コンピュータプログラミング及び演習Ⅱ (H35C)

日本大学理工学部

2019年理工学部シラバス - 航空宇宙工学科

設置情報

科目名	コンピュータプログラミング及び演習Ⅱ
設置学科	航空宇宙工学科	学年	2年
担当者	大竹　智久	履修期	後期
単位	1.5	曜日時限	水曜5
校舎	船橋	時間割CD	H35C
クラス
ポリシー	ディプロマ・ポリシー【DP】カリキュラム・ポリシー【CP】
履修系統図	履修系統図の確認

概要

学修到達目標	プログラミング言語の一つである「Ｃ言語」を用いて，コンピュータ上で様々な数値計算処理を行うために必要となるプログラミング技法，アルゴリズムを学び，科学技術計算・データ処理などを行うプログラム作成技法を習得する．
授業形態及び授業方法	講義と演習室を使用したプログラミング演習を併せて行う．スケジュールの詳細については，概要説明時に連絡します．
履修条件	コンピュータプログラミング及び演習Ｉを修得していることが望ましい． 12号館PC演習室で，「C言語」で作成したプログラムのコンパイルができるように各自準備しておくこと．

授業計画

第1回	・講義概要説明：半期の講義内容および講義の進め方を説明する．・Ｃ言語文法（１）プログラムの基本構成の復習：C言語のプログラムについて，プログラムを構成する基本要素の説明をする．制御文の使い方（条件分岐，反復処理など），ファイルの入出力についても説明する．【事前学習】コンピュータプログラミング及び演習Ｉで学習した内容またはＣ言語の参考書などを読み，プログラムの基本構成や制御文について学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第2回	・Ｃ言語文法（２）配列を使用するプログラム：プログラム内で使用する配列の概念を説明し，配列を使用したプログラムの作成方法について説明する．【事前学習】参考書などを読み，プログラム内での配列の役割や概念について学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第3回	・プログラミング演習（１）：Ｃ言語文法（１），（２）で学習した内容について，ＰＣ演習室を利用して実際にプログラムを作成・実行する演習を行う．【事前学習】第1回目，2回目の内容を復習し，プログラムの作成が行えるように準備しておくこと．また，PC演習室でプログラムのコンパイル・実行ができるようにしておくこと．（60分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．（90分）
第4回	・プログラミング演習（２）：第3回に引き続き，Ｃ言語文法（１），（２）で学習した内容について，ＰＣ演習室を利用して実際にプログラムを作成・実行する演習を行う．【事前学習】第1回目，2回目の内容を復習し，プログラムの作成が行えるように準備しておくこと．また，PC演習室でプログラムのコンパイル・実行ができるようにしておくこと．（60分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．（90分）
第5回	・数値計算技法（１）方程式の解法：方程式の数値解法として代表的な手法である「２分法」と「ニュートン法」の概念を説明し，プログラムを記述する際に必要となるアルゴリズムを学習する．【事前学習】参考書などを読み，２分法とニュートン法の概念，違いについて学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第6回	・プログラミング演習（３）：2分法とニュートン法を利用して方程式の数値解を得るためのプログラムを作成．実行する演習を行う．【事前学習】第5回目の内容をよく復習し，プログラムの作成がスムーズに行えるように準備しておくこと．（30分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．演習の内容については，各自レポートとして提出できるようにまとめておくこと．（120分）
第7回	・プログラミング演習（３）の解説：第6回のプログラミング演習の内容について，どのような結果となるのかを解説する．・数値計算技法（２）曲線の推定法：多数のデータ点から，要素同士の関係性を調べるために使われる曲線の推定法（カーブフィッティング）について，「ラグランジュ補間」と「最小二乗法」を例に挙げてこれらの概念とアルゴリズムを学習する．【事前学習】参考書などを読み，ラグランジュ補間法と最小二乗法の概念について学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第8回	・プログラミング演習（４）：ラグランジュ補間法と最小二乗法を利用して曲線の推定を行うためのプログラムを作成・実行する演習を行う．【事前学習】第7回目の内容をよく復習し，プログラムの作成がスムーズに行えるように準備しておくこと．（30分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．演習の内容については，各自レポートとして提出できるようにまとめておくこと．（120分）
