知能情報工学演習I(岩村担当分)

演習後半ではC言語をやります。林晴比古著の「新C言語入門ビギナー編」を参考にします。

授業の内容、課題

4月 8日：ガイダンス

5月27日：プログラミング環境（テキスト1,2章）
6月 3日：変数とデータ型（３章）、演算子（４章）
6月10日：コンソール入出力（６章）、配列（３章）、数学処理の標準ライブラリ（１１章）
6月17日：制御文1 （テキスト５章）
6月24日：制御文2（テキスト５章）
7月8日：関数（テキスト７章）、プリプロセッサ（テキスト１０章）
7月15日：応用プログラム new!

第2回～第6回までの資料は柳本先生のページにあります。
第14回～第15回までの資料は谷川先生のページにあります。

1. 4月 8日

授業内容

課題：「今はまっているもの」または「これからやってみようと思っていること」を書いて、メールで送って下さい。メールアドレスは、m.cs.osakafu-u.ac.jp@ecsis2009 の @ の前後を逆にしたものです。

メールの題名（subject）は、「学籍番号：名前」としてください。
本文の最初に、学籍番号と氏名を記載してください。

本文の例：　　学籍番号：1234567890　　氏名：府大工太郎
　　　　　　　　私は、高校時代に○○部に所属し、××に青春を捧げてまいりました。大学では。。。

7. 5月27日

授業内容

課題提出の方法

http://www.edu.osakafu-u.ac.jp/service/fileshare.htmlから「★★★★★知能情報工学演習I（岩村）」というフォルダの中の「07： 5月27日の課題」というフォルダに、「学籍番号.c」、「学籍番号.dvi」というファイル名で提出してください。
提出締切は翌週水曜日の午後5時です。

課題の解答

8. 6月 3日

授業内容

課題

http://www.edu.osakafu-u.ac.jp/service/fileshare.htmlから「★★★★★知能情報工学演習I（岩村）」というフォルダの中の「08： 6月 3日の課題」というフォルダに、「学籍番号-課題番号.c」、「学籍番号.dvi」というファイル名で提出してください。

課題1：身長、体重からBMIを計算するプログラムを作りなさい。 BMI値の計算式は以下のものである。
BMI値=体重(kg)/(身長(m)*身長(m))
ただし、身長と体重は適当でよく、ゴジラのBMI等でもよい。

課題2：図の三角錐の体積を求めなさい。

定数を表すとき、「1」と書くと整数ですが、「1.0」と書くと小数になります。したがって、1/2は0になりますが、1.0/2.0は0.5になります。
xのルートはsqrt(x)です。
プログラムの最初に #include <stdio.h> だけでなく、#include <math.h> をつけてください。
コンパイルのときは "gcc なんとか.c -lm"と -lm をつけてください。

課題3(optional)：四捨五入しなさい。たとえば、小数を扱える変数a, bを用意し、a=4.4とb=4.5を代入した後、aとbをそれぞれ小数点以下第１位で四捨五入するとどうなるかを示しなさい。
- ヒント1：小数を扱う変数を整数を扱う変数にキャストすると、小数点以下の値を切り捨てます。
- ヒント2：3.9の小数点以下を切り捨てると3になるが、 (3.9+0.1)の小数点以下を切り捨てると4になる。
提出締切は翌週水曜日の午後5時です。

課題の解答

9. 6月10日

授業内容

デバッガーgdbの簡単な使い方
課題

http://www.edu.osakafu-u.ac.jp/service/fileshare.htmlから「★★★★★知能情報工学演習I（岩村）」というフォルダの中の「09： 6月10日の課題」というフォルダに、「学籍番号-課題番号.c」というファイル名で提出してください。提出締切は翌週水曜日の午後5時です。コメントがあれば、プログラムソースの中に書いてください。

コメントの書き方(テキストP.30)：「/*」と「*/」で囲まれた文字列はコメントとして扱われ、コンパイルのときに無視されます。

課題1：10進数の整数を入力し、8進数と16進数を出力するプログラムを作りなさい。10進数、8進数、16進数の対応はこちらを参照のこと。

課題2：角度を入力させ、その余弦(cosine)を返すプログラムを作りなさい。

cosineの引数はラジアンなので、角度をラジアンに変換する必要があります。

角度(度)	ラジアン
0	0
30	π/6
45	π/3
90	π/2
180	π
360	2π

[πの使い方(gccを使う場合)]

