本發(fā)明涉及實驗設計，具體涉及一種多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、在航天、藥學以及生物等領域的實驗中，往往存在大量的影響因子和因子間錯綜復雜的相互影響關系，對每種情況都進行實驗驗證，無論在時間還是在人力物力上都不允許，這就需要對數(shù)據(jù)進行抽樣和假設。

2、然而目前的常見的實驗方案設計如完全隨機設計、析因?qū)嶒灧桨冈O計、正交實驗方案設計以及拉丁超立方實驗方案設計等，均需要在應用過程中進行大量計算和驗證，給實驗方案設計應用帶來不便，實驗方案設計效率低。

技術實現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術問題

2、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的實驗方案設計方法效率低的技術問題。

3、(二)技術方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

5、第一方面，本發(fā)明提供一種多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法，包括以下步驟：

6、s1、獲取待實驗產(chǎn)品的實驗變量因素數(shù)據(jù)和變量變化因子；

7、s2、判斷每個變量變化因子的取值范圍是否均可轉(zhuǎn)化為4個的離散變量取值情況，若是，則進入s3，否則，結(jié)束；

8、s3、判斷實驗變量因素的數(shù)量是否小于4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表的列數(shù)m個，若是，直接轉(zhuǎn)入s4；否則，對實驗變量因素進行歸類合并，直至實驗變量因素的數(shù)量小于等于m個為止，并返回s2；m為正整數(shù)，m≤20；

9、s4、判斷實驗變量因素的數(shù)量m是否小于5，若是，則對m組具有4因子變量進行排列組合，得到512組滿足近正交性近均勻性計算目標實驗數(shù)據(jù)集的所有數(shù)據(jù)組合，結(jié)束；否則，從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表中順次選取數(shù)量相同的列，并執(zhí)行下一步；

10、s5、確定實驗變量因素與從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表選取的列之間的映射關系；

11、s6、確定每個變量值與每列中數(shù)值之間的映射關系；

12、s7、根據(jù)映射關系，用所有實驗變量值替換所選取多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表中的值，輸出待實驗產(chǎn)品的512組滿足近正交性近均勻性計算目標實驗數(shù)據(jù)集的實驗方案；

13、其中，所述多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表為列數(shù)為m列，行數(shù)為512的表格，所述多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表具備近正交性和近均勻性。

14、優(yōu)選的，所述多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表的構建過程包括：

15、a、給定一個512*1列向量；

16、b、增加一個512*1列向量，組成512*2矩陣，計算兩個向量正交性，結(jié)果小于0.05，則加上；

17、c、增加一個512*1列向量，組成512*3矩陣，計算兩兩個向量的正交性，如3個兩兩向量正交性的結(jié)果均小于0.05，則保留矩陣，否則，重新開始再尋找一個512*1向量，并進行計算；以此類推，找到并建立512*m矩陣；

18、d、用二維平面分布圖判斷設計內(nèi)容的均勻性，如果符合均勻性，則保留的這組512*m的矩陣，否則返回步驟一重新開始構建；

19、其中，每個列向量中包括4個不同的值，且每個不同的值出現(xiàn)的頻率相同。

20、優(yōu)選的，所述確定實驗變量因素與從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表選取的列之間的映射關系，包括：

21、設具有m個變量因素的集合a，其中a＝{1，…，m}，從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表的選取的m列，形成集合b，其中集合b＝{1，…，m}，且集合a，b滿足的關系為f:a→b，f(a1)≠f(a2)，且b∈b∧a∈a→f(a)＝b；建立變量映射對關系{<ai,bj>}，其中ai∈a,bj∈b,i＝{1,…,m},j＝{1,…,m}。

22、優(yōu)選的，所述確定每個變量值與每列中數(shù)值之間的映射關系，包括：

23、ai＝{ai1,ai2,ai3,ai4}，bj＝{bj1,bj2,bj3,bj4}，i＝{1，…，m}，j＝{1，…，m}，確

24、定每個變量值與4因子基礎表相應列的映射關系，{<ai1,bj1>}或{<ai1,bj2>}或{<ai1,bj3>}或{<ai1,bj4>}。

25、第二方面，本發(fā)明提供一種多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計系統(tǒng)，包括：

26、待實驗產(chǎn)品數(shù)據(jù)獲取模塊，用于執(zhí)行s1、獲取待實驗產(chǎn)品的實驗變量因素數(shù)據(jù)和變量變化因子；

27、第一判斷模塊，用于執(zhí)行s2、判斷每個變量變化因子的取值范圍是否均可轉(zhuǎn)化為4個的離散變量取值情況，若是，則進入s3，否則，結(jié)束；

