usingnamespacestd;

structpoint//点的结构体

{

floatx;

inty;

};

boolcmp（pointa,pointb）//判断函数

{

returna.x

}

boolcmp1（pointa,pointb）//判断函数

{

returna.y

}

structlr//直线的结构体

{

floatm,b;

};

classtraf//具体的分析类

{

private:

vectorpp;

intn,d;

floatc,e,f;

vectorlinder;

public:

traf（vectorp）

{

pp=p;

}

voiddeal（）

{

d=0;

c=0;

e=0;

f=0;

n=0;

sort（pp.begin（）,pp.end（）,cmp）;//排序函数

vector:

:

iteratorir=max_element（pp.begin（）,pp.end（）,cmp1）;//找出最大值的点

cout<<"最大点：

"<<（*ir）.x<<""<<（*ir）.y<

cout<<"----------------------------------------"<

for（vector:

:

iteratorip=pp.begin（）;ip!

=ir+1;ip++）

{

n++;

c+=（*ip）.x;

d+=（*ip）.y;

e+=pow（（*ip）.x,2）;

f+=（（*ip）.x*（*ip）.y）;

}

lrlr1;

lr1.m=（n*f-c*d）/（n*e-c*c）;

lr1.b=（d*e-c*f）/（n*e-c*c）;

linder.push_back（lr1）;

d=0;

c=0;

e=0;

f=0;

n=0;

for（vector:

:

iteratorip=ir;ip!

=pp.end（）;ip++）

{

n++;

c+=（*ip）.x;

d+=（*ip）.y;

e+=pow（（*ip）.x,2）;

f+=（（*ip）.x*（*ip）.y）;

}

lr1.m=（n*f-c*d）/（n*e-c*c）;

lr1.b=（d*e-c*f）/（n*e-c*c）;

linder.push_back（lr1）;

}

voiddisplay（）

{

for（vector:

:

iteratorio=linder.begin（）;io!

=linder.end（）;io++）

{

cout<<"斜率：

"<

cout<<"截距：

"<

cout<<"直线方程为：

y="<

cout<<"------------------------------"<

}

}

};

classoperate

{

private:

vectorpt;

public:

operate（vectorxx）

{

pt=xx;

}

voidprint（）

{

inty,k,i,o;

floatx;

pointpn;

/*vectorpt;*/

boolmybool=true;

pointpi[14]={1.4,3,2.0,6,2.3,4,4.5,7,6.2,10,6.7,15,7.0,11,8.5,18,9.0,13,12.7,17,13.1,15,17.7,16,18.5,11,20.3,5};

do

{

pt.clear（）;

co