第9回	・プログラミング演習（４）の解説：第8回のプログラミング演習の内容について，どのような結果となるのかを解説する．・数値計算技法（３）数値積分・数値微分：数値積分として代表的な手法である「台形則」と「シンプソン則」の概念を説明する．数値微分の概念である「差分近似法」についても説明し，数値積分・数値微分のアルゴリズムについて学習する．【事前学習】参考書などを読み，数値積分・数値微分の概念について学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第10回	プログラミング演習（５）：数値積分と数値微分を用いてそれぞれの数値解（近似値）を得るためのプログラムを作成・実行する演習を行う．【事前学習】第9回目の内容をよく復習し，プログラムの作成がスムーズに行えるように準備しておくこと．（30分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．演習の内容については，各自レポートとして提出できるようにまとめておくこと．（120分）
第11回	・プログラミング演習（５）の解説：第10回のプログラミング演習の内容について，どのような結果となるのかを解説する．数値計算技法（４）常微分方程式の解法：常微分方程式の数値解法として使われる「オイラー法」と「ルンゲ・クッタ法」の概念を説明し，常微分方程式の解法のアルゴリズムについて学習する．【事前学習】参考書などを読み，オイラー法，ルンゲ・クッタ法の概念について学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第12回	プログラミング演習（６）：オイラー法，ルンゲ・クッタ法を用いて常微分方程式の数値解（近似値）を得るためのプログラムを作成・実行する演習を行う．【事前学習】第9回目の内容をよく復習し，プログラムの作成がスムーズに行えるように準備しておくこと．（30分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．演習の内容については，各自レポートとして提出できるようにまとめておくこと．（120分）
第13回	・プログラミング演習（６）の解説：第12回のプログラミング演習の内容について，どのような結果となるのかを解説する．・数値計算技法（５）偏微分方程式の解法：偏微分方程式の数値解法について，拡散方程式を例に挙げて偏微分方程式の数値解法の概念とアルゴリズムについて学習する．また，拡散方程式以外の偏微分方程式についても例を挙げてどのような数値解が得られるかを紹介する．【事前学習】参考書などを読み，偏微分方程式の種類，偏微分方程式の数値解法について学習しておくこと．（60分）【事後学習】講義の内容で分からなかった箇所について参考書などを使って復習しておくこと．（90分）
第14回	プログラミング演習（７）：偏微分方程式の数値解（近似値）を得るためのプログラムを作成・実行する演習を行う．【事前学習】第13回目の内容をよく復習し，プログラムの作成がスムーズに行えるように準備しておくこと．（30分）【事後学習】作成したプログラムがうまく実行されるかどうかを各自確認し，プログラムがうまく実行されない場合には，なぜうまく実行されないか考えておくこと．演習の内容については，各自レポートとして提出できるようにまとめておくこと．（120分）
第15回	・平常試験及びその解説：これまでに学習した数値計算技法の内容について，理解度を確認するための平常試験を実施し，その解説を行う．【事前学習】これまでの講義内容について，参考書や配布資料，講義時の板書のノートなどを利用して復習しておくこと．（150分）

その他

教科書	特に指定しない
参考書	林晴比古『改訂　新Ｃ言語入門　シニア編』ソフトバンク　パブリッシング(株) 高橋大輔『数値計算』岩波書店Ｃ言語の文法について書かれた書籍，数値計算技法に関する書籍など．上記以外にも同様の書籍は数多く出版されているため，中身を一読し自分に合った参考書を選ぶことを勧める．
成績評価の方法及び基準	各演習についてのレポート（50%）と平常試験の結果（50%）をもとに総合的に評価する．
質問への対応	研究室にて対応（オフィスアワー以外でも質問に対応します）
研究室又は連絡先	3号館3階333室
オフィスアワー	月曜船橋 17:00 ～ 18:00
学生へのメッセージ	ある程度自由にプログラムが書けるようになると，複雑な力学の計算を行うことや大量の実験データを容易に処理することができるようになります．また，プログラミングを学ぶということは，技術者にとって不可欠となる論理的思考を訓練することにも繋がります．

Copyright 2019 Nihon University College of Science and Technology. All rights reserved.