恒例の新入生歓迎会の一発芸なう。

使用前／使用後

先輩のいいとこを見習おう。

おまけ・寮の桜

前回の授業で、クラス宣言とメソッド定義の説明を終えているので、 今日は参照渡しの説明と、コンストラクタ・デストラクタの説明。

C言語での、値渡しとポインタ渡しの説明を行い、 関数呼び出しでの副作用の範囲を限定できることを説明。 これに加えて、ポインタ渡しを簡単に記述できる参照渡しの説明を行う。

// 参照渡しの例
void foo( int& x ) {
x++ ;
printf( "%d\n" , x ) ;
}
void main() {
int  a = 123 ;
foo( a ) ;  // 124
foo( a ) ;  // 125
}

例年よりは、C言語を分かっているようなので、今後C++のコードを読むと出てきそうな、 const 宣言や、inline 宣言を説明する。 inline 宣言では、Cであれば #define マクロを使っていた様な処理を、 通常の関数呼び出しと同じように書ける。

#define SQR(X) ((X)*(X))
inline int sqr( int x ) {
return x * x ;
}
void main() {
printf( "%d\n" , SQR( 1+2 ) ) ; // SQRの冗長な()が無いと...
printf( "%d\n" , sqr( 1+2 ) ) ;
}

一般的に、プログラムの間違いでは、初期化しないデータによるバグが多い。 オブジェクト指向では、オブジェクトを確実に初期化するための、コンストラクタ機能がある。

class Person {
private:
char name[ 20 ] ;
int  age ;
public:
void print() {
printf( "%s %d\n" , name , age ) ;
}
Person( char s[] , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
printf( "Constructor " ) ;
print() ;
}
~Person() {
printf( "Destructor " ) ;
print() ;
}
} ;

質問：デストラクタはユーザが明示的に呼び出せるか？→無理…
自分自身の疑問：デストラクタがprivateだったら？→エラーが出た…

最初の授業ということで、シラバスなどのガイダンスに交えて、 「プログラムを作る時、何を考慮して書くべきか」という質問をしてみた。 こちらとしては、プログラムでのアルゴリズム評価の観点ということで、 「処理速度」、「使用メモリ量」、「アルゴリズムの複雑さ」という答えを 期待していたんだけれど、プログラムの見易さについての返答ばかり。 「処理速度」という答えがでるまでに随分と時間がかかってしまった。

速度・メモリ・複雑さの3つは、それぞれ速度優先のアルゴリズムは、メモリを大量消費したり、 プログラムが複雑になるなど、一方を優先すれば他方に悪影響のでる トレードオフの関係にあることを解説。 単純検索・2分探索法・全データメモリーマップなどの方法を例に挙げて説明を行う。 プログラム開発では、トレードオフの関係にあるからこそ、 その状況に応じたアルゴリズムを選択(デザイン)できるためにも、 速度・メモリ・複雑さを客観的に評価できる必要性がある。

速度の評価

まず手始めに、N件のデータを配列の中から探す処理で説明。

int  data[ N ] ;
int  key = ??? ;
for( int i = 0 ; i < N ; i++ ) {
   if ( data[ i ] == key )
      break ;
}

このプログラムの実行時間を考えると、最悪のケースでは、式の実行回数は、 i=0 | 1回、i < N | N+1回、i++,if(==) | N回となる。 よって、処理時間は、以下の式で示される。

このプログラムで、1000件で1msecの時間を要した場合、 10000件であれば、何秒かかるか？という問題があった場合、2変数1式であり 通常では処理時間を求めることができない。しかし、 処理速度の見積もりでは、大抵データ件数Nは巨大な場合がほとんどであり、 も、1回の初期化の時間であり、きわめて小さい値が一般的であり、無視できる。 よって、 から、10000件では、10msecという予想時間を求めることができる。

次に、もう少し複雑な例ということで、データの並び替えで最大選択法の プログラムを示し、処理時間を議論する。

int  data[ N ] ;
int  i , j , m , t ;
for( i = 0 ; i < N-1 ; i++ ) {
   m = i ;
   for( j = i+1 ; j < N ; j++ )
      if ( data[ m ] < data[ j ] )
         m = j ;
   t = data[ m ] ;
   data[ m ] = data[ i ] ;
   data[ i ] = t ;
}

