C#实现封装SPC过程能力工具类ProcessCababilityHelper

背景
代码实现
- 直方图分组确定
- 获取子组容量
- 获取望目值
- 获取分辨率，如果返回resolution为0，则标识数组中数据均相同
- 组距，数据有误或数据均相同时返回0
- 获取组内左边界
- 获取组内右边界
- 获取组内中值
- 分布密度
- 获取正态分布数据密度
- 获取单个正态分布数据
- 获取组内正态分布数据密度
- 获取准确度
- ppm小于lsl，ppm百万分之不良
- ppm大于usl，ppm百万分之不良
- 获取正三倍标准差
- 获取负三倍标准差
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背景

在不同项目开的发过程中，可能会用到许多相同或类似的功能开发或业务处理，从抽象设计的角度考虑，通常会把这些功能或业务操作进行封装，方便在不同项目中调用，这也是重用思想的重要体现。本次分享的是在C#中实现SPC过程能力相关方法的封转，是六西格玛数据统计工具类SixSigmaHelper类的功能补充。在大数据、人工智能、数据科学家炙手可热的当下，本类可以说是C#工程师在处理数据分析业务上的必备类。

相关概念请学习SPC相关课程和歇息MiniTab工具的使用
本类依赖SixSigmaHelper，请参看https://blog.csdn.net/zlbdmm/article/details/101770432

代码实现

直方图分组确定

/// <summary>
/// 直方图分组确定
/// </summary>
/// <param name="length">样本数</param>
/// <returns>返回分组数</returns>
public static int GetGroupNum(int length)
{double k = 1 + 3.31 * Math.Log10(length);return (int)Math.Floor(k);
}

获取子组容量

/// <summary>
/// 获取子组容量
/// </summary>
/// <param name="length">样本数</param>
/// <param name="groupNum">子组数</param>
/// <returns>返回子组容量</returns>
public static int GetGroupSize(int length, int groupNum)
{return (int)Math.Ceiling((decimal)length / (decimal)groupNum);
}

获取望目值

/// <summary>
/// 获取望目值
/// </summary>
/// <param name="usl">目标上限值</param>
/// <param name="lsl">目标下限值</param>
/// <returns>返回望目值</returns>
public static double GetTarget(double usl, double lsl)
{return DoubleFormat(5, (usl + lsl) / 2);
}

获取分辨率，如果返回resolution为0，则标识数组中数据均相同

/// <summary>
/// 获取分辨率，如果返回resolution为0，则标识数组中数据均相同
/// </summary>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回数据分辨率</returns>
public static double GetResolution(double[] original)
{try{Array.Sort(original);if (original.Length == 1){return DoubleFormat(5, original[0]);}double resolution = 0.0;for (int i = 1; i < original.Length; i++){resolution = original[i] - original[i - 1];if (resolution > 0){break;}}return DoubleFormat(5, resolution);}catch (Exception ex){return 0.0;}
}

组距，数据有误或数据均相同时返回0

/// <summary>
/// 组距，数据有误或数据均相同时返回0
/// </summary>
/// <param name="digits">精度，小数位数</param>
/// <param name="max">最大值</param>
/// <param name="min">最小值</param>
/// <param name="groupNum">子组数</param>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回组距</returns>
public static double GetGroupDistance(int digits, double max, double min, int groupNum, double[] original)
{double gd = 0.0;if (GetResolution(original) != 0){double r = GetResolution(original);double originalDistance = Math.Abs(max - min) / groupNum;gd = DoubleFormat(digits, Math.Ceiling(originalDistance / r) * r);}return gd;
}

获取组内左边界

/// <summary>
/// 获取组内左边界
/// </summary>
/// <param name="min">最小值</param>
/// <param name="groupDistance">组距</param>
/// <param name="groupNum">子组数</param>
/// <returns>返回组内左边界</returns>
public static double[] GetGroupDownBound(double min, double groupDistance, int groupNum)
{double[] gdb = new double[groupNum];for(int i= 1;i <= groupNum; i++){gdb[i - 1] = DoubleFormat(5, min + (i - 1) * groupDistance - groupDistance / 2);}return gdb;
}

获取组内右边界

/// <summary>
/// 获取组内右边界
/// </summary>
/// <param name="min">最小值</param>
/// <param name="groupDistance">组距</param>
/// <param name="groupNum">子组数</param>
/// <returns>返回组内右边界</returns>
public static double[] GetGroupUpBound(double min, double groupDistance, int groupNum)
{double[] gub = new double[groupNum];for(int i= 1;i <= groupNum; i++){gub[i - 1] = DoubleFormat(5, min + (i - 1) * groupDistance + groupDistance / 2);}return gub;
}

获取组内中值

/// <summary>
/// 获取组内中值
/// </summary>
/// <param name="min">最小值</param>
/// <param name="groupDistance">组距</param>
/// <param name="groupNum">子组数</param>
/// <returns>返回组内中值</returns>
public static double[] GetGroupMedian(double min, double groupDistance, int groupNum)
{double[] gm = new double[groupNum];for (int i = 1; i <= groupNum; i++){gm[i - 1] = DoubleFormat(5, min + (i - 1) * groupDistance);}return gm;
}

