Mini proje: sensör ölçüm kaydı ve istatistik

Kursun sonuna geldin. Şimdi öğrendiğin parçaları tek bir programda birleştirelim: bir sıcaklık sensöründen gelen ölçümleri saklayan, istatistiğini çıkaran ve eşik aşımını uyaran küçük bir veri kaydedici. Gerçek bir mühendislik aracının iskeleti bu.

Tasarım

• Olcum yapısı: ölçümün dakikası ve sıcaklığı.
• Kayit sınıfı: ölçümleri vektörde tutar; ortalama, en küçük, en büyük, standart sapma ve eşik üstü sayısını verir.
• main: örnek verileri ekler, tabloyu ve istatistikleri yazdırır.

Hesap yöntemlerini kısaca hatırlayalım. Ortalama, toplamın eleman sayısına bölünmesidir. Standart sapma ise verinin ortalamadan ne kadar saçıldığını söyler: her ölçümün ortalamadan farkının karesini al, bunların ortalamasını bul, karekökünü çek. Bu programda tüm veriyi kapsayan "popülasyon" standart sapmasını kullanıyoruz.

Kod

#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>

struct Olcum {
    int dakika;
    double sicaklik;
};

class Kayit {
public:
    void ekle(int dakika, double sicaklik) {
        veri_.push_back(Olcum{dakika, sicaklik});
    }

    bool bos() const { return veri_.empty(); }

    double ortalama() const {
        double toplam = std::accumulate(
            veri_.begin(), veri_.end(), 0.0,
            [](double t, const Olcum& o) { return t + o.sicaklik; });
        return toplam / veri_.size();
    }

    double standartSapma() const {
        double m = ortalama();
        double kareler = 0.0;
        for (const auto& o : veri_) {
            kareler += (o.sicaklik - m) * (o.sicaklik - m);
        }
        return std::sqrt(kareler / veri_.size());
    }

    double enKucuk() const {
        auto it = std::min_element(
            veri_.begin(), veri_.end(),
            [](const Olcum& a, const Olcum& b) { return a.sicaklik < b.sicaklik; });
        return it->sicaklik;
    }

    double enBuyuk() const {
        auto it = std::max_element(
            veri_.begin(), veri_.end(),
            [](const Olcum& a, const Olcum& b) { return a.sicaklik < b.sicaklik; });
        return it->sicaklik;
    }

    int esikUstu(double esik) const {
        return static_cast<int>(std::count_if(
            veri_.begin(), veri_.end(),
            [esik](const Olcum& o) { return o.sicaklik > esik; }));
    }

    void tabloYazdir() const {
        std::cout << std::setw(6) << "dak" << std::setw(10) << "sicaklik" << '\n';
        for (const auto& o : veri_) {
            std::cout << std::setw(6) << o.dakika
                      << std::setw(10) << o.sicaklik << '\n';
        }
    }

private:
    std::vector<Olcum> veri_;
};

int main() {
    Kayit kayit;
    kayit.ekle(0, 22.5);
    kayit.ekle(5, 23.0);
    kayit.ekle(10, 21.5);
    kayit.ekle(15, 24.0);
    kayit.ekle(20, 22.0);

    if (kayit.bos()) {
        std::cout << "Veri yok.\n";
        return 1;
    }

    const double esik = 23.5;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
    kayit.tabloYazdir();
    std::cout << '\n';
    std::cout << "Ortalama : " << kayit.ortalama() << '\n';
    std::cout << "En kucuk : " << kayit.enKucuk() << '\n';
    std::cout << "En buyuk : " << kayit.enBuyuk() << '\n';
    std::cout << "Std sapma: " << kayit.standartSapma() << '\n';

    int asim = kayit.esikUstu(esik);
    std::cout << "Esik (" << esik << ") ustu: " << asim << " olcum\n";
    if (asim > 0) {
        std::cout << "UYARI: sicaklik esigi asildi!\n";
    }
    return 0;
}

   dak  sicaklik
     0     22.50
     5     23.00
    10     21.50
    15     24.00
    20     22.00

Ortalama : 22.60
En kucuk : 21.50
En buyuk : 24.00
Std sapma: 0.86
Esik (23.50) ustu: 1 olcum
UYARI: sicaklik esigi asildi!

Hesabı elle doğrulayalım

Toplam 113.0, eleman sayısı 5, ortalama 22.6. Ortalamadan farklar: -0.1, 0.4, -1.1, 1.4, -0.6. Kareleri: 0.01, 0.16, 1.21, 1.96, 0.36; toplamı 3.70. Bölü 5 yapınca 0.74, karekökü yaklaşık 0.86. Program bu sonuçla örtüşüyor. Kendi yazdığın hesap kodunu elle yapılmış küçük bir örnekle doğrulamak, mühendislikte altın kuraldır.

Neleri nerede kullandık?

• Sınıf ve kapsülleme: veri_ private; dışarıdan yalnızca arayüz metotları var.
• const metotlar: İstatistik metotları kaydı değiştirmiyor.
• STL: accumulate, min_element, max_element, count_if.
• Lambda: Karşılaştırma ve eşik kuralları yerinde yazıldı; [esik] ile dış değişken yakalandı.
• const referans: Döngüde const auto& ile kopyalama olmadı.
• Doğrulama: Boş kayıtta bölme yapmadan çıkış.

Kendin dene

1. Programı std::cin ile okuyacak şekilde genişlet: kullanıcı dakika ve sıcaklık girsin, dakika -1 girilince bitsin.
2. Ölçümleri sıcaklığa göre büyükten küçüğe sıralayıp ilk üçünü yazdıran bir metot ekle.
3. Ölçümleri dosyaya yazan (std::ofstream, başlık <fstream>) bir metot ekle.
4. Sensör ADC değerini gerilime ve sıcaklığa çeviren bir fonksiyon yaz (ör. 10 mV/°C veren LM35 sensörü için sıcaklık = gerilim * 100).
5. Meydan okuma: Son 3 ölçümün hareketli ortalamasını hesaplayan metot yaz.

Sırada ne var?

Bu kursla C++'ın temelini bitirdin. Devamında şunlara bakabilirsin: kalıtım ve sanal fonksiyonlar (polimorfizm), şablonlar (template), istisnalar (try/catch), dosya işlemleri, çoklu iş parçacığı ve CMake ile proje yönetimi. Gömülü yönüne gitmek istersen STM32 ya da ESP32 geliştirme kartı alıp ilk LED yakma programını C++ ile yazmak harika bir sonraki adımdır.