Многокритериальный анализ на примере интегрированных сред разработки

В ходе данной работы будут изучены методы многокритериального анализа принятия решений и будет разработана библиотека на языке программирования Python, необходимая для принятия решения. Для рассмотрения работы методов был написан программный пакет, состоящий из 4 файлов:

1. electre.py — многокритериальный метод анализа решений ELECTRE.
2. saw_method.py — многокритериальный метод анализа решений SAW.
3. topsis.py — многокритериальный метод анализа решений TOPSIS.
4. DecisionHelper.py — класс для взаимодействия с методами сравнения знаками.

Метод SAW имеет две основные функции:

__count__ — Метод подсчета суммы произведений матрицы на веса.

saw_method — SAW метод для сравнения альтернатив по весам.

Метод TOPSIS содержит пять функций:

__normalize__ — Метод нормализации исходных данных.

__get_worst_best__ — Метод поиска лучшей и худшей альтернативы.

__get_worst_best_distanse__ — Метод поиска "дистанции" до худшего и лучшего элементов.

__topsis__ — Внутренний метод со значениями по умолчанию для сравнения альтернатив по весам.

topsis — метод для сравнения альтернатив по весам.

Метод ELECTRE разделен на 7 функций.

__normalize__ — Метод нормализации исходных данных.

__concordance_matrix__ — Метод составления матрицы согласия.

__discordance_matrix__ — Метод составления матрицы несогласия.

__dominance_matrix__ — Метод составления матрицы удовлетворения пороговым значения индексов согласия и несогласия.

__lim_concordance_list__ — Метод поиска предельных значений индекса согласия.

__lim_discordance_list__ — Метод поиска предельных значений индекса несогласия.

electre — ELECTRE I метод для сравнения альтернатив по весам.

 

Были рассмотрены IDE для разработки на языке Java. Для этого выбраны характеристики, по которым происходит сравнение. Важность характеристики измеряется числом от 0 до 1. Характеристики отображены в таблице 1.

Таблица 1.

Раскрытие выбранных характеристик

Характеристика (Субхарактеристика)	Причина выбора	Измерение	Важность
функциональная пригодность — степень, в которой продукт или система обеспечивают выполнение функции в соответствии с заявленными потребностями при использовании в указанных условиях	IDE можно было использовать для прохождения заданий Учебного плана	Покрытие плана: 1: 0-50% 2: 51-90% 3: 90-100%	0.18
временные характеристики —степень соответствия требованиям по времени отклика, времени обработки и показателей пропускной способности продукта или системы	Трата меньшего времени на запуск, компиляцию	1: >2 минут 2: 1-2 минуты 3: 30-59 секунд 4: 15-30 секунд 5: 0-15 секунд	0.13
использование ресурсов — степень удовлетворения требований по потреблению объемов ресурсов системой при выполнении их функций.	мощность аппаратного обеспечения в ВУЗе достаточно низкая	Загрузка ресурсов 1: 100% и этого недостаточно 2: 90-100% 3: 50-89% 4: <50%	0.17
изучаемость —возможность использования продукта определенными пользователями для достижения конкретных целей обучения для эксплуатации продукта или системы с эффективностью, результативностью.	недостаточная осведомленность студента о всех возможностях, опциях, настройках IDE	1: отсутствие документации 2: есть сжатая документация 3: есть качественная документация 4: подсветка ошибок + №3 5: контекстные подсказки + №4	0.09
защищенность от ошибки пользователя — уровень системной защиты пользователей от ошибок.	недостаточная осведомленность студента о всех возможностях, опциях, настройках IDE	1: отсутствие предупреждений об ошибке 2: показ причины возникшей ошибки 3: предупреждение о возникновении ошибки	0.04
восстанавливаемость —способность продукта или системы восстановить данные и требуемое состояние системы в случае прерывания или сбоя.	несовершенность аппаратного обеспечения и частых “вылетов”	1: отсутствие возможности восстановить данные 2: возможность автоматически сохранять изменения 3: возможность восстановить несохраненные изменения	0.13
отказоустойчивость —способность системы, продукта или компонента работать как предназначено, несмотря на наличие дефектов программного обеспечения или аппаратных средств.	не нужно тратить время на настройку системы в случае возникновения ошибки	1: неспособность работать в случае дефектов 2: способность работать в случае отказа некоторых модулей 3: независимость от дефектов	0.09
взаимозаменяемость —способность продукта заменить другой конкретный программный продукт для достижения тех же целей в тех же условиях.	можно открыть созданный код стандартными программами Windows и Linux и другими IDE	1: работает только в данной IDE 2: возможность запустить код в других IDE 3: возможность запустить код из других IDE + №2	0.17

 

Характеристики для каждой выбранной системы отображены в таблице 2.

Таблица 2.

ПО и выбранные характеристики

Характеристика/ Субхарактеристика	IntelliJ IDEA	Eclipse	NetBeans	DrJava	Android Studio
функциональная пригодность	3	3	3	2	2
временные характеристики	3	3	2	5	1
использование ресурсов	3	3	3	4	2
изучаемость	5	4	3	2	5
защищенность от ошибки пользователя	3	3	3	2	3
восстанавливаемость	2	2	2	1	3
отказоустойчивость	2	1	2	2	2

 

Данные были преобразованы для приложения в матрицу. В методы передаются матрица, веса, список, показывающий, отрицательный или положительный критерий. Были получены результаты и представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Полученные результаты

1 место занимает ПО под номером 1 (IntelliJ IDEA) во всех методах, использованных в данной практической работе.

Результаты различаются в методах SAW и TOPSIS лишь в относительно близких по уровню качества альтернативах. (№2 и №4).

Причинами того, что методы выдают не одинаковые результаты, являются:

• различие в силе учета весов
• формирование числовых значений разных способами;
• различие в видах нормализации матрицы;
• учет значений альтернативных вариантов в TOPSIS и ELECTRE.

В результате можно сделать вывод, что нельзя основываться на одном лишь методе сравнения. Не менее важным критерием является вывод информации обо всех альтернативах, внесенных в качестве исходных данных, чтобы пользователь получал право выбора из нескольких лучших вариантов, учитывая критерии, которые не внесены в исходные данные и зависят не от показателей, а от восприятия пользователя представленных товаров.

Библиотека была загружена на репозиторий в веб-сервисе GitHub [2].