28、第二判斷模塊，用于執(zhí)行s3、判斷實驗變量因素的數(shù)量是是否小于多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表的列數(shù)m個，若是，直接轉(zhuǎn)入s4；否則，對實驗變量因素進行歸類合并，直至實驗變量因素的數(shù)量小于等于m個為止，并返回s2；m為正整數(shù)，m≤20；

29、第三判斷模塊，用于執(zhí)行s4、判斷實驗變量因素的數(shù)量m是否小于5，若是，則對m組具有4因子變量進行排列組合，得到512組滿足近正交性近均勻性計算目標實驗數(shù)據(jù)集的所有數(shù)據(jù)組合，結(jié)束；否則，從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表中順次選取數(shù)量相同的列，并執(zhí)行下一步；

30、第一映射關系確定模塊，用于執(zhí)行s5、確定實驗變量因素與從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表選取的列之間的映射關系；

31、第二映射關系確定模塊，用于執(zhí)行s7、確定每個變量值與每列中數(shù)值之間的映射關系；

32、實驗方案輸出模塊，用于執(zhí)行s7、根據(jù)映射關系，用所有實驗變量值替換所選取多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表中的值，輸出待實驗產(chǎn)品的512組滿足近正交性近均勻性計算目標實驗數(shù)據(jù)集的實驗方案；

33、所述多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表為列數(shù)為m列，行數(shù)為512的表格，所述多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表具備近正交性和近均勻性。

34、優(yōu)選的，所述多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表的構建過程包括：

35、a、給定一個512*1列向量；

36、b、增加一個512*1列向量，組成512*2矩陣，計算兩個向量正交性，結(jié)果小于0.05，則加上；

37、c、增加一個512*1列向量，組成512*3矩陣，計算兩兩個向量的正交性，如3個兩兩向量正交性的結(jié)果均小于0.05，則保留矩陣，否則，重新開始再尋找一個512*1向量，并進行計算；以此類推，找到并建立512*m矩陣；

38、d、用二維平面分布圖判斷設計內(nèi)容的均勻性，如果符合均勻性，則保留的這組512*m的矩陣，否則返回步驟一重新開始構建；

39、其中，每個列向量中包括4個不同的值，且每個不同的值出現(xiàn)的頻率相同。

40、優(yōu)選的，所述確定實驗變量因素與從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表選取的列之間的映射關系，包括：

41、設具有m個變量因素的集合a，其中a＝{1，…，m}，從多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表的選取的m列，形成集合b，其中集合b＝{1，…，m}，且集合a，b滿足的關系為f:a→b，f(a1)≠f(a2)，且b∈b∧a∈a→f(a)＝b；建立變量映射對關系{<ai,bj>}，其中ai∈a,bj∈b,i＝{1,…,m},j＝{1,…,m}。

42、優(yōu)選的，所述確定每個變量值與每列中數(shù)值之間的映射關系，包括：

43、ai＝{ai1,ai2,ai3,ai4}，bj＝{bj1,bj2,bj3,bj4}，i＝{1，…，m}，j＝{1，…，m}，確

44、定每個變量值與4因子基礎表相應列的映射關系，{<ai1,bj1>}或{<ai1,bj2>}或{<ai1,bj3>}或{<ai1,bj4>}。

45、第三方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲用于多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計的計算機程序，其中，所述計算機程序使得計算機執(zhí)行如上述所述的多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法。

46、第四方面，本發(fā)明提供一種電子設備，包括：

47、一個或多個處理器，存儲器，以及一個或多個程序，其中所述一個或多個程序被存儲在所述存儲器中，并且被配置成由所述一個或多個處理器執(zhí)行，所述程序包括用于執(zhí)行如上述所述的多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法。

48、(三)有益效果

49、本發(fā)明提供了一種多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法和系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術相比，具備以下有益效果：

50、本發(fā)明提供了一種多因素4因子的近正交近均勻?qū)嶒灧桨冈O計方法和系統(tǒng)，此方法結(jié)合了正交實驗方案設計方法和近正交拉丁超立方設計方法的優(yōu)勢，并簡化了滿足近正交性和近均勻性實驗數(shù)據(jù)的設計過程，通過預先構建的滿足近正交近均勻要求的多因素4因子離散變量近正交近均勻設計的基礎表，當實驗的枚舉次數(shù)超過512次情況下，給出只需要512次、符合近正交近均勻的典型通用實驗方案設計方案，覆蓋多因素4因子枚舉數(shù)據(jù)的全部特征。大大優(yōu)化了實驗方案設計工作，提高了實驗方案設計的效率。