Transcript パワーポイント - 芝浦工業大学

プログラミング入門２
第7回
文字列
数学関数
ファイルの入出力
芝浦工業大学情報工学科
青木 義満
今回の講義内容
 文字列


文字列の配列の扱い
関数への受け渡し
 数学関数の利用

平方根，べき乗，三角関数 など
 ファイル入出力
プログラミング入門２
2
文字列とは？ （p.210）
 文字列リテラル


文字１つ１つ： ‘A’, ‘B’, ‘1’
複数の文字の並び＝文字列
puts( “ぷろぐらみんぐ入門” );
“”で囲まれた部分=文字列リテラル という
 文字列リテラルとナル文字（NULL）

文字列リテラルの末尾には，必ずナル文字が付加
“ABCD”
A B C D \0
4文字
‘\0’ → ナル文字
+ 1文字
プログラミング入門２
3
文字列型
 文字を格納するためのデータ型

char型
 文字の並び（文字列）を格納するには？

char型の変数を文字数＋ナル文字分用意
→
“ABCD”
char型の配列で実現！！
A B C D \0
4文字
+ 1文字
char str[5];
?
プログラミング入門２
要素数5の文字型の配列
4
文字列を格納する配列 （p.210）
 ソースファイル名： list0902.c
 文字列をchar型の配列に格納し，表示
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char str[4];
str[0] = 'A';
str[1] = 'B';
str[2] = 'C';
str[3] = '\0';
/* 文字列を格納する配列 */
/* 代入 */
/* 代入 */
/* 代入 */
/* 代入 */
printf("文字列strは%sです。\n", str);
/* 表示 */
return (0);
}
プログラミング入門２
5
文字列の表示・初期化
 文字列を printf関数 で表示

変換指定： %s を使用
printf( “文字列は%sです\n”, str );
変換指定
配列名を指定
 文字配列の初期化



前ページの例のように，一文字づつの代入は大変
以下の形式で，配列にまとめて文字を代入可能
配列の要素数は省略可能
(a) char ss[ ] = { ‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘\0’ };
(b) char ss[ ] = “ABCD”;
プログラミング入門２
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文字列の初期化と表示 （p.211）
 ソースファイル名： list0903.c
 文字配列を初期化し，printfで表示
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char str[ ] = "ABC";
/* 初期化 */
printf("文字列strは%sです。\n", str); /* 表示 */
return (0);
}
プログラミング入門２
7
文字列の読込み
 scanf関数による文字列の読込み

名前を格納する文字配列を用意
char name[40];

39文字までの文字を格納可
scanfの使い方
scanf( “%s”, name );
文字列用変換指定
配列名
（文字配列の場合，＆は不要！）
プログラミング入門２
8
文字列の読込み （p.212）
 ソースファイル名： list0904.c
 名前を表す文字列を読込み，挨拶をする
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char name[40];
printf("お名前は：");
scanf("%s", name);
printf("こんにちは、%sさん!!\n", name);
return (0);
}
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9
文字列の配列 (p.214)
 文字列に名前データを格納
char name[ ] = “aoki” ;
 複数の名前データの扱い
char name1[ ] = “aoki” ;
char name2[ ] = “tokunaga” ;
char name3[ ] = “okura” ;
添え字変数を使っていないので，
for文で回せない！
同じ型のデータの集合 → 配列で実現
文字列を配列として扱えれば便利！
プログラミング入門２
10
文字列の配列の実現
 文字列のデータ構造
char name1[ ] = “aoki” ;
name1
a
o k
i \n
char name2[ ] = “tokunaga” ;
name2
t
o
k
u
n
char name3[ ] = “okura” ;
name3
o
k u
r
a \n
a g a \n
 文字列の配列

