2023年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
科目名 |
アルゴリズムとプログラミングⅠ
FORTRANプログラミング入門
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設置学科 | 物理学科 | 学年 | 3年 |
担当者 | 二瓶 武史 | 履修期 | 前期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜1 |
校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M51R |
クラス | |||
履修系統図 | 履修系統図の確認 |
概要
学修到達目標 | 科学技術計算に多く用いられているFortran言語を用いた、計算機プログラム作成の基本的な手法を学び、方程式の近似解の計算、差分方程式による微分方程式の解法などの、計算機を用いた数値解析の基礎を修得する。 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています。 |
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授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 最初に配布するFortranプログラムの入門テキストを使用する。タワースコラのS501演習室とS502演習室のコンピュータを使用し、プログラム作成の実習を中心とした授業を行う。 |
履修条件 | パーソナルコンピューターの基本的操作とワープロによる文章作成の基本を習得していること |
授業計画
第1回 | 計算機を用いた数値計算の全体的な把握。計算機の構成、計算機プログラムの基本的な概念について理解する。次いでFortran処理アプリケーションの立ち上げと設定法を実習する。 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
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第2回 | Fortranプログラムへの入門 計算機プログラム、Fortranの書き方の決まり、簡単な入出力を持つプログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第3回 | Fortranで使用される変数の種類と型宣言の習得 実数型変数、整数型変数、文字型変数、複素型変数、倍精度型変数、などの変数の型宣言の理解 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第4回 | 変数への値の与え方の習得 = を用いる方法、data文、端末での入出力、などのプログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第5回 | DO文(ループ)の概念の把握とその応用 DO文の書き方とその意味(DOとEND DOの組み合わせ)の習得。プログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第6回 | 配列(DIMENSION)変数の概念の把握とその応用 配列変数の定義とその利用法の習得。それを用いたプログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第7回 | GOTO文(ジャンプ命令)とIF文(分岐)の概念の把握とその応用 GO TO文の書き方とその意味、IF文の書き方とその意味(IFとEND IFの組み合わせ)の習得 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第8回 | Fortranの計算結果のパソコンへの転送法とそのために必要な書式付入出力文の習得 EXCELで読み込み可能なファイルへの出力と、ファイルからの入力プログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第9回 | Fortranにおける関数の使用法の習得 組み込み関数と文関数を用いたプログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第10回 | サブプログラムの概念の把握とその応用1 ファンクションサブプログラム(FUNCTION)の理解と、それを用いたプログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第11回 | サブプログラムの概念の把握とその応用2 サブルーティンサブプログラム(SUBROUTINE)の理解と、それを用いたプログラムの作成・実行 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第12回 | 数値解析入門1 方程式の数値解法 Newton法による一元方程式と、Gaussの消去法による多元一次方程式の解法の習得 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第13回 | 数値解析入門2 数値積分と数値微分 数値積分(台形則)と微分方程式の解法(差分方程式化とその数値解法)の習得 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第14回 | 数値解析入門3 科学計算ライブラリー(GNU Library)の使用法 アルゴリズムと流れ図(フローチャート)の概念の把握 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
第15回 | Fortranを用いた計算機プログラム作成の要点について理解度を深める講義を行い、プログラム作成の到達度を測るため、例題を用いた総合的プログラム作成の演習を行う。 事前学習:授業内容を予習する。(1時間) 事後学習:授業内容を復習する。(3時間) |
その他
教科書 |
初回の講義で、FORTRANプログラミング入門のテキストを配布する。
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参考書 | |
成績評価の方法 及び基準 |
講義中の演習での実績、課題についてのレポート、定期試験の結果を等価的に取り入れて、総合的に判断する |
質問への対応 | 授業中に生徒席を巡回して質問を各人個別に受け付ける。また、授業終了後にも質問に対応する。 |
研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎8号館821G室 Email: nihei.takeshi@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー |
木曜 駿河台 13:50 ~ 14:50
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学生への メッセージ |
数値計算プログラムには多くのものがあるが、その中のどれか一つに習熟すると、他のものの理解は容易である。その中でFortranは、過去50年以上のプログラムの積み重ねによる多様な解析プログラムの蓄積を持ち、科学技術計算、特に物理学の分野においては重要な位置を占めている。また、プログラム内での数式の記述形式が、数学の表記方式と似ているので、理解が容易である。 |