聚类算法演示程序-3

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前面三篇文章分析了这个小程序的需求，确定了软件的模块划分，在BCG库的基础上用VS2015搭建并实现了程序的基本框架，完成了项目文件数据结构、MDI框架、菜单、工具条、编辑界面切换等功能的设计与实现，到此软件已初具雏形。
不得不说，对于这样一个小型程序的设计任务，界面设计是最费心思最纠结的部分。一个人搞，连蒙带猜，揣摩每个功能点的实现流程，自我评估，迭代极慢。对这事儿展开来有两点体会：

• 要求->需求->需要，软件产品由想法变成现实一定是个逐步细化的过程。要求是单方面的，是发起方的意图。需求则是双方碰撞博弈的一个成果，有需有求，有取有舍。需要则是在需求确定的前提下步入实现阶段的基础，比如设计方案、概要设计、详细设计等，这是解决技术人员实现系统时“我需要做什么怎么做等等“问题的。上述过程的缺失会让程序员很纠结。
• 领导->队友->客户，一个有活力的团队既要包括自己人也要包括”外人“——客户。领导提出想法制定计划掌控方向，是鞭策。队友们之间相互协作配合支持，是激励。客户参与需求分析，提供原型产品反馈，是磨砺。这三者之间充分交流互动，才能构建一个有活力和创造力的团队，才能开发出有生命力的产品。团队角色的缺失或角色功能发挥不足是团队失败的主导因素。

所以做事情真不能省事儿偷懒，前期步骤要做足做扎实，千万不能想当然。团队要搭配得当，要强调计划、执行力和处置措施。否则啊，从一些不明确的需求出发，不调研不论证，不设预算不定Deadline，带着一群良莠不齐的*队友，闷头开搞，，想想就很难......

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接下来就对表格编辑/绘图编辑/算法演示三部分功能设计与实现进行简单介绍：

表格编辑功能设计与实现

类图

在Grid上增／删／改和导入／导出的实现都很简单，直接调用CBCGGridCtrl相关函数即可。略微复杂的是批量插入功能的实现，此功能代码在OnInsertData中，界面如图

批量插入

用户可以选择插入点的数量和X、Y轴上的取值范围和分布概率。点击生成后的数据点值可以在Grid控件中查看，并在左下角的控件中预览。目前只加入了三种分布生成函数：均匀随机、正态分布、指数分布。
C语言中只有均匀分布生成函数rand()，所以我们还要自己定义其它随机数生成函数，具体原理如下，代码很简单就不贴了。

参考网上相关文章:http://blog.csdn.net/pizi0475/article/details/48689237
最简单的随机数生成算法是Inverse Transform Method（ITM）。如果我们可以给出概率分布的累积分布函数（CDF）及其逆函数的解析表达式，则可以非常简单便捷的生成指定分布随机数。
一般来说ITM是一种很好的算法，简单且高效，如果可以使用的话，是第一选择。但是ITM有自身的局限性，就是要求必须能给出CDF逆函数的解析表达式，有些时候要做到这点比较困难，这限制了ITM的适用范围。
当无法给出CDF逆函数的解析表达式时，Acceptance-Rejection Method（下文简称ARM）是另外的选择。ARM的适用范围比ITM要大，只要给出概率密度函数（下文简称PDF）的解析表达式即可，而大多数常用分布的PDF是可以查到的。
概率分布生产函数用Inverse Transform Method（ITM）

由于BCGGridCtrl自己维护自己所包含的数据，而项目文件的数据点实际存放于Doc中，所以出于效率考虑，编辑操作时只针对控件的数据，只在需要时（加载／保存项目文件和切入／切出编辑状态），将控件所包含数据和Doc数据进行同步。

绘图编辑功能设计与实现

类图

绘图编辑模式支持的工具功能：

箭头工具：鼠标点击拖拽选中数据点；点击拖拽已选中的数据点，修改数据点坐标
铅笔工具：点击在画布上增加新的数据点
魔棒工具：鼠标点击拖拽在画布上选择区域，然后批量增加数据点
手型工具：鼠标点击拖拽移动画布
删除／复制工具：删除／复制选中的数据点
放大／缩小工具：放大／缩小画布显示比例，鼠标滚动轮也有同样效果
画布设定：设定画布显示范围和比例

CClusterMDIView继承自CBCGScrollView，它响应工具条命令和鼠标消息来完成上述功能。主要是在不同工具模式下，分别处理鼠标左键按下、松开，鼠标移动，鼠标滚动等消息，设置操作状态为不同的值，然后在视图的重画消息响应函数OnDraw中进行绘制。
鼠标坐标和画布滚动状态通过UpdateRulersInfo函数通知CRulerView，由CRulerView绘制恰当的标尺。
CDialogBarDrawInfo实现绘图状态下右侧边栏，显示鼠标动态坐标和数据点选中状态，它通过OnMouseXY接收CClusterMDIView发送的自定义消息MouseXY来接收信息并更新数据点选中状态。

