職場の売店の新商品のお茶。 ラベルを見ると泡を期待してしまう…

先週の仮想関数のより実践的な使い方として、 純粋仮想クラスの使い方を紹介する。

この方法を使えば、新しいデータ構造が必要となっても、 基底クラスから派生させたデータ構造と、 必要最小限の仮想関数の定義だけで、プログラムが書けることを強調する。

C言語を習っただけの学生対象の授業であるため、"using namespace std;" といった文法は一切使わない。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 純粋仮想基底クラス
//  処理を呼び出すためだけの目的の入れ物クラス
class Object {
public:
// データを比較するための仮想関数。
//  単なる入れ物なので、比較する処理を書けない
virtual int cmp( Object* ) = 0 ;
// データを表示するための仮想関数
virtual void print() = 0 ;
} ;
// データの並べ替えをする関数
void sort( Object* array[] , int size )
{
// 最大選択法
for( int i = 0 ; i < size - 1 ; i++ ) {
int m = i ;
for( int j = i + 1 ; j < size ; j++ ) {
// array[i]とarray[j]を比較。
//   array[i]>array[j] なら正の値
//   = なら0 , < なら負の値
int ans = array[m]->cmp( array[j] ) ;
// より大きい値を見つけたらmに場所を保存
if ( ans < 0 )
m = j ;
}
// i+1〜最後の範囲の最大(m番目)と先頭を入替え
Object* tmp = array[ i ] ;
array[ i ] = array[ m ] ;
array[ m ] = tmp ;
}
}
// Objectに整数を追加したデータ
class Integer : public Object {
private:
int  data ;
public:
// 整数データのコンストラクタ
Integer( int x )
: data( x )
{}
// 整数の比較を行う仮想関数を具体的に定義
virtual int cmp( Object* p ) {
return data - ((Integer*)p)->data ;
}
// データを表示する仮想関数を具体的に定義
virtual void print() {
printf( "%d\n" , data ) ;
}
} ;
// Objectに文字列を追加したデータ
class Cstring : public Object {
private:
char const*const data ;
public:
Cstring( char const*const s )
: data( s )
{}
// 整数の比較を行う仮想関数を具体的に定義
virtual int cmp( Object* p ) {
return strcmp( ((Cstring*)p)->data , data ) ;
}
// データを表示する仮想関数を具体的に定義
virtual void print() {
printf( "%s\n" , data ) ;
}
} ;
int main() {
// 配列aに72,12,25,6を保存
Object* a[] = {
new Integer( 72 ) ,
new Integer( 12 ) ,
new Integer( 25 ) ,
new Integer( 6 )
} ;
// データを並び替える
sort( a , 4 ) ;
// 並び替えた結果の表示
for( int i = 0 ; i < 4 ; i++ )
a[ i ]->print() ;
// Cstringでも使えることを実験
Object* b[] = {
new Cstring( "orange" ) ,
new Cstring( "grape" ) ,
new Cstring( "apple" ) ,
new Cstring( "pine apple" ) ,
new Cstring( "peach" ) ,
} ;
sort( b , 5 ) ;
for( int i = 0 ; i < 5 ; i++ )
b[ i ]->print() ;
return 0 ;
}

C++の文法をちゃんと使おう

比較関数int cmp( Object* ) における、型キャストが説明不足なので、 C言語の基礎知識としてのキャスト演算子の説明(実数整数変換を例とした)を行う。

ただし、C言語の型キャストでの方式は、時代に乗り遅れているので、 このページ上は最近のキャストの使い方を記載しておこう。

• キャスト４種

最近のC++であれば、以下のような書き方をすべき。

virtual int cmp( Object* p ) {
Integer* ip = dynamic_cast<Integer*>(p) ;
if ( ip != NULL )
return data - p->data ;
} else {
return 0 ; // 比較に失敗
}
}

3EIの担任として、工場見学旅行の見学先を選定中。 今のところの腹案は、下記４ヶ所。

• 東芝セミコンダクタ四日市工場
• 三菱重工飛島工場
• 中部国際空港(セントレア)
• トヨタ九州・宮田工場

これに加え、九州の観光地を抜粋一覧として、特活時間に配布して、アンケートに 記入してもらった。予想外に「温泉」の希望が多かった。
# 毎日温泉つかるのかよぉ….

この後は、見学工場を最終決定し、観光見学先希望を提出すると、 複数業者が複数の工程案を示してくれ、その中から１つを選び、 選定旅行会社と最終的な細かな調整を経て、最終案とする予定。

6/4追記：集計結果(上位のみ)

• スペースワールド(14)
• マリノアシティ福岡(アウトレットモール)(10)
• 別府温泉(地獄めぐり)(28) / (2:湯布院(17),3:霧島(11))
• 阿蘇山(16)

4年の情報構造論では、最後にはガベージコレクタなどの話を行うが、 最近のGCの情報。 Java SE6 では、G1 GC なるガベージコレクタが実装されているらしい。 寿命の短いデータ用の領域(Young領域)と、寿命の長いデータ用(Old領域) に分け、Young領域のEden領域がいっぱいになれば、Survivor領域なりOld領域に、 Copy法で移動したり廃棄したり。Old領域はMark&Sweep法でやるそうな…

