比較演算子

while 文や if 文で条件を比較するとき、 「以上」や「以下」を含むこともあるだろう。以下にまとめておく。

比較演算子には、

などがある。

3 歳以下は入場無料というと、何歳何カ月まで入場無料か。 20 歳未満は、不等号でどのように表されるか。

プログラミングしてみよう

プログラムに必要なのは、目的である。 目的別にプログラムを組み立てる必要がある。 目的の解決のために順序立てて考えることをアルゴリズム Algorithm という。

プログラムの組立て方

目的までの個別に行動を分解し、 組み立て直すとプログラムの立て方が見えてくる。 公益ルビ緒のとった行動 「雨が降ったので、おりたたみ傘を使って帰った」 について考える。 ルビ緒の行動を、分解してみよう。

となる。 ルビ緒ロボットが真似をすると...

目標を決めよう

何を達成すると終了するのか、考える。 達成する事項を決定したら、 そのために必要な変数を設定する。 達成しなくても終了する場合は、この変数のとる値によって、 終了する動作を変更する。すなわち if 文で分岐を作る。

サイドストーリーを決めよう

変化を持たせるために、別の変数を設定し、物語を増やしていく。

RPG やお小遣い帳など、 ソフトウェアを作ることを念頭に、プログラミングの構想を作り、企画せよ。

ルビ緒ロボットが行動するには

ルビ緒ロボットが真似たらどのようになるだろうか。 このプログラムのソースの大まかな部分は

if 雨が降る

傘をさす

end

であるが、もう少し段階を踏むと、例えばまずは傘を持っているかどうか調べる。 その部分を増やしてみよう。

if 雨が降る

if おりたたみ傘がある

家に帰る

end

end

となる。

ルビ緒の行動をより細かく分析する。 傘を開く動作をルビ緒ロボットのプログラムに入れるとすると、 どのように書き著せばよいか考えてみよう。

ある程度行動が決まっているものを、整頓するとプログラムに使うことができる。

子ども番組の主人公と周囲のキャラクタの 30 分間における行動についてまとめ、 Ruby 言語のプログラム風に書き直してみよ。

アイディアなんて思いつかない！

あまりにも壮大すぎるアイディアしか思いつかない、 あるいはまったく思いつかないと言って、 プログラミングすることをあきらめる学生をときどき見かける。 まずはアイディアを小さく分類して、 自分の力でできるところを見つける と、作りやすい。

プログラミングで重要な考え方

目標を設定し、 最終段階を作って から、細かいところを詰めていくようにする。 ユーザーは設計者と全く考えが異なる。 変数のとりうる可能性を調べながら作る。 配布する段階では変数表示を取り去るが、 作成段階では必ず変数を printf 文で表示させながらプログラミングする。 変数のとりうる可能性を調べながら作ることを debug という。

手計算の重要性

計算機は、人間が作成したプログラムをひたすら実行するだけの存在である。 計算機は計算があっているかどうか判断しない。 実際の計算と計算機が出した数値があっているかどうか調べるとき、電卓のほかに、 コマンドライン bc -l が使える。3,4,5,6 という 4 つの数値の平均値を調べたいとき、

%bc -lEnter

(3 + 4 + 5 + 6) / 4Enter
4.50000000000000000000
quitEnter

とする。終了は quit と入力する。 bc -l を使うと、 結果を予想したり、どのように考えていくか、計画を立てながらプログラムを作成できる。 また、計算の結果を調べながら実行結果について考察することができる。

コマンドを使用した結果の数値は、プログラムとどのくらい異なるか。 小数点以下について着目し、 Ruby で同じ結果を求める部分と比較し、 何が違うか答えよ。 「有効数字」という言葉を使うと解答しやすいかもしれない。

プログラムでのコメント

プログラムに何か書いておきたいこともある。 そのようなメモをコメント文と呼ぶ。

実行文 # コメント文

と書く。# をつけると、 人間の目には見えるが、 計算機は # 以降を読まなくなる。

間違い直しにも使えるコメント文

debug にもコメント文を使うことができる。 ある変数 questo があり、その振る舞いが分からないとき

	 :
printf("questo に入っている現在の値 questo = %d\n",questo)
STDERR.print("それでは次の問題です！\n")
	 :

などと挟んで、値を調べることができる。 エラーの出た直前の行から 1 行目に向かって間違いがないか調べていく。 しばらく使わないときには、 変数の値を調べた場所をコメントアウト # すればよい。

	 :
#printf("questo に入っている現在の値 questo = %d\n",questo)
	 :

日本語洩れてますエラー

# をつけ忘たり、括弧の閉じ忘れ、double quatation の閉じ忘れなどで、 実行時に次のようなメッセージが出ることがある。

%./mistake.rb [˜/Ruby]
./mistake.rb:7: Invalid char `\313' in expression
	 :
./mistake.rb:7: Invalid char `\271' in expression
./mistake.rb:7: syntax error, unexpected $undefined, expecting ')'
  printf("僕の名前は%sです"\n
                         ^ 
./mistake.rb:7: unterminated string meets end of file
./mistake.rb:7: syntax error, unexpected $end, expecting keyword_end

