2022年度学院等開講科目環境・社会理工学院融合理工学系

プログラミングと数値解析応用

開講元: 融合理工学系
担当教員: 秋田大輔 / 髙橋邦夫
授業形態: 講義/演習 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 水1-4 (学術国際情報センター３F 第１実習室)
クラス: -
科目コード: TSE.A324
単位数: 110
開講時期: 2022年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2025年7月10日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

　本講義の前半のねらいは，「プログラミンと数値解析」を引き継いで，最近広く使われるようになったプログラミングPythonの基本的なプログラミング手法を学び，数値解析のためのプログラムを作成できるようになることである。Pythonの初歩的な文法から，リスト，配列というデータ構造を学習する。そして，統計解析や信号画像処理のアルゴリズムを学び，実際にプログラミングを体験する。
　後半のねらいは，「プログラミングと数値解析」を引き継いで，応用的な数値計算手法や計算結果の可視化など，より実践的な力を養うことにある。グループワークでは，数値計算やプログラミングだけでなく，問題の設定やモデル化から結果の評価／理解までシミュレーションの流れを一通り経験する。

到達目標

本講義を履修することにより次の能力を習得する．
(1) プログラミング言語Pythonの使い方を習得し，
(2) 統計処理，信号画像処理のアルゴリズムを理解し，
(3) 基本的なプログラムを作成できるようになる．

キーワード

プログラミング，数値計算，アルゴリズム，Python，統計処理，信号画像処理, モデル化，　可視化

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義前半にプログラミング言語の文法やアルゴリズムについて学習し，後半にプログラミングを実践する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	Pythonの基本文法と制御構造	分岐やループを含む簡単なPythonプログラムを作成できる。
第2回	基本データ構造とソート	リストや配列，そのデータをソートするPythonプログラムを作成できる。
第3回	統計処理	データから，平均や分散を計算し，検定するPythonプログラムが作成できる
第4回	Paraviewを使った結果の可視化と3Dモデル作成	Paraviewを使って結果を可視化できる。
第5回	Newton流解析	Newton流解析ができる。
第6回	連立１次方程式の復習と楕円型偏微分方程式の解法	楕円型偏微分方程式を数値的に解ける
第7回	グループワーク	グループワーク発表会の準備

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

John V. Guttag, 「Python言語によるプログラミングイントロダクション」（第２版）, 久保幹夫（監訳），近代科学社, 2016

成績評価の方法及び基準

プログラミング手法を習得し，数値解析のアルゴリズムを用いてプログラムを作成できる。
演習とレポート（100%）

履修の条件・注意事項

なし