プログラムの先頭に「#include <math.h>」を追加すると、M_PIという値を使うことができる。
例：半径rの円の円周の長さは、「2*M_PI*r」で求められる。

課題3：身長、体重、名前を入力し、名前とBMIを返すプログラムを作りなさい。出力例：「◯◯さんのBMIは◯◯です。」
課題4(optional)：整数を入力し、10の位を四捨五入するプログラムを作りなさい。例：123を入力すると、100を返す。789を入力すると、800を返す。

課題の解答

10. 6月17日

授業内容

課題
http://www.edu.osakafu-u.ac.jp/service/fileshare.htmlから「★★★★★知能情報工学演習I（岩村）」というフォルダの中の「10： 6月17日の課題」というフォルダに、「学籍番号-課題番号.c」というファイル名で提出してください。提出締切は、7月7日の午後5時です。コメントがあれば、プログラムソースの中に書いてください。

課題1：キーボードから整数を入力し、その数が正でない場合はプログラムを終了する。その数が正の場合は偶数か奇数かを判別して表示する。入力された値が正である限りはこれを何度も繰り返す。
ヒント：偶数か奇数かは2で割り切れるかどうかで判定可能。後半2回目で紹介したものを使用するとうまくいきます。

課題2：キーボードから2つの整数を入力し、これらをaとbとする(ただし、a<b)。このとき、a+(a+1)+...+(b-1)+bを求めよ。ヒント：for文を使い、aからbまで足し算を実行するとよい。
ヒント：

1から3まで足すプログラム

#include <stdio.h>
 
int main(void) {
  int i, sum=0;

  for(i=1; i<=3; i++) {
    sum += i;	/* sum = sum+iと同じ */
  }
  printf("1から3までの合計は %d です。\n", sum);
 
  return 0;
}

課題3：5つの整数を記憶できる配列を宣言して、キーボードから入力した5つの整数を配列の各要素に記憶します。5つの整数の入力が終わった後、5つの値の合計、平均を求めなさい。ただし、平均の値は小数で出力するものとする。
課題4(optional)：キーボードから整数を入力してもらい、その整数が素数かどうかを判定するプログラムを作成しなさい。

課題の解答

11. 6月24日

授業内容

課題

http://www.edu.osakafu-u.ac.jp/service/fileshare.htmlから「★★★★★知能情報工学演習I（岩村）」というフォルダの中の「11： 6月24日の課題」というフォルダに、「学籍番号-課題番号.c」、「学籍番号.dvi」というファイル名で提出してください。提出締切に遅れたレポートは原則として見ません。

課題1：キーボードから5つの整数を入力し、小さい順に並べ替えなさい。変数aとbの値を交換するときには以下の方法がよく使われる。

	int a, b, tmp;
	tmp=a;
	a=b;
	b=tmp;

ヒント：for文を二重に使うとよい。

for文を二重に使うプログラム(0、1、2、3の全組合せを取る)

#include <stdio.h>
 
int main(void){
  int i,j;
  /* 外側のforループ
     実は(for (i=0; i<4; i++))でも結果は同じになります。 */
  for (i=0; i<3; i++) {
    /* 内側のforループ */
    for (j=i+1; j<4; j++) {
      /* iとjの表示 */
      printf("i=%d, j=%d\n",i,j);
    }
  }
  return 0;
}

課題2：キーボードから3桁の自然数を入力したとき、1の位、10の位、100の位に同じ数字がちょうど2つあるかどうかを調べよ。
課題3(任意)：キーボードから自然数を入力してもらい、その数を素因数分解しなさい。

課題の解答

12. 7月 8日

授業内容

課題

課題は「学籍番号-課題番号.c」、「学籍番号.dvi」というファイル名で提出してください。提出締切に遅れたレポートは原則として見ません。

課題1：球の体積を計算するマクロを作り、球の半径(小数とする)を入力したとき、球の体積を返すプログラムを作成しなさい。
課題2：階乗(1からnまでの自然数の積)を計算する関数を作り、順列と組み合わせを表示しなさい。
- 順列
- 組み合わせ

課題の解答 new!

13. 7月15日 new!

