情報実習Ⅱ

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きのこさわなか
4 years ago
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1 情報実習 Ⅱ 第 7 回 ( これまでの復習 ) 課題資料

nextint(), nextdouble(), 演算子 : 算術演算子, 増減演算子, 代入演算子, 比較演算子, 論理演算子書式付出力と書式指定子 : printf(): %d,

2 Java のクラスの概形クラスフィールドコンストラクタメソッド main メソッドローカル変数宣言オブジェクト生成オブジェクトへのメッセージ ( メソッド呼び出し ) 変数 : 基本型, 参照型これまでの習得事項まだ初歩的な内容だけだがこれらを利用するだけでも多くの実用的なプログラムが記述できるキーボード入力 : Scanner の利用 : nextint(), nextdouble(), 演算子 : 算術演算子, 増減演算子, 代入演算子, 比較演算子, 論理演算子書式付出力と書式指定子 : printf(): %d, %f, %s, %c 条件分岐 : if 文, else-if ラダー, switch 文繰り返し : while 文, do-while 文, for 文, break 文, continue 文

3 課題番号 7 任意の 2 次関数の定積分を近似計算するためのプログラムの作成 3 種類の近似法区分求積法台形則 ( 今日の課題 ) 合成シンプソン法 x0 x1 定積分値 = න y = f(x) どのような複雑な関数でも積分公式を使わ x 1 f(x) dx ずにかなり正確に計 x 0 算できる

4 一番簡単だが精度はいまいち区分求積法 ( 参考 ) 計算範囲を n 等分し n 個の長方形の面積 ( 負になる場合もある ) で近似 grid grid spacing y = f(x) w w w w x0 x1 x2 x3 積分値 f(x0) w f(x3) w w は (x4 x0)/4 で求まる 1 区間の幅 (n=4 の場合 ) x4

5 台形則 ( 今日の課題 ) 計算範囲を n 等分し n 個の台形の面積 ( 負になる場合もある ) で近似 y = f(x) x0 x1 x2 x3 積分値 w w w w x4 (f(x0) + f(x1)) w/2 + + (f(x3) + f(x4)) w/2 (n=4 の場合 ) 簡単で精度もそこそこ

6 ちょっと複雑だが精度は良い合成シンプソン法 ( 参考 ) 3 点を通る 2 次関数で f(x) の積分値を近似区分数は偶数でなければならない y = f(x) w w w w x0 x1 x2 x3 x4 積分値 w n (f x f x n + 2 σ 1 2 i=1 f(x 2i ) + 4 σ i=1 f(x 2i 1 )) n

7 実行例 f(x) = x 2 + 2x + 1 のグラフの彩色部分の面積を求める場合 2 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = 1x^2+2x+1 の定積分 [-3.0, 3.0] の近似値 1 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 青文字はキーボードからの入力

8 今日の課題課題番号 7-1, 7-2, 7-3, レポートの作成提出するファイルは次の4つ課題 7-1 QuadraticFunction.java 課題 7-2 TrapezoidalRule.java 課題 7-3 IntegralTester.java report7.pdf

9 課題番号 7-1 積分の対象となる任意の2 次関数を表すクラス QuadraticFunction.javaを作成せよ実行例 2 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = 2x^2-3x-8 引数の値 ( 実数 ) を入力 : 6.7 f(6.7) = 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = -6x^2+5x+0 引数の値 ( 実数 ) を入力 : -4.7 f(-4.7) = 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = -1x^2+0x+1 引数の値 ( 実数 ) を入力 : 67.0 f(67.0) = 表示上の注意青文字はキーボードからの入力 1 次の係数と定数の値が負のときには演算子がになるように工夫すること例えば 1 番目の実行例が f(x) = 2x^2+-3x+-8 では不可演算子がになる際式中に余分なスペースが入らないように工夫すること f(x) = 2x^2-3x -8 では不可係数が -1 又は 0 又は 1 のとき式を正しく表示するためには条件分岐が複雑になりすぎるので今回の課題では 2 3 番目の実行例のように工夫無しで各係数の値をそのまま表示して良い (4.7 節の String クラスを学習すれば正しい表示が比較的簡単に実装可能 ) 絶対値の計算には Math.abs メソッドを利用する例えば b の絶対値を求めるには int test = Math.abs(b) などとすれば良い