１つの文字列自体が文字の集合 → 配列

複数の文字列を配列として扱うには？→ 2次元配列
0
name[3][9]
名前の文字数（９文字分）
名前の数
（文字列データの個数）
name[0]
name[1]
name[2]
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1
2
3
4 5
6 7
8
a o k i \n \n \n \n \n
t o k u n a g a \n
o k u r a \n \n \n \n
11
文字列の配列の実現
 ソースファイル名： list0906.c (p.214)
 複数の氏名データを文字列の配列で実現，表示
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char name[3][9] = { "aoki", "tokunaga", "okura" };
int i;
文字列の配列の宣言と
初期化
printf("name[0] = %s\n", name[0]);
printf("name[1] = %s\n", name[1]);
printf("name[2] = %s\n", name[2]);
for(i=0; i < 3; i++){
printf("name[%d] = %s\n", i, name[i]);
}
文字列の配列の表示
return(0);
}
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文字列配列への文字列の読込み
 ソースファイル名： list0907.c (p.215)
 キーボードから複数の氏名データを文字列配列に読み込み，表示
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char name[3][128];
int i;
文字列の配列の宣言と
初期化（文字数を多めに確保）
printf(“名前を入力\n");
for(i=0; i < 3; i++){
printf(“name[%d] ：", i);
scanf(“%s”, name[i]);
}
printf("名前を表示\n");
for(i=0; i < 3; i++){
printf("name[%d] = %s\n", i, name[i]);
}
キーボードから文字列の配列へ
データを読込み
注意：scanf関数は，文字列の場合，＆は
いらない！
文字列の配列の表示
return(0);
}
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数学関数の必要性
 先週の課題
得点データ　: xi (i  1,2,3,...n) n : データ数（人数）
1 n
平均点：　avg   xi
n i 1
for文, +演算子
2乗の計算
(x-avg)*(x-avg)
1 n
分散：　var   ( xi  avg) 2
n i 1
標準偏差：　std  var
平方ｂ根？
n乗，平方根，sin, cos…
数値計算用の便利な関数は？
プログラミング入門２
数学関数
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C言語の数学関数
 C言語標準の便利な数学関数群

sqrt(平方根)，pow（n乗計算），sin, cos, tan(三角
関数)，その他
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数学関数をプログラム中で使用するには？
 ソースファイルに数学関数定義の記述された
“math.h”をインクルード
ソースファイル：xxx.c
#include <stdio.h>
数学関数用ヘッダー “math.h”
をインクルードb
#include <math.h>
Int main(void){
・・・・・・・
 コンパイル時に，以下の記述を追加
gcc xxx.c -o xxx -lm
ソースファイル名
-l →
実行ファイル名
m→
プログラミング入門２
リンクオプション
（使用する関数を指定）
math.lib(数学関数)のm
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代表的な数学関数たち(1)
 平方根の計算
 sqrt関数
仕様
double sqrt ( double x );
役割
doubleの値を受け取り，その平方根を計算してdoubleの値で返
す
y = sqrt(4.0)
y → 2.0
 べき乗の計算
 pow関数
仕様
double pow ( double x, double y );
役割
xのy乗を計算し，その結果をdoubleの値で返す
z = pow( 4.0, 2.0)
z → 16.0
プログラミング入門２
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数学関数の使用例（１）
 ソースファイル名：math1.c
 平方根，べき乗の計算
#include <stdio.h>
#include <math.h>
math.hのインクルードを忘れずに！
int main(void)
{
double x, y, z;
printf("input x : ");
scanf("%lf", &x );
y = sqrt(x);
コンパイル方法
gcc math1.c -o math1
-lm
z = pow(x, 2.0);
printf("入力値 = %f\n", x );
printf("平方根 = %f\n", y );
printf("２乗 = %f\n", z );
return(0);
}
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代表的な数学関数たち(2)
 三角関数の計算

sin, cos, tan関数
仕様
double sin ( double x );
double cos ( double x );
double tan ( double x );
役割
角度（単位ラジアン）を受け取り，sin, cos, tanを計算して
doubleの値で返す
高校の復習 ラジアン
１８０°＝ 1π（ラジアン）
１°＝ π/180 （ラジアン）
角度を°で入力し，ラジアンに変換
x°→ x*(π/180)
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数学関数の使用例（２）
ソースファイル名：math2.c
 三角関数 sin, cos, tan の計算