分布密度

/// <summary>
/// 分布密度
/// </summary>
/// <param name="groupDistance">组距</param>
/// <param name="groupDownBound">组内左边界</param>
/// <param name="groupUpBound">组内右边界</param>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回分布密度</returns>
public static double[] GetDistributionDensity(double groupDistance, double[] groupDownBound, double[] groupUpBound, double[] original)
{double[] g = new double[groupUpBound.Length];double[] count = new double[groupUpBound.Length];//初始化count数值for(int i= 0;i<count.Length;i++){count[i] = 0.0;}for (int i = 0; i < groupUpBound.Length; i++){for (int j = 0; j < original.Length; j++){if (groupDownBound[i] < original[j] && original[j] < groupUpBound[i]){count[i] = count[i] + 1;}}}for (int i = 0; i < count.Length; i++){g[i] = DoubleFormat(5, (count[i] / original.Length) * (1 / groupDistance));}return g;
}

获取正态分布数据密度

/// <summary>
/// 获取正态分布数据密度
/// </summary>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回分布密度</returns>
public static double[] GetNormalDistribution(double[] original)
{double[] values = new double[original.Length];for (int i = 0; i < original.Length; i++){values[i] = DoubleFormat(5, 1 / ((Math.Sqrt(2 * Math.PI) * SixSigmaHelper.GetTotalStdDev(original))) * Math.Pow(Math.E, -Math.Pow((original[i] - SixSigmaHelper.GetAverageValue(original)), 2) / (2 * Math.Pow(SixSigmaHelper.GetTotalStdDev(original), 2))));}return values;
}

获取单个正态分布数据

/// <summary>
/// 获取单个正态分布数据
/// </summary>
/// <param name="x"></param>
/// <param name="ave">均值</param>
/// <param name="stdDev">标准差</param>
/// <returns>返回单个正态分布数据</returns>
public static double GetNormalDistributionValue(double x, double ave, double stdDev)
{return DoubleFormat(5, 1 / ((Math.Sqrt(2 * Math.PI) * stdDev)) * Math.Pow(Math.E, -Math.Pow((x - ave), 2) / (2 * Math.Pow(stdDev, 2))));
}

获取组内正态分布数据密度

/// <summary>
/// 获取组内正态分布数据密度
/// </summary>
/// <param name="groupNum">子组数</param>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回组内正态分布数据密度</returns>
public static double[] GetGroupNormalDistribution(int groupNum, double[] original)
{double[] values = new double[original.Length];double inGroupStdDev = SixSigmaHelper.GetInGroupStdDev(2, original);double ave = SixSigmaHelper.GetAverageValue(original);for (int i = 0; i < original.Length; i++){values[i] = DoubleFormat(5, 1 / ((Math.Sqrt(2 * Math.PI) * inGroupStdDev) * Math.Pow(Math.E, -Math.Pow((original[i] - ave), 2) / (2 * Math.Pow(inGroupStdDev, 2)))));}return values;
}

获取准确度

/// <summary>
/// 获取准确度
/// </summary>
/// <param name="usl">目标上限</param>
/// <param name="lsl">目标下限</param>
/// <param name="ave">均值</param>
/// <returns>返回准确度</returns>
public static double GetCA(double usl, double lsl, double ave)
{double diff = (usl - lsl) / 2;double sum = (usl + lsl) / 2;return DoubleFormat(5, Math.Abs(sum - ave) / diff);
}

ppm小于lsl，ppm百万分之不良

/// <summary>
/// ppm小于lsl，ppm百万分之不良
/// </summary>
/// <param name="lsl">目标下限</param>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回ppm小于lsl的值</returns>
public static double GetPpmLessLsl(double lsl, double[] original)
{double count = 0.0;for(int i= 0;i<original.Length;i++){if (original[i] < lsl){count += 1;}}return DoubleFormat(5, (count / original.Length) * 1000000);
}

ppm大于usl，ppm百万分之不良

/// <summary>
/// ppm大于usl，ppm百万分之不良
/// </summary>
/// <param name="usl">目标上限</param>
/// <param name="original">原始数据</param>
/// <returns>返回ppm大于usl的值</returns>
public static double GetPpmMoreUsl(double usl, double[] original)
{double count = 0.0;for (int i = 0; i < original.Length; i++){if (original[i] > usl){count += 1;}}return DoubleFormat(5, (count / original.Length) * 1000000);
}

获取正三倍标准差

/// <summary>
/// 获取正三倍标准差
/// </summary>
/// <param name="expTarget">目标值</param>
/// <param name="stdDev">标准差</param>
/// <returns>返回目标值加上3倍的标准差</returns>
public static double GetPositive3Signa(double expTarget, double stdDev)
{return DoubleFormat(5, expTarget + 3 * stdDev);
}

获取负三倍标准差

/// <summary>
/// 获取负三倍标准差
/// </summary>
/// <param name="expTarget">目标值</param>
/// <param name="stdDev">标准差</param>
/// <returns>返回目标值减去3倍的标准差</returns>
public static double GetNegative3Signa(double expTarget, double stdDev)
{return DoubleFormat(5, expTarget - 3 * stdDev);
}

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