内部のjのループの実行回数は、(N-1-i) 回であり、 これを外側iのループで回すため、以下のような式で示される。

プログラミング応用の最初ということで、授業の方針やシラバスを示しながら、 テストや評価方法などを解説。後半は、プログラミングの基礎を改めて説明。

制御構文：C言語の復習ということで制御構文について示す。 最初に文の定義として、式や制御構文、複文、空文などを説明し、 複数の文から大きな文が作られることを話す。 理解確認のために、例年通りforループの処理順序を書かせながら、 if(式)文 else 文、while(式)文、do 文 while(式) ; 、for(式;式;式) 文、break、continueなどを説明する。 breakなどで goto 文はほぼ不要となっている話の雑談として、 構造化プログラミングについて話し、処理の構造化・データの構造化を解説。 用語として、インデント、ネスティング(入れ子)など。

来週は、switch(…) case などの説明から。

創造工学演習では、例年プロコンなどへの参加を具体的な目標として、 数人1グループでモノづくりをしてもらっている。 ということで、最初に高専プロコンについて、課題・自由・競技部門について説明を行う。 また他のコンテストとして、歯みがきロボコンなどの説明のあと、 具体的なアイデアの検討として調査してもらう。来週にはアイデアの 練っている中間報告としてマインドマップを書いてもらう予定。

最初の卒研ということで、クラス全体のガイダンスにて、以下の点を説明。

• 卒研に取り組んだ時間は、日付・時間・内容などを記録する
• 卒研では発表等で資料を作るので日々の記録が重要(ノートを作る)
• 資料提出用のファイル共有の概略説明

斉藤卒研室のガイダンス

各卒研室に分かれた後は…ということで、自分の卒研の学生さん向けにガイダンス。 ネットワーク系テーマや、制御系テーマについて解説し、 どのような内容で取り組むか考えてもらうために、簡単な課題を示す。 また、最初は毎月1回ぐらいのペースで中間報告をしてもらう方針を話す。 その後は、自分のパソコン環境の設定をしてもらう。

2日目は、サーバにユーザ登録をして、パスワード設定やファイル共有の使い方、 Webページの作り方の説明を行う。

専攻科2年向けのオブジェクト指向プログラミングの授業のガイダンス。 最初に授業内容の説明として、大きなプログラムを作るにあたって、分業・再利用が しやすくするためのテクニックとしての、隠蔽化・継承という概念があり、 最終的に、UMLなどの説明をすることを紹介。 その他、レポート中心での内容などを説明する。 受講者は、EIのOB3人+E科OB1人。

最初にオブジェクト指向の概念を説明するために、プログラム言語の歴史を紹介し、 FORTRANで手続き、COBOLで構造体、ALGOLで構造化プログラミングが現れた あたりを説明し、Simulaで シミュレーションの記述としてオブジェクト指向が使われ始めたことを紹介。 また、Smalltalkで、 GUI環境の構築で有用性が認知され、X11,Windowsなどのプログラミングに 波及していったことを紹介。 その元になったのが、C言語にオブジェクト指向を取り入れたC++であり、 これから Java が派生していったことを説明する。

CからC++へ

例年であれば、他学科でC言語理解の浅い人向けの説明を行うけど、今年は構造体なら 理解していそうなので、例年よりはハイペース。以下のようなプログラムを示し、 オブジェクト・メソッド・インスタンス・クラスといった用語を紹介。

struct Person { // オブジェクト(データの構造)
char name[ 20 ] ;
int  age ;
} ;
void set( struct Person* p , char s[] , int a ) {
strcpy( p->name , s ) ; // 初期化メソッド(データの操作)
p->age = a ;
}
void print( struct Person* p ) { // 表示メソッド
printf( "%s %d\n" , p->name , p->age ) ;
}
void main() {
struct Person saitoh ; // saitohインスタンス(具体化)
struct Person family[2] ;
set( &saitoh , "saitoh" , 46 ) ;
set( &family[0] , "mitsuki" , 11 ) ;
print( &saitoh ) ;
print( &family[0] ) ;
}