CPP-Programm zur Berechnung der Standardabweichung

Einführung

In diesem Lab werden wir lernen, wie man ein C++-Programm schreibt, um die Standardabweichung einer Zahlenmenge mit Funktionen zu berechnen. Das Programm wird zeigen, wie man die Varianz einer Zahlenmenge berechnet, die der Mittelwert der quadrierten Abweichungen von der durchschnittlichen Zahl ist, und dann die Quadratwurzel davon die Standardabweichung ergibt.

Skills Graph

Definiere die Funktion zur Berechnung der Standardabweichung

Wir beginnen mit der Definition einer Funktion, die ein Array von float-Werten annimmt und die Standardabweichung dieser Werte zurückgibt.

float SD(float values[]) // Funktion zur Berechnung der Standardabweichung
{
    float sum = 0.0, mean, sd = 0.0;

    int i;
    for(i = 0; i < 10; ++i)
    {
        sum = sum + values[i]; // Summe berechnen
    }
    mean = sum/10; // Mittelwert berechnen.
    for(i = 0; i < 10; ++i)
        sd = sd + pow(values[i] - mean, 2); // Standardabweichung berechnen
    return sqrt(sd / 10);
}

In dieser Funktion berechnen wir zunächst die Summe aller Werte. Anschließend dividieren wir die Summe durch die Gesamtzahl der Werte, um den Mittelwert zu erhalten. Als nächstes berechnen wir die Varianz, indem wir die quadrierten Abweichungen jedes Werts vom Mittelwert aufsummieren. Danach berechnen wir die Standardabweichung, indem wir die Quadratwurzel der Varianz bilden.

Schreibe die Hauptfunktion, um Eingaben zu lesen und Ergebnisse auszugeben

Als nächstes schreiben wir die main-Funktion, die Eingaben vom Benutzer liest, die Werte in einem Array speichert, die SD-Funktion aufruft, um die Standardabweichung zu erhalten und dann das Ergebnis anzeigt.

int main()
{
    int i;
    float arr[10];
    cout << "Enter 10 elements: ";
    for(i = 0; i < 10; ++i)
        cin >> arr[i];
    cout << endl << "Standard Deviation = " << SD(arr); // Funktion aufrufen
    return 0;
}

In dieser Funktion deklarieren wir zunächst ein Array arr, um die Eingaben des Benutzers zu speichern. Anschließend fordern wir den Benutzer auf, 10 Werte nacheinander einzugeben. Danach rufen wir die SD-Funktion mit dem arr-Array auf, um die Standardabweichung zu erhalten und sie in der Konsole auszugeben.

Führe das Programm aus

Jetzt können wir das Programm mit dem folgenden Befehl in der Konsole kompilieren und ausführen:

g++ ~/project/main.cpp -o main && ./main

Dieser Befehl wird die main.cpp-Datei im Verzeichnis ~/project kompilieren und dann das resultierende ausführbare Programm ausführen.

Überprüfe die Ausgabe

Lassen Sie uns als Eingabe 4 5 7 8 9 6 3 2 1 7 eingeben und überprüfen, ob wir die richtige Ausgabe erhalten.

Enter 10 elements: 4 5 7 8 9 6 3 2 1 7

Standard Deviation = 2.5219

Wir können sehen, dass die Standardabweichung 2.5219 ist, was der gleiche Wert ist, den wir erhalten haben, als wir das Problem von Hand gelöst haben.

Vollständiger Code

Hier ist der vollständige Code der main.cpp-Datei zum Nachschlagen:

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

float SD(float values[]) // Funktion zur Berechnung der Standardabweichung
{
    float sum = 0.0, mean, sd = 0.0;

    int i;
    for(i = 0; i < 10; ++i)
    {
        sum = sum + values[i]; // Summe berechnen
    }
    mean = sum/10; // Mittelwert berechnen.
    for(i = 0; i < 10; ++i)
        sd = sd + pow(values[i] - mean, 2); // Standardabweichung berechnen
    return sqrt(sd / 10);
}

int main()
{
    int i;
    float arr[10];
    cout << "Enter 10 elements: ";
    for(i = 0; i < 10; ++i)
        cin >> arr[i];
    cout << endl << "Standard Deviation = " << SD(arr); // Funktion aufrufen
    return 0;
}

Zusammenfassung

In diesem Lab haben wir gelernt, wie man die Standardabweichung einer Zahlenmenge mithilfe von Funktionen in einem C++-Programm berechnet. Wir haben eine Funktion verwendet, um die Varianz zu berechnen, die der Mittelwert der quadrierten Abweichungen vom Mittelwert ist, und dann ihre Quadratwurzel, um die Standardabweichung zu erhalten. Wir haben auch gelernt, wie man Eingaben vom Benutzer liest, sie in einem Array speichert und dann die Funktion aufruft, um die Standardabweichung zu erhalten. Schließlich haben wir das Programm kompiliert und ausgeführt, um zu verifizieren, dass wir die richtige Ausgabe erhalten.