Initial commit: планирование эксперимента и оптимизация смесей

core/experiment.py

@@ -0,0 +1,99 @@
+# core/experiment.py
+"""
+Класс ExperimentDesign для хранения шагов и матрицы плана,
+а также генерации экспериментальных смесей.
+"""
+from core.classes import Mixture, Ingredient, IngredientInfo
+
+class ExperimentDesign:
+    def __init__(self, steps=None, plan=None):
+        self.steps = steps if steps is not None else []
+        self.plan = plan if plan is not None else []
+
+    def set_steps(self, steps):
+        """
+        Устанавливает шаги для всех факторов (ингредиентов кроме растворителя).
+        Каждый шаг должен быть >= 0. Нулевые шаги означают, что данный ингредиент не является фактором.
+        """
+        for s in steps:
+            if s < 0:
+                raise ValueError("Step cannot be negative")
+        self.steps = list(steps)
+
+    def _active_indices(self):
+        """Возвращает список индексов (в self.steps) с шагом > 0."""
+        return [i for i, s in enumerate(self.steps) if s > 0]
+
+    def _active_steps(self):
+        """Возвращает список шагов > 0."""
+        return [s for s in self.steps if s > 0]
+
+    def generate_plan(self, k=None):
+        """
+        Генерирует полный факторный план 2^k, где k - число активных факторов (шагов > 0).
+        Если k не указано, вычисляется автоматически.
+        Если активных факторов < 2, выбрасывает ValueError.
+        """
+        active = self._active_steps()
+        if k is None:
+            k = len(active)
+        if k < 2:
+            raise ValueError(f"Need at least 2 active factors (steps > 0), but got {k}")
+        from core.doe import ffe
+        self.plan = ffe(k)
+
+    def get_experiment_mixture(self, mixture, exp_index):
+        """
+        Возвращает Mixture для опыта с индексом exp_index (0-based).
+        Изменяются только те ингредиенты, у которых шаг > 0.
+        """
+        if not self.plan or not self.steps:
+            raise ValueError("Plan or steps not set")
+        if exp_index >= len(self.plan):
+            raise IndexError("Experiment index out of range")
+
+        active_indices = self._active_indices()
+        active_steps = self._active_steps()
+        if len(active_indices) != len(self.plan[0]):
+            raise ValueError("Number of active steps does not match plan columns")
+
+        base_percents = [info.value for info in mixture.ings]
+        new_percents = base_percents.copy()
+
+        for col, idx_in_steps in enumerate(active_indices):
+            factor = self.plan[exp_index][col]
+            ingredient_idx = idx_in_steps + 1
+            delta = active_steps[col] * factor
+            new_percents[ingredient_idx] = base_percents[ingredient_idx] + delta
+
+        new_ings = []
+        for i, info in enumerate(mixture.ings):
+            new_ings.append(
+                IngredientInfo(
+                    ingredient=Ingredient(name=info.name, unit=info.unit, value=new_percents[i]),
+                    dilution=info.dilution,
+                    density=info.density
+                )
+            )
+
+        temp_mixture = Mixture(
+            solvent=new_ings[0],
+            ings=new_ings[1:],
+            total_amount=mixture.total_amount,
+            total_unit=mixture.total_unit
+        )
+        return temp_mixture
+
+    def get_all_mixtures(self, mixture):
+        """Возвращает список Mixture для всех опытов."""
+        return [self.get_experiment_mixture(mixture, i) for i in range(len(self.plan))]
+
+    def to_dict(self):
+        return {
+            "steps": self.steps,
+            "plan": self.plan
+        }
+
+    @classmethod
+    def from_dict(cls, data):
+        return cls(steps=data.get("steps", []), plan=data.get("plan", []))