Каким же образом мы будем работать с этим набором измерений?
Вместо того чтобы заводить десяток переменных и проводить с ними
сложные манипуляции, мы лучше познакомимся с массивами.
Что из себя представляет массив?
Это набор однотипных данных, состоящий из скольких-то элементов.
У каждого элемента есть свой индекс, то есть номер, и мы можем произвольным
образом обратиться к к любому элементу массива по его индексу.
Соответственно, массив имеет точно так же, как переменная, свое имя,
и у каждого элемента, повторю, есть свой индекс.
Я вот так вот схематично это изобразил.
Здесь у меня массив из 9-ти элементов, которые пронумерованы от нуля до,
соответственно, 8-ми.
Что же мы будем делать для создания скользящей средней?
Мы после каждого нового измерения будем
перекладывать каждый последующий элемент
массива в предыдущий, то есть у нас точно так же будет сдвигаться вот это окошко.
А потом в последний элемент мы будем записывать то,
что получили с дальномера.
Измерили и записали последний элемент массива.
На следующей итерации, на следующем измерении, соответственно,
предыдущее измерение уедет в предпоследний элемент, и так все сдвинется,
соответственно, до самого первого, а на последнее место встанет новое измерение.
После чего мы можем каждый раз просуммировать их и поделить на количество
этих элементов.
Давайте посмотрим на www.arduino.cc, как выглядит синтаксис работы с массивами.
Здесь мы видим несколько способов создать массивы.
Как мы видим, это очень похоже на создание переменных.
Так же мы указываем тип.
Точно так же мы даем массиву имя.
Но затем в квадратных скобках указываем количество его элементов.
Затем при обращении к какому-то элементу массива мы точно так же будем писать
его имя и номер элемента, к которому мы обращаемся.
Еще раз подчеркну, что элементы нумеруются с нуля, поэтому в массиве
из 6-ти элементов последним порядковым номером элемента будет 5.
Первый – 0, 1, 2, 3, 4, 5 – всего 6.
Затем мы видим еще несколько способов объявить массив.
Во втором способе мы не указываем количество элементов,
но мы явно их перечисляем.
Вот таким вот образом в фигурных скобках через запятую можно сразу
инициализировать массив, то есть каждому элементу присвоить значение.
Здесь мы в этом примере видим,
что массив состоит из 5-ти элементов и они все перечислены в фигурных скобках.
Можно совместить эти способы и указать
количество элементов в квадратных скобках, а в фигурных
скобках перечислить собственно, значения, которые в них входят.
Давайте теперь посмотрим на то,
каким образом я реализовал скользящую среднюю в скетче.
За основу я взял скетч, где мы выводили показания дальномера на
светодиод и в последовательный порт и начал его модифицировать.
Во-первых, создал макроопределение (вот это вот MA),
в котором мы обозначаем, по скольким измерениям мы будем усреднять.
То есть как бы какова ширина вот этого окошка скользящей средней.
Затем я создал массив measurments, то есть вот эти измерения.
Длина его связана как раз вот с этим макроопределением.
Какой ширины окошко мы хотим сделать, такого размера массив и создадим.
И затем уже в лупе создал цикл со счетчиком,
который пробегает от нуля до предпоследнего
элемента массива по единичке.
И на каждой итерации мы в текущий элемент
записываем значение следующего элемента,
то есть вначале в нулевой элемент массива мы переписываем то, что было в первом,
затем в первый переписываем то, что было во втором, и так далее до предпоследнего.
А затем в последний элемент массива мы,
наконец, считываем новое текущее показание с датчика.
Обратите внимание еще раз на то,
что к последнему элементу я обращаюсь как к «MA минус 1».
MA в нашем макроопределении (в данном случае 7) –
это количество элементов массива.
Соответственно, номер последнего элемента будет на 1 меньше.
Вот таким образом я сохранил в последний элемент то, что показывает датчик.
Затем я создаю переменную, в которой мы посчитаем сумму этих измерений.
Делаю ее типа long, потому что если ее сделать целочисленной (int),
то в случае, если мы хотим усреднять по большому количеству измерений,
если их будет больше 30, больше 40,
int переполнится и мы получим некорректные вычисления, поэтому я сделаю ее типа long.
И создал еще один цикл,
который на этот раз пробегает уже от нуля до последнего элемента массива.
Поскольку у нас написано «меньше, чем MA», то мы остановимся именно на последнем
элементе, номер которого на 1 меньше количества элементов.
И к вот этой переменной mean прибавляем каждый элемент массива.
После чего в сокращенной форме я записал mean /= MA,
то есть разделить полученную сумму на количество
элементов и снова записать ее в тот же самый mean.
И затем уже в последовательный порт и на светодиод мы
выводим вот это вот усредненное значение.
Теперь давайте посмотрим еще раз в визуализатор и
сравним картинку с той, которую мы видели недавно.
Согласитесь, стало гораздо более гладкая линия.
Понятно, что неидеальная, но тем не менее больших выбросов уже нету.
Вы можете поэкспериментировать с шириной окошка,
посмотреть, как будет меняться вот этот график при
разном количестве измерений, которые мы усредняем.