人間の脳みそで、睡眠時に短期記憶領域から長期記憶領域にコピーされるのと 似ているんだけどね。

Ｎ進数の話が大体終わったけど、計算機構成論の内容にも関連するということで、 2進数演算・ビット演算の演算子の説明と、2進数を用いた乗算処理を説明する。

int mul( int x , int y ) {
int s = 0 ;
while( y != 0 ) {
if ( y % 2 != 0 )
s += x ;
y /= 2 ;
x *= 2 ;
}
}
void main() {
printf( "%d\n" , mul( 11 , 10 ) ) ;
}

この関数を示し、計算結果を予想してもらい、その後でこの計算が、 2進数による乗算であることを示し、この考え方を計算機構成論の 乗算回路あたりで習うであろうことを説明する。

     1011
x)1010
------
0000
10110
000000
+)1011000
---------
1101110)2 = 110)10

ビット演算子

乗算の説明の後、2での割り算や乗算がビットシフトであることの説明をして、 この結果を踏まえ、<<>>,^,~などの演算子を説明する。

これに加え、このような演算子には、自己代入型の、 *=,/=,&=,|=,<<=,>>= などの紹介も行う。

６月４日虫歯の日を前に、歯科健康フェアの会、場ににて「歯みがきロボット工作教室」を 行ってきました。午前中に２家族の工作を終え安心していたら、途中参加の2名が加わり、 時間内に工作を終えようと、アシスタントの学生さんも協力しながらの工作教室となりました。 無事に完成しましたが、参加者数は少なかったものの予想外に疲れました。

先週の問題提起をうけて、その解決手段でもある派生クラスについて説明する。

// 基本となるクラス
//        ⇒ "基底クラス" ("親クラス"と呼ぶ場合もある)
class Person {
private:
char name[20] ;
int  age ;
public:
Person( char s[] , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
}
void print() {
printf( "name=%s , age=%d\n" , name , age ) ;
}
} ;
// Personのデータにbukaをちょっとだけ加えたクラス
//        ⇒　派生クラス(導出クラスと呼ぶ場合もある。)
class Joshi : public Person {
private:
Person* buka ;
public:
// 上司のデータ構造のコンストラクタ
Joshi( char s[] , int a , Person* b )
: Person( s , a ) , // 上司の名前と年齢を初期化
buka( b )        // 部下の情報を保存
{}
void print() {
Person::print() ;	// Joshiの名前と年齢を
// Personのデータとして表示
buka->print() ;	// 部下の情報を表示
}
} ;
int main() {
Person saitoh( "T-Saitoh" , 44 ) ;
saitoh.print() ;
Joshi	 ashida( "Ashida Noboru" , 55 , &saitoh ) ;
ashida.print() ;
// 上司の情報と部下の情報がペアで表示される。
// テーブルという配列に、saitohとashidaを登録。
// table[]は、「Personへのポインタ」の配列。
Person* table[2] ;
table[0] = &saitoh ;
table[1] = &ashida ;
// table[]に格納された、saitohとashidaを表示する。
for( int i = 0 ; i < 2 ; i++ )
table[i]->print() ;
// ただし、table[1] に代入する時点で、Joshi は Person に
// 降格させられているので、部下の情報は表示されない。
}

プロジェクタ＆エディタそのままで

いつもは、ホワイトボードにコードを書きながら説明を行っているが、 今日はEmacsを24ポイント表示にして、直接コードを入力しながらの説明を行った。 すぐにプログラムを実行した結果を見せながらだったので、ある意味便利。 しかしながら、継承の説明の前に、Joshi::print() を書いたコードを示し、 説明の順序を間違えた点で反省。

プロジェクタの説明では、エディタでスクロール移動をしすぎると、どこを見るべきか 追従できずに不満がでるだろうと、注意しながら…と思っていたが、 やっぱり画面移動が激しくなってしまった。 試験的に、プロジェクタを使ってみたけど、あまり巧い使い方ではなかったと反省。 「学生さんからは、この資料印刷して…」と頼まれたけど、 『そのまま日記にあげておく…』と説明する。

MindStorm NXT に自作のハードウェアを接続するためのノウハウ？

• RCX変換ケーブル
• NXT拡張センサ
• NXT拡張センサ
• LEGO MINDSTORMS NXTグレーブック プログラムノツヅラ (単行本)
• NicoSensor
• NXTに自作センサを繋ごう
• NXTに自作のタッチセンサを付けるには
• NXTにLEDを繋ぐ

NXTにLEDをつなげる回路をそのまま使って、フォトカプラにつなげてやれば 自作モータも簡単にまわすことができるだろう。 また、通常のタッチセンサーであれば、1つのポートにスイッチ1つが基本。 だけれども、自作のタッチセンサーを接続させる回路の例をみると、 単純にアナログセンサーに接続されているだけみたい。 リンク先の記事では、抵抗値の違うスイッチを並列接続することで、 2つのスイッチを確認する方法が記載されている。