Gleitender Mittelwert

avg.cpp

/*
 * compile with C++ 11 support, e.g.:
 *
 * g++ -std=c++0x -Wall -Wextra -pedantic avg.cpp
 */

#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>

double smoothing(double value) {
  double smoothValue = 0.0;
#define windowSize 19
  
  // gleitender Mittelwert
  
  /* Wir benutzen einen Ringbuffer, um die historischen
   * Werte für die Berechnung des Durchschnitts vorzuhalten.
   * Dieser wird realisiert durch ein Array mit "windowSize" vielen
   * Elementen sowie einem int, in welchem wir uns die nächste
   * Schreibposition im Array merken.
   *
   * Beachte: Wir brauchen siese Variablen *nicht* explizit
   * initialisieren. C++ garantiert, dass statischer Speicher
   * bei Programmstart mit Nullen initialisiert wird. Das ist
   * zufällig genau das, was wir hier brauchen.
   */
  static double history[windowSize];
  static int position;
  
  /* Den neuen Wert dem Buffer hinzufügen, und die Position
   * fürs nächste Schreiben um eins erhöhen.
   */ 
  history[position++] = value;
  
  /* Falls position == windowSize ist, müssen wir sie wieder
   * auf 0 zurücksetzen -- sonst schreiben wir beim nächsten
   * Aufruf der Funktion über das Ende des Arrays hinaus.
   */
  if (position >= windowSize) {
    position = 0;
  }
  
  /* Summe der gebufferten Werte in smoothValue berechnen. */
  for (int i=0; i < windowSize; i++) {
    smoothValue += history[i];
  }
  
  /* Nun die Summe durch die Anzahl der Summanden teilen, und
   * wir haben den gewünschten Durchschnitt. Fertig.
   */
  smoothValue /= windowSize;
  
  return smoothValue;
}

/* Ein kleines Testprogramm, was obige Funktion mit Werten
 * füttert und das Ergebnis ausgibt.
 */
int main() {
  std::uniform_real_distribution<double> unif(-0.1, 0.1);
  std::default_random_engine re;

  std::cout
    << std::setiosflags(std::ios::fixed)
    << std::setprecision(3);
  
  double val = 0;

  for (int i=0; i < 200; i++) {
    val += unif(re);
    std::cout << i << "\t" << val << "\t" << smoothing(val) << std::endl;
  }
  
  return 0;
}