コンピュータプログラミングⅡ (H35A)

日本大学理工学部

2021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Ⅱ
設置学科	航空宇宙工学科	学年	2年
担当者	中根　昌克	履修期	後期
単位	1	曜日時限	水曜5
校舎	船橋	時間割CD	H35A
クラス
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	【ハイブリッド授業】状況が許せば対面授業を行うとともに，その授業の様子をWebカメラを用いて同時に配信する．また12号館のPC演習室を利用し，各週のテーマに応じたプログラミング演習を行う．資料の配布や講義に関する連絡等は，Googleクラスルームを使用して行う．講義概要の説明時に登録方法の説明をするので，受講者は必ずクラスルームに登録すること．
履修条件	コンピュータプログラミングＩを修得していることが望ましい．

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，自宅でのプログラミング演習にあたっての準備作業などを説明する．【事前学習】・シラバスの内容を熟読しておくこと．・コンピュータプログラミングＩで学習した内容を復習しておくこと（20分）【事後学習】・自宅PCでの開発環境を構築し，プログラム作成ができるようにしておく．・グラフ化ソフト（Excel,GNUPlotなど）を準備し，簡単なグラフをする．（40分）
第2回	・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や制御文の使い方（条件分岐，反復処理など）について演習を行う．【事前学習】参考書などを読み，C言語の文法の復習をしておくこと．（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．（30分）
第3回	・Ｃ言語文法（２）配列とファイル入出力，グラフ化：配列とファイル入出力を行うプログラミングの演習を行い，出力されたデータをグラフ化する．【事前学習】参考書などを読み，C言語の文法の復習をしておくこと．（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．（30分）
第4回	・方程式の解法（１）２分法：方程式の数値解法の一つである「２分法」を実行するプログラミング演習を行い，２分法のアルゴリズムについて学習し理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，2分法の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第5回	・方程式の解法（２）ニュートン法：方程式の数値解法の一つである「ニュートン法」を実行するプログラミング演習を行い，ニュートン法のアルゴリズムについて学習し理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，ニュートン法の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第6回	・曲線の推定法（１）ラグランジュ補間多項式：多数のデータ点から要素同士の関係性を調べる曲線の推定法（カーブフィッティング）について，「ラグランジュ補間」を実行するプログラミング演習を行い，理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，ラグランジュ補間の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第7回	・曲線の推定法（２）最小二乗法：多数のデータ点から要素同士の関係性を調べる曲線の推定法（カーブフィッティング）について，「最小二乗法」を実行するプログラミング演習を行い，理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，最小二乗法の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第8回	・数値積分（１）台形則：数値積分として代表的な手法である「台形則」についてのプログラミング演習を行い，数値積分のアルゴリズムについて学習し理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，台形則の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第9回	・数値積分（２）シンプソン則：「台形則」よりも精度の良い「シンプソン則」についてのプログラミング演習を行い，数値積分のアルゴリズムについて学習し理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，シンプソン則の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第10回	・数値微分　差分近似法：数値微分の概念である「差分近似法」についてのプログラミング演習を行い，数値微分の理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，差分近似法の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第11回	・常微分方程式の解法（１）オイラー法：常微分方程式の数値解法として使われる「オイラー法」についてのプログラミング演習を行い，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】事前配布資料，参考書などを読み，オイラー法の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第12回	・常微分方程式の解法（２）ルンゲ・クッタ法：「オイラー法」よりも精度の良い「ルンゲ・クッタ法」についてのプログラミング演習を行い，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】事前配布資料，参考書などを読み，ルンゲ・クッタ法の概念について学習しておくこと．（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．（30分）
第13回	・常微分方程式の解法（３）物理シミュレーション：第11回，12回で学習した常微分方程式の解法を利用して，物体の運動方程式を用いた物理シミュレーションを行う．【事前学習】第11回，12回で学習した常微分方程式の解法について復習しておくこと（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．（30分）
第14回	・偏微分方程式の解法：代表的な偏微分方程式についてどのような数値解が得られるか紹介し，拡散方程式を例に挙げてプログラミング演習を行い，偏微分方程式の数値解法について理解を深める．【事前学習】事前配布資料，参考書などを読み，偏微分方程式の数値解法について学習しておくこと．（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．（30分）
第15回	・講義内容の振り返り及び解説：これまでに学習した数値計算技法の内容について振り返り，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．（60分）

その他

教科書	特に指定しない
参考書	林晴比古『新訂　新・Ｃ言語入門　シニア編 [978-4797325621]』Ｃ言語実用マスターシリーズソフトバンク　パブリッシング(株) 2004年高橋大輔『数値計算 [978-4000079785]』理工系の基礎数学岩波書店 1996年伊理正夫，藤野和建『数値計算の常識 [978-4320013438]』共立出版 1985年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	各演習のレポートにもとづく平常点（100%）で評価する．
質問への対応	質問等はオフィスアワー以外でも対応します．対面授業の場合は研究室で対応，それ以外は質問内容を整理してメールまたはGoogleクラスルームから質問をしてください．
研究室又は連絡先	3号館3階332室 nakane.masakatsu@nihon-u.ac.jp
オフィスアワー	水曜船橋 18:10 ～ 19:00
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．

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