#include <stdio.h>
#include <math.h>
math.hのインクルードを忘れずに！
int main(void)
{
double x, sin_x, cos_x, tan_x;
double radian;
printf("input x : ");
scanf("%lf", &x );
角度を入力（単位は°）
radian = x * (PI / 180.0);
sin_x = sin(radian);
cos_x = cos(radian);
tan_x = tan(radian);
printf("入力値 = %f\n", x );
printf("sin = %f\n", sin_x );
printf("cos = %f\n", cos_x );
printf("tan = %f\n", tan_x );
return(0);
}
角度の単位を°→ラジアンに変換
PI ： πの値，math.h内でマクロ定義
#define PI 3.1415………
sin, cos, tanの計算
コンパイル方法
gcc math2.c -o math2
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-lm
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その他の数学関数の例 （他にもあります）
pow(x, y)
sqrt(x)
sin(x)
cos(x)
tan(x)
asin(x)
acos(x)
atan(x)
sinh(x)
cosh(x)
tanh(x)
exp(x)
log(x)
log10(x)
abs(x)
fabs(x)
xのy乗
平方
サイン
コサイン
タンジェント
アーク・サイン
アーク・コサイン
アーク・タンジェント
ハイパボリック・サイン
ハイパボリック・コサイン
ハイパボリック・タンジェント
eのx乗
自然対数
基底10の対数
絶対値（int用）
絶対値（double用）
*三角関数の角度はラジアン
プログラミング入門２
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ファイルとは何か？
 これまでのプログラム


プログラムが終了すると，計算結果などのデータは
保存されない
変数の寿命は有限
 ファイルの必要性



プログラム中のデータをファイルへ保存可能
ファイル内のデータをプログラム中に読み込み
間接的に他のプログラムとデータのやりとり
ファイルの入出力
プログラミング入門２
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ファイルとは？
 文章，画像，音楽データ
→ ファイルとして保存
ハードディスク，フロッピーディスク
CD-ROM，メモリ－カード 等
 ファイルの構造


パソコンでは，データは全てメモリ上に記録
メモリ管理の単位： バイト（byte）
バイト単位の
データの連なり
＝ ファイル
プログラミング入門２
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ファイルへのデータの書き込み
 ファイルにデータを書き込む際の手順

ファイルを開く



データの書き込み


どのファイルに対して（ファイル名）？
どのような形式で？（テキスト or バイナリ, Read or Write）
関数を使って，データをファイルに書き込む
ファイルを閉じる

使ったファイルを必ず閉じる
プログラミング入門２
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ファイルを開く ～ fopen関数
 データを書き込む先の ”ファイル名” を指定
 どんなモードでファイルを開くか？



書き込み用
読込み用
読み書き用
ファイルを開く操作
FILE *fp
FILE *fp;
（ファイルポインタ）
fp = fopen( “file.txt”, “w” );
ファイル名
ファイルを指定
file.txt
(ファイル)
ファイルを開く
際のモード
fp を介して，ファイルにアクセスが可能！
プログラミング入門２
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ファイルを開く際のモードの種類 (テキストファイル)
モード
意味
“ｒ”
読込み用にファイルを開く。ファイルが存在しない場合や
見つからない場合は失敗する。
“w”
書き込み用にファイルを作成。ファイルが存在する場合は
そのファイルの内容は破棄する。
“a”
追加書き込みのために既存ファイルを開く。ファイルが存
在しない場合には作成する。
“ｒ+”
読み書き用にファイルを開く。ファイルは存在していなけ
ればならない。
“w+”
読み書き用にファイルを作成。ファイルが存在する場合に
は，そのファイルの内容は破棄する。
“a+”
読込みと追加の両方のモードでファイルを開く。ファイル
が存在しない場合は作成する。
プログラミング入門２
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ファイルへのデータの書き込み
～ fprintf関数
 printf関数（画面へのデータ出力）
→ fprintf関数（fileへのデータ出力）
 fprintf関数の書式