というエラーが出た場合、mistake.rb の 7 行目でエラーが出たということが分かるので、 その前 から順に戻りながらミスがないかをチェックしよう。

i -= 10

while i > 0
	 printf("こんにちは\n)
	 printf("僕の名前は%sです\n")
	 i -= 1
end

6 行目が間違っていることがわかる。

間違いに気づいてもらえるのは、言われた処理を実施しようとして、なので、 その前の行までにエラーが必ず存在する。9 行目なら 1 から 9 行目までを調べよう。

日本語を入力したい

Kterm で日本語入力をしたいときは Kinput2 を使う。 Kterm で Ctrl-o で、 ON/OFF しながら使う。 日本語入力の練習として gets_parrot.rb で日本語を入出力しておこう。 使えないときには Shift Space も試してみよう。

実行し、日本語入力を立ち上げ、入力してみよう。 日本語が表示されただろうか？

10 進数を考えてみよう

桁の箱が 10 で繰り上がるものが、10 進数 (Decimal) である。人間が使っている進数である。 以降 0d を始めにつけて表すことがある。通常は何も定義されていなければ、 すべて 10 進数である。例えば 0d 89701456 という数は、次のように箱に入っている。

Ruby 言語では、"乗" は、** で表す。

桁の箱が 2 で繰り上がるものが、2 進数 (Binary) である。 計算機が使う進数である。0b を前につけて区別する。 0b 10101010 = 0d 170 は 2 進数の箱に次のように入っている。

桁の箱が 16 で繰り上がるものが、16 進数である。 人間が機械の情報と照らしあわせるときに使う進数である。 10 進数 10 以降の数が定義されていなかったため、 0d10 = 0x0a, 0d11 = 0x0b, 0d12 = 0x0c, 0d13 = 0x0d, 0d14 = 0x0e, 0d15 = 0x0f, と名前をつけている。0x を前につけて表す。 0x 2136fa46 は次のように箱に入っている。

16 進数のまとめ

2 進数、10進数、16進数についてまとめた。

2 進数から 16 進数へ

2 進数で 0b 10111010100 ならば、16 進数では

となり、0b 10111010100 = 0x 5d4 であると分かる。

2 進数と 16 進数を使う理由

人間は 10 進数で数えるが、計算機ではメモリ内部では 2 進数で数を数える。 そこで人間は計算機の結果を 16 進数で数えたあと、10 進数に変換したり、 逆に人間が計算機に 16 進数で指示したりする。

メモリとは、箱を多数用意したもので、二種類の状態がある。 計算機では状態を 0 と 1 で区別する。 これを箱にカードを入れることで表現してみよう。 箱が 5 つあった場合、31 まで数えることができる(0 を含む)。

8 個の箱を一つの組とし、255 まで数えることができる(0 を含む)。

ハードウェアやメモリの問題などは 16 進数でエラーメッセージが出現することがある。

2 進数では 31 をたった 2 枚のカード 5 セットすなわち 10 枚で済むが、 10 進数は 10 枚のカード 3 セットすなわち 30 枚も必要になる。 メモリに必要なカードの枚数が少ないので、2 進数が使われる。

進数計算練習

繰り上がりが 16 を越えなければ普通の 10 進数と同じように解ける。 練習問題として、16 進数のままで以下の問題を解いてみよう。

#!/usr/koeki/bin/ruby

# coding: euc-jp

STDERR.printf("指数計算です。底はいくつ?\n")
base = gets.to_i 	 # 底 (base) をしまう変数を base とする

STDERR.printf("指数はいくつ?\n")
exp = gets.to_i 	 # 指数 (exponent) をしまう変数を exp とする

printf("%d の %d 乗を計算しました。答えは %d\n", 
	 base, exp, base ** exp)

#!/usr/koeki/bin/ruby

# coding: euc-jp

STDERR.print("余りを出します。割られる数はいくつ?\n")
div = gets.to_i                  # 割られる数(被除数, dividend) 
                                 # を div とする

STDERR.print("割る数はいくつ?\n")
mod = gets.to_i                   # 割る数(除数, modulus) を mod とする

quot = div / mod         # 商 (quotient) を quot とする
rem = dividend % modulus        # 余り (remainder) を rem とする 

printf("商 は %d で余りは %d です\n", quot, rem)

printf("もとの数は %d でした\n", quot * mod + rem)

#!/usr/koeki/bin/ruby

# coding: euc-jp

STDERR.print("2 進数を計算するよ\n")
STDERR.print("1 桁目から入力し、終了したら q を押してください\n")

n = 1  # 桁数
x = 0  # 10進数の数
base = 2 # 2 進数 (binary) 

while true
  STDERR.printf("%d 桁目の数はいくつですか: ", n)
  m = gets.chomp   # n 桁目の数字
  if m == "q"
    break
  else
    m = m.to_i
  end
  x += m * base ** (n-1)
  n += 1
end

printf("10 進数に直すと %d になります\n", x)

#!/usr/koeki/bin/ruby

# coding: euc-jp

STDERR.print("5 月の曜日を調べます。日付は?: ")
day = gets.to_i  # 日づけをしまう変数

d = ( 1 + day ) % 7  # 2012 年 5 月は火曜日開始。0 は日曜日。

if d == 0
  wday = "日"   # 曜日を表す変数
elsif d == 1
  wday = "月"
elsif d == 2
  wday = "火"
elsif d == 3
  wday = "水"
elsif d == 4
  wday = "木"
elsif d == 5
  wday = "金"
else wday = "土"
end

printf("%d 日は %s曜日 です\n", day, wday)