授業内容

課題

課題1：キーボードから5つの整数を入力し、0番から4番までの番号を付けます。5つの数字の最小値とその数字の番号を求めなさい。配列とfor文を使いましょう。ヒント：求める値(最小値とその数字の番号)だけ覚えておけばよく、ソートをする必要はない。また、同じ数字が複数あった場合はそのうち1つを表示すればいいものとする。
課題2：掛け算の九九の表を画面に表示しなさい。ただし、for文を2重に使うことにする。

printfの書式の指定方法(の一部)

整数の場合、printfに「%d」と指定する代わりに「%4d」と指定すれば、4文字分の幅を確保して出力する。テキストp.151にある「printfのオプション指定」を参照のこと。以下、使用例。実行してみるべし。

printfの書式の指定方法(の一部)のプログラム例

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int i;
  int a[]={-10,300,5,7,19};

  for (i=0; i<5; i++) {
    printf("%4d",a[i]);
  }
  printf("\n");

  return 0;
}

課題3：与えられた文字が5種類の文字(0、1、2、3、4)のどれかを認識するプログラムを作りなさい。ここで認識とは、認識する画像と一番似ている(ある距離尺度で計った距離が一番小さい)学習パターンの画像を選択することである。距離尺度は何でもいい。認識するパターンはキーボードから入力するのではなく、文字データを記録したプログラムの配列sampleで与えられている値を用いる。配列sampleの値は自分で変更してもいい。

絶対値のとりかた

整数(int型)の場合、プログラムの最初に「#include <stdlib.h>」を加え、「abs(値)」という関数を用いる。以下、使用例。実行してみるべし。

絶対値のプログラム例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
  int a, b;

  a=-1;
  b=abs(a);
  printf("a=%d, b=%d\n",a,b);
}

(たぶん要らないけど)小数の場合、プログラムの最初に「#include <math.h>」を加え、double型であれば「fabs(値)」という関数を、float型であれば「fabsf(値)」という関数を用いる。

ヒント：課題1ができれば、キーボードから数字を入力する代わりに、配列templateと配列sampleの距離を用いればよい。

デバッガーgdbの簡単な使い方

Segmentation faultが発生するプログラム：aaa.c

#include <stdio.h>
 
int main(void) {
  int a[2];
  a[0] = 10;
  a[1] = 20;
  a[100000] = 30;
 
  printf("a[0] = %d\n", a[0]);
  printf("a[1] = %d\n", a[1]);
  printf("a[100000] = %d\n", a[100000]);
 
  return 0;
}

「-g」をつけてコンパイルする。
```
 gcc aaa.c -g
```
実行形式(この場合はa.out)を指定してgdbを実行する。
```
gdb a.out
```

画面にgdbのメッセージと「(gdb)」というプロンプトが表示される。

GNU gdb Red Hat Linux (6.0post-0.20040223.17rh)
Copyright 2004 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB.  Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i386-redhat-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/tls/libthread_db.so.1".
 
(gdb)

runと打つと、プログラムが実行され、エラーの箇所で止まる。この場合は7行目でSegmentation faultが起こったことがわかる。

(gdb) run
Starting program: /home/nt/tmi00113/unix/a.out
 
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
main () at aaa.c:7
7         a[100000] = 30;
(gdb)

変数の値を表示する「print」や、エラーの場所を特定する「where」などのコマンドを必要に応じて使う(今回は省略)。
終了するときは「quit」と入力する。「The program is running. Exit anyway? (y or n)」と聞かれる場合は「y」と入力すると終了する。
```
 (gdb) quit
The program is running.  Exit anyway? (y or n) y
```

参考：ファイヤープロジェクト

10進数、8進数、16進数の対応表

10進数	8進数	16進数
0	0	0
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	5	5
6	6	6
7	7	7
8	10	8
9	11	9
10	12	A
11	13	B
12	14	C
13	15	D
14	16	E
15	17	F
16	20	10

岩村雅一(いわむらまさかず) <masa@cs.osakafu-u.ac.jp>

10進数	8進数	16進数
0	0	0
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	5	5
6	6	6
7	7	7
8	10	8
9	11	9
10	12	A
11	13	B
12	14	C
13	15	D
14	16	E
15	17	F
16	20	10

10進数	8進数	16進数
0	0	0
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	5	5
6	6	6
7	7	7
8	10	8
9	11	9
10	12	A
11	13	B
12	14	C
13	15	D
14	16	E
15	17	F
16	20	10

10進数	8進数	16進数
0	0	0
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	5	5
6	6	6
7	7	7
8	10	8
9	11	9
10	12	A
11	13	B
12	14	C
13	15	D
14	16	E
15	17	F
16	20	10