printf関数
printf( “iの値は%dです\n”, i );

fprintf関数
file.txt
fprintf( fp, “iの値は%dです\n”, i );
iの値は1です
データ書き込み先
」のファイル（ポインタ）
プログラミング入門２
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fprintf関数の使用例
 実数データの書き込み
double x → fprintf( fp, “%f\n”, x );
 文字列データの書き込み
char str[256] → fprintf( fp, “%s\n”, str );
 複数の型のデータを１行に書き込み
char name[ ] = “morishima”;
int student_id = 100; 学籍番号
double tensu = 95.5; 点数
名前
→ fprintf( fp, “%d %s %f \n”, student_id, name, tensu );
プログラミング入門２
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ファイルを閉じる
 使い終わったら，後片付け



ファイルを閉じる
ファイルを開く時に指定したファイルポインタを指定
fclose(fp);
プログラミング入門２
29
ファイルへのデータ書き込み 例題
 ソースファイル名：fileio1.c
 様々なデータをファイルに書き込み
#include <stdio.h>
int main(void)
ファイルポインタ宣言
{
FILE *fp;
int student_id = 100;
char name[ ]= "morishima";
ファイルに書き込むデータ
double tensu = 95.5;
fp = fopen("test.txt","w");
“test.txt”という名前でファイルをオープン
（書き込み用）
fprintf( fp, "%d\n", student_id );
fprintf( fp, "%s\n", name );
fprintf( fp, "%f\n", tensu );
データをファイルに書き込み
fprintf( fp, "%d %s %f\n", student_id, name, tensu );
fprintf( fp, "%d\t%s\t%f\n", student_id, name, tensu );
fclose(fp);
ファイルを閉じる
return(0);
}
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演習課題
１ ）名前の入力とファイルへの書き込み(kada7-1.c)

キーボードから数人分の氏名を入力し，入力した氏名データを画面表示した上
で，以下のようにテキストファイルに保存せよ。
name.txt
scanf
fprintf
char name[NUM][128];
Aoki
Tokunaga
Okura
Morishima
Komiya
・・・・・・
・・・・・・
２）数学関数を用いた数値計算(kadai7-2.c)

2つのベクトルの成分P1 (x1, y1), P2 (x2, y2) をキーボードから入力し，
内積の値を利用して，2つのベクトルの成す角度θ(°)を求めよ。
P・1 P2  x1 * x2  y1 * y2
P1 (x1, y1)
参考：
θ
o
P1 (x1, y1)
P・1 P2  P1 P2 cos　P1  x1  y1
2
cos 
P・1 P2
P1 P2
  cos1 (
2
P・1 P2
P1 P2
プログラミング入門２
cos-1 : アークコサイン
→ acos関数使用
)
θはラジアンで出るので，
角度（°）に変換して表示
31
演習課題
3) 数学関数を用いた数値計算(kadai7-3.c)

以下の2次方程式の係数（a, b, c）を入力し，その方程式の解が
① 実数解（２つ）
② 実数解（１つ（重解））
③ 虚数解
のどの解を持つかを判別せよ。
また，実数解を持つ（①，②）場合には，その解を求めて表示せよ。
ax2  bx  c  0
解の判別
プログラミング入門２
X=？
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課題提出方法
 メールにてソースファイル(kadai7-1.c 〜 kadai7-3.c)を添付し，
提出



日時：11月26日（月）13時まで
提出先：[email protected]
メールのタイトル：pro2-7 学籍番号

苗字（全て半角英数）
例） pro2-7 L02001 aoki
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