2024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基礎 a
- 開講元
- 融合理工学系
- 担当教員
- 筒井 広明 / 相樂 洋 / CHENG SHUO
- 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) - 火5-8 (南4号館 3階 情報ネットワーク演習室 第1演習室)
- クラス
- a
- 科目コード
- TSE.A307
- 単位数
- 110
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2025年3月14日
- 使用言語
- 英語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
本講義のねらいは，最も広く用いられているプログラミング言語のひとつであるC++を用いて，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．C++言語の初歩的な文法からポインタや配列といった数値解析にとって重要な事項まで，プログラミング演習を通じて学習する．また，連立1次方程式の解法，補間と補外，関数の積分，モンテカルロ法，非線形方程式の解法といった理工系の研究者・技術者にとって必須のスキルについても，その基本的なアルゴリズムを学び，実際にプログラミングを体験する．
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（C++）の使い方を習得し，
(2) 数値解析法の基本的な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，オブジェクト指向，Gaussの消去法，Newton-Raphson法，Monte-Carlo法
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 | 統合開発環境の使い方，コンソール入出力 | 統合開発環境の使い方を理解し，コンソール入出力を用いたプログラムを作成できる． |
| 第2回 | 基本的なデータ型と配列 | 基本的なデータ型と配列について理解し，プログラムを作成できる． |
| 第3回 | プログラムの流れの分岐と繰り返し | プログラムの流れの分岐と繰り返しについて理解し，プログラムを作成できる． |
| 第4回 | 関数の基本 | 関数の基本について理解し，プログラムを作成できる． |
| 第5回 | ポインタ | ポインタについて理解し，プログラムを作成できる． |
| 第6回 | 文字列とポインタ | 文字列とポインタについて理解し，プログラムを作成できる． |
| 第7回 | 関数の応用 | 関数の応用について理解し，プログラムを作成できる． |
| 第8回 | オブジェクト指向プログラミングとクラスの基本 | オブジェクト指向プログラミングとクラスの基本について理解し，プログラムを作成できる． |
| 第9回 | 連立1次方程式の解法 | 連立1次方程式の解法として基本的なアルゴリズムを理解し，プログラムを作成できる． |
| 第10回 | 補間と補外 | 補間と補外について基本的なアルゴリズムを理解し，プログラムを作成できる． |
| 第11回 | 関数の積分 | 関数の積分について基本的なアルゴリズムを理解し，プログラムを作成できる． |
| 第12回 | 乱数，モンテカルロ法 | 乱数の発生やモンテカルロ積分の基本的なアルゴリズムを理解し，プログラムを作成できる． |
| 第13回 | 非線形方程式の解法 | 非線形方程式の解法として基本的なアルゴリズムを理解し，プログラムを作成できる． |
| 第14回 | 確認テスト | 全ての講義内容を確認し、プログラムを作成できる． |
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
柴田望洋, 『新・明解C++入門』, SBクリエイティブ株式会社, ISBN978-4-7973-9463
W. H. Press他，『Numerical Recipes in C++: The Art of Scientific Computing』, Cambridge University Press, ISBN978-0521750332
参考書、講義資料等
伊理正夫，藤野和建，『数値計算の常識』，共立出版株式会社，ISBN978-4-320-01343-8
成績評価の方法及び基準
プログラミングの基本的な手法を習得し，数値解析の基本的なアルゴリズムを用いてプログラムを作成できる．
成績評価は演習（70%）と期末試験（30%）で行う．
関連する科目
- TSE.M201 ： 常微分方程式と物理現象
- TSE.M202 ： 偏微分方程式と物理現象
履修の条件・注意事項
特に無し。
連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
相楽 洋, sagara[at]zc.iir.titech.ac.jp
程 シャク, cheng[at]tse.ens.titech.ac.jp
筒井 広明, htsutsui[at]zc.iir.titech.ac.jp
オフィスアワー
メールで事前に予約すること．