算法运行演示功能设计与实现

类图

算法运行演示功能由模态对话框CDialogRun呈现，算法运行状态显示、运行参数设置、中间数据显示等都交由算法对象维护。

总结

这个小程序弄完了，也简单的写了写。后面的实现主要涉及代码细节了，就不再深入了。
这个小程序本来就是个科研样品，需求粗糙，论证的不完善，实现的也凑凑合合的。
有很多不足，如何改进关键要看最终有没人用起来和如何去用，重点需要改进的地方包括：

• 用户界面改善，风格规整统一，方便用户实际使用。
• 数据管理部分最好支持多种数据类型，目前只是两维数据集合。
• 算法实现部分最好做成开放式的，可通过第三方脚本语言来扩充支持的算法类型。

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今天是小妞生日，祝她生日快乐，身体健康，学习进步！

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附录：类图脚本

@startuml

CBCGGridView <|-- CGridView
CGridView <..right> CClusterMDIDoc

class CBCGGridView{
    CBCGGridCtrl *GetGridCtrl()
}
class CGridView{    
    afx_msg void OnInsertRow();
    afx_msg void OnDeleteRow();
    afx_msg void OnInsertData();
    afx_msg void OnExport();
    afx_msg void OnImport();
    afx_msg void OnSort();
    ..
    //数据同步
    bool RetrieveData();
    bool SaveData();
}
class CClusterMDIDoc{
    RAWPOINTS_T m_RawPoints;
}

note as N1
工具条命令

end note

N1 ..right CGridView

note "调用数据同步:\nRetrieveData()\nSaveData()" as N2
N2 ..left CBCGGridView
CClusterMDIDoc .. N2

@enduml


@startuml

CBCGSCrollView <|-- CClusterMDIView
CClusterMDIView <..> CDialogBarDrawInfo
CClusterMDIView <..right> CClusterMDIDoc
CClusterMDIView "1"*--"2" CRulerView

class CDialogBarDrawInfo{
    SELECT_POINT* m_selectedPoints;
    double m_dbMouseX;
    double m_dbMouseY;  
    --
    afx_msg LRESULT OnMouseXY(WPARAM, LPARAM);
}
class CClusterMDIView{  
    afx_msg void OnLButtonDown();ß
    afx_msg void OnLButtonUp();
    afx_msg void OnMouseMove();
    afx_msg BOOL OnMouseWheel();
    afx_msg void OnVScroll();
    afx_msg void OnHScroll();
    ..
    afx_msg void OnTool(nID);
    afx_msg void OnEditZoomin();
    afx_msg void OnEditZoomout();
    afx_msg void OnEditDelete();
    afx_msg void OnEditCopy();
    afx_msg void OnEditFitsize();
    ..
    virtual void OnDraw(CDC* pDC);
    void     UpdateRulersInfo()
    --
    BOOL m_bCaptured;
    bool m_bHitOnPoint;
    enum_ToolType m_ToolType;
    CPoint m_ptOrgPointInPage;
    CPoint m_ptForwardPointInPage;
    SELECT_POINT m_selectedPoints;
}

class CClusterMDIDoc{
    RAWPOINTS_T m_RawPoints;
}

class CRulerView{
    CSize  m_DocSize;
    stDoubleRange m_rangePoints;
    float  m_fZoomFactor;
}

note as N1
鼠标消息
==
工具条命令

==
绘图函数
==
操作状态
end note

N1 ..right CClusterMDIView

@enduml

@startuml

class CDialogRun{
    
}
class CRunDispWnd{
    
}
class CBCGPPropList{
    
}
class CBCGPTabWnd{
    
}
class CClusterAlgorithmBase{    
    void run(int ms);
    void pause();
    void stop();
    virtual void step()=0;
    virtual bool end() 
    --
    virtual bool init(void *pParam);
    virtual bool initProp() = 0;
    virtual bool initGrid() = 0;
    --
    void PushDrawTask();
    void PopDrawTask(int step = 1);
    void ClearDrawTask();
    void doDraw();
    virtual bool ExcuteDrawTaskItem()=0;
}
class CClusterKmeans{   
    virtual void step();
    --
    virtual bool init(void *pParam);
    virtual bool initProp();
    virtual bool initGrid();
    --
    virtual bool ExcuteDrawTaskItem();
}
class CClusterDbscan{
    virtual void step();
    --
    virtual bool init(void *pParam);
    virtual bool initProp();
    virtual bool initGrid();
    --
    virtual bool ExcuteDrawTaskItem();  
}

CDialogRun *-left- CRunDispWnd
CDialogRun *-right- CBCGPPropList
CDialogRun *-up- CBCGPTabWnd
CDialogRun *-- CClusterAlgorithmBase

CClusterAlgorithmBase <|-- CClusterKmeans
CClusterAlgorithmBase <|-- CClusterDbscan

CRunDispWnd <..> CClusterAlgorithmBase
note on link : "算法运行状态\n显示在CRunDispWnd中\n交由算法对象维护"
CBCGPPropList <..> CClusterAlgorithmBase 
note on link : "算法运行参数\n显示在property控件中\n交由算法对象维护"
CBCGPTabWnd <..> CClusterAlgorithmBase
note on link : "算法运行过程中数据\n显示在tab控件中\n交由算法对象维护"


@enduml