プログラミング実習II知機2022/11_6_4 の履歴(No.5)

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プログラミング実習II知機#A11

11章 問題4. [ファイルの書き込み]†

プログラムで計算した数学関数の値をプロットしたい。C言語の標準ライブラリには、グラフィック表示の機能がないので、計算した数値を外部ファイルに保存して、Excel 上でグラフを描画することにする。

今回保存するファイルの拡張子は csv とする。カンマ区切り形式（comma-separated values）と呼ばれるもので、1行の中での項目の区切りにコンマを記入する。

1. 177ページのリスト11.1を参考に、次のプログラムを作れ。
   • 出力ファイル名は "func.csv" とする。
   • 出力する内容の、１行目を以下とする。

     x,sin(x),cos(x)

   • x を -3.5 から +3.5 程度まで 0.1 刻みで変化させながら、x, sin(x), cos(x) の値を、以下のような形式で出力する。（printf()の書式なら "%f,%f,%f\n" である。）

     -3.500000,0.350783,-0.936457
     -3.400000,0.255541,-0.966798
     ...

2. プログラムを実行して、"func.csv" を生成する。テキストエディタで開いて、内容を確認するとよい。

   +3.5 の行が出力されないことがあるが、浮動小数点演算の誤差のためであるので、気にしなくてよい。→202ページの13.7.1「丸め誤差」

3. "func.csv" をExcelで開く。（演習室PCでは、ダブルクリックするだけでよい。）
4. Excel上で「挿入」→「グラフ」の散布図（のいずれか）を選ぶ。

   #ref(): File not found: "func.png" at page "プログラミング実習II知機2022/11_6_4"

   
   
5. プロットされたグラフができたら、Excel上で「名前をつけて保存」を選んで、ファイルの種類を「Excelブック(*.xlsx)」に変更して、"func.xlsx" の名前で保存する。

   #ref(): File not found: "func-xlsx.png" at page "プログラミング実習II知機2022/11_6_4"

   
   
6. sin(x), cos(x) を、別の数学関数に自由に変更して、グラフをプロットしなおし、C言語ソースと "func.xlsx" を提出せよ。
   • プログラムを実行しなおすたびに Excel を閉じる必要がある。（そうでないと、ファイルオープンに失敗する。）
   • 数学関数は ax^2+bx+c, 1/x, sin(2*x), floor(x) など、何でもよい。種類を増やしてもよい。
   • x の範囲や刻み幅は、自由に変更してよい。
   • CSVファイルの１行目が、グラフの系列名に使われるので、合わせて変更する。

• 参考までに、sin(x) のマクローリン展開のn次近似ルーチンと、作成したExcelファイル &ref(): File not found: "sin.xlsx" at page "プログラミング実習II知機2022/11_6_4"; を掲出する。

  double sin_maclaurin(int n, double x) {
      double sum = 0;
      double expx = 1; // x^i
      double fact = 1; // i!
      for (int i=1; i<=n; i++) {
          expx *= x;
          fact *= i;
          if (i%4==1) sum += expx/fact;
          if (i%4==3) sum -= expx/fact;
      }
      return sum;
  }

• Excel以外にも、グラフ描画に都合のよいソフトはいくつもある。自動生成にはフリーソフトの gnuplot や R のほうが便利。
• C言語プログラムに限らず、このようにCSV形式を介して別ソフトとの連携を行う機会は多い。