10 課題番号 7-1 QuadraticFunction クラスの仕様フィールド : a, b, c: int 2 次関数の係数コンストラクタ : 3つの整数を引数としてフィールドを初期化メソッド : evaluate(x: double): 関数の戻り値 ( a x^2 + b x + c の計算結果 ) を返す showfunction(): 前ページに示したように関数の式を表示 main メソッド : 前ページに示したようにキーボードから 3 つの整数を入力してこのクラスのオブジェクトを一つ生成するさらにキーボードから 1 つの実数を入力して関数の計算結果を表示するフィールドコンストラクタメソッドの修飾子はクラス図を参照

11 Scanner を使えるようにする準備課題 7-1 の半完成品 /** 課題番号学籍番号などをドキュメンテーションコメントとして記入 */ クラス宣言 { フィールドの宣言コンストラクタの宣言 evaluate メソッドの宣言 showfunction メソッドの宣言 public static void main(string[] args) { /* キーボード入力の準備 */ Scanner kbscanner = new Scanner(System.in); /* キーボードから 2 次関数の係数を入力する */ System.out.print("2 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : "); int a = kbscanner.nextint(); int b = kbscanner.nextint(); int c = kbscanner.nextint(); /* 与えられた係数を元に 2 次関数を表すオブジェクトを生成する */ QuadraticFunction qfunction = new QuadraticFunction(a,b,c); qfunction.showfunction(); System.out.println(); /* キーボードから関数に与える引数の値を入力する */ System.out.print(" 引数の値 ( 実数 ) を入力 : "); double x = kbscanner.nextdouble(); /* 関数の計算結果を表示 */ System.out.printf("f(%1.1f) = %8.2f",x,qFunction.evaluate(x)); } kbscanner.close();

12 課題 7-1 クラス図

13 課題番号 7-2 台形則に基づいて関数の定積分の近似値を計算する機能を持つクラス TrapezoidalRule.java を作成せよフィールド : startpoint: double TrapezoidalRule クラスの仕様定積分の始点を表す endpoint: double 定積分の終点を表す qfunction: QuadraticFunction 積分対象の関数を表すコンストラクタ : 2 つの整数と QuadraticFunction 型の参照を引数として各フィールドを初期化メソッド : calcarea(x: double, gridspacing: double): double qfunction, x, gridspacing を用いて一区画の台形面積を計算して返す integrate(numofgrid: int): double startpoint から endpoint までの定積分値を numofgrid 個の台形の面積を合計することで近似して返す

14 メソッド内 (main は除く ) から同じクラスの他のメソッドを呼び出すには (integrate メソッドのヒント ) 例えば p. 25 の Rectangle.java において move メソッドの中から showstate メソッドを呼び出し move の実行ごとに情報を表示させるようにするには以下のように記述すればよい public void move(int xmove, int ymove) { xposition = xposition + xmove; yposition = yposition + ymove; showstate(); }

15 課題 7-2 クラス図

16 課題番号 7-3 区間分割数を 1~ に 10 倍ずつ変化させ積分の近似計算をする main メソッドのみのプログラム IntegralTester.java を作成せよ 2 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = -3x^2-8x+9 の定積分 [-23.4, 82.8] の近似値 1 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = 1x^2+2x+1 の定積分 [-4.0, 9.0] の近似値 1 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : f(x) = 3x^2+0x+1 の定積分 [-578.0, ] の近似値 1 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : 積分区間が間違っています. 2 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : 積分区間が間違っています. 課題 7-3 の実行例

17 Scanner を使えるようにする準備 IntegralTester.java の半完成品 /** ここに必ずこのクラスの役割を明記する記述がいい加減な場合も再提出となる */ クラス宣言 { main メソッド { final int maxpartitionnumber = ; // 分割数の上限定数を扱う場合は final 修飾子をつける /* キーボード入力の準備 */ Scanner /* キーボードから 2 次関数の係数を入力する */ System.out.print("2 次関数の 3 つの係数 ( 整数 ) をスペースで区切って入力 : "); /* 与えられた係数を元に 2 次関数を表すオブジェクトを生成する */ QuadraticFunction /* キーボードから積分区間の始点と終点を入力する */ System.out.print(" 積分の始点と終点 ( 実数 ) をスペースで区切って入力 : "); ( 間違った積分区間を入力した際は System.exit(1) で終了 ) /* TrapezoidalRule クラスのオブジェクトを生成 */ TrapezoidalRule /* 積分対象の関数の表示 */ System.out.printf(" の定積分 [%2.1f, %2.1f] の近似値 n", ); } /* 1 maxpartitionnumber 分割したそれぞれの場合の積分の近似値を求め表示する */ for ( ここにという数値を直接書かないこと ) { } Scanner を閉じる

18 課題 7-3 のクラス図

19 各課題ごとにプログラムの先頭に以下の事項を必ず記入すること学籍番号名前課題番号提出日再提出日例 ( ドキュメンテーションコメントを使用すること ) /** * クラスの簡単な説明 * 近大太郎課題 7-1 提出日 2019/10/29 再提出日 2019/11/19 ( 再提出時のみ ) */

20 レポートの提出について今回と第 11 回では LaTeX で作成した pdf 形式のレポート ( ファイル名 report7.pdf ) も提出します公式ページにレポートの雛形となる report7.tex というファイルがあるので必ずそれを利用して作成してくださいまたその中に書かれている指示には従ってください不備のあるレポートは内容を見ずに再提出として返却しますまた大幅に減点します

21 レポートの提出についてレポート作成はプログラムを submitj.sh で提出してから行ってください課題 7.3 はターミナル上で ~/JJ2/JavaBook/bin に移動し $ java IntegralTester.java として実行しその実行画面の画像をレポートに貼り付けてください課題 7.1 の画像は不要です Eclipse 上の実行画面では受理しません詳細は公式ページにある report7.pdf の第 6 節をよく読んでください

22 テスト仕様以下のようなテスト結果 ( 入力値は自分で考える ) を記載する番号入力 1 入力 2 出力 1 出力 2 合否 f(x) = 1x^2+2x+1 の定積分 [-3.0, 3.0] の近似値上記以外最低でも 4 つのテスト結果を 2~5 に記載 1 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : 分割 : かを記入右記以外の入力エラーの場合の結果を 2 つ記載積分区間が間違っています積分区間が間違っています.

23 添付する画像レポートに添付する画像は右図のようなターミナル上での実行結果ですエクリプス上の実行結果では受理しません画像には自分で考えテスト仕様に示した実行結果を全て含めるようにしてくださいまたそれ以外の余分な行 (cd や誤ったコマンドなど ) は含めないでください

24 よくある再提出例プログラムの仕様の記述が不完全コメントが無い字下げしていないまたは不完全 ( 自己流の字下げ ) ソースコードの一部がはみ出して欠落または次の行に折り返されている実行結果の図がターミナルではなく eclipse で実行したものになっている実行結果の図に java コマンド以外の余分な情報が入っている report7.tex に記載されている指示文章がそのまま残っているこれらも含め pdf ファイルに不備が無いかどうかよく確認してから提出してください再提出となった場合遅刻提出と同様に大きく減点されます

25 課題提出期限課題 7の全てのJavaプログラム基本期限 : 本日 16:30 延長期限 :11 月 6 日 ( 水 ) 17:00 LaTeX によるレポート ( report7.pdf ) 基本期限 :11 月 6 日 ( 水 ) 17:00

スライド 1

スライド 1 第 4 回データの入出力情報科学部情報メディア学科鈴木基之 1 前回の演習の答え class CalcMean { public static void main(string[] args){ int a = 10, b = 15; double f; f = ( a + b ) / 2; System.out.println(f); f = ( a + b ) / 2.0; System.out.println(f);