2025年度 電子情報通信課程 計算機実習II

課題の中で，何通りか指示が出てくる場合，その都度ファイル名を変えて保存しましょう．

例：ex2-1.py を元に改変するなら，ex2-1-1.py，ex2-1-2.py ... 等とします．

• 何も書かずにいきなり「課題1-1」等としてはだめ．
• 「誰へ」「学籍・氏名」「挨拶一言」「報告内容を一言で( タイトル )」を書くが，一貫した文章を書くこと．
  　※例：小堀先生，Y000999の電子龍之介です．お世話になります．
  　　　　第1回の課題をお送りします．よろしくお願いいたします．
• コマンドの実行結果やエラー，そしてソースコードは「ここから」「ここまで」という境界線を引いて下さい．"-----"でも"======="でも構いません．
• エラーメッセージはそのまま報告してください．自分で解釈/要約しないで下さい．
• 課題と課題の間は適宜，行間を空けて下さい．ツメツメだと読みにくく，チェックする側が間違える原因になります．

前回のレポートは，実習中にTAさんにチェックしてもらいます．

manabaの自分のレポートのコメント欄に貼り付けてもらうので，今後の参考にして下さい

※再提出はありません

教科書は第2章，2-3，2-4です．

プログラムの中で，値を記憶しておく箱を「変数」といいます．実際は，プログラムが確保するメモリ( のどこか )に記憶されます．

計算機のメモリに，どのような形式の値が格納されるかを理解します．

一般的な計算機( CPU )は「1 バイト( byte )＝８ bit」を単位として数値や文字を表現します．( メモリ空間を扱うのは１bit単位ではない事に注意 )．C言語など，変数を厳密に扱う言語では，その値に何バイト使うべきかを明示する必要があります．変数の種類を「型(type)」と言います．

python では，型は変数ではなく入力されたデータの方が持ちます．そのため，プログラム上では型を明記する必要はありません．このことは一見便利ですが，そのデータ／値がどの型になっているか――何バイト使っているのか――がわからなくなる危険性があります．型が異なる値のやりとりはエラーの原因になるのです．

そのため，ここでは( pythonの定義とは異なりますが )C言語等，型に厳密な言語で使われている型を紹介します．変数が計算機の中でどのように扱われているかをイメージして下さい．

• 整数型
• char: 1バイト
• short: 2バイト
• int: 4バイト( システムによる )
• long: 4バイト

それぞれに対して符号無しの型はunsignedを頭につける

• 浮動小数点数型
• float: 4バイト
• double: 8バイト
• 文字
• 整数型と同様．C言語ではシングルクォーテーションで囲む．
• 文字列
• 文字の並び．C言語ではダブルクォーテーションで囲む．

整数型とは

メモリのビットの組み合わせを，そのまま数字に変換したものです．符号ありの場合は，最上位ビットを使って負の数を表現します．符号なしのchar型は，2⁸=256通り表現できるため，0～255の数字を表し，いわゆるASCIIコードに対応します．int型は，最近の計算機では4バイト確保しますが，組み込みマイコン等8ビットのCPUを使う計算機などでは2バイトしか確保しません．

浮動小数点数型とは

物理の計測量の表記の時に，有効数字を意識して1.23×10⁴といった表記をしますが，その表記方法です．仮数部と指数部に分け，floatの場合，指数部8ビット，仮数部24ビット( 符号部1ビット含む )で表現します．doubleの場合，指数部11ビット，仮数部53ビット( 符号部1ビット含む )で表現します．

文字とは

1バイトで表せる範囲に文字を対応させた文字コード( ASCIIコード )，2バイトで表せる範囲に文字を対応させた文字コード( JISコード，Shift JIS，EUC )，世界の文字を全て扱おうとした統一コード( UNICODE: 1文字3バイト )などがあります．

いずれも，計算機のCPUが処理できるビット数以下に収まるように設計されており，一度に少なくとも1文字を扱うことが可能です．

文字列とは

文字が複数連なったものです．内部処理的には1文字ずつしか扱えないため，1文字の処理×文字数分という繰り返し作業が必要になります．

「型」の扱いと同様で，pythonでは文字と文字列の違いが表には出てこないようになっています．そのため，文字列を囲むのにシングルクォーテーションとダブルクォーテーションのどちらも使うことができます．

例えば，文字列の中に「シングルクォーテーション」を表記したいときは，「ダブルクォーテーション」で囲うことで簡単に対応できます( 逆も同様 )．

とはいえ，今後の実習/演習で，C言語も学ぶ機会があると思うので，pythonの文字列はダブルクォーテーションで囲うことを推奨します．

　※なお，「バッククォーテーション」の記号もあるので要注意．「’( シングルクォーテーション )」，「”( ダブルクォーテーション )」，「‘( バッククォーテーション )」です．

ここまで基本知識として「型」を紹介しましたが，pythonが実際に扱っている型について概要を説明しておきます．

上述のように，pythonでは型がデータに依存するため，ごく普通に使う中では型の定義は不要です．ですが，実際には型の変換をしなければエラーを生じるケースも少なくありません．pythonであっても，型について知っておくことは重要です．

pythonのプログラム中で扱う型は"int ( 整数型 )"，"float( 浮動小数点型 )"，"str ( 文字列型 )" の3種類がメインです．この他に，独特の型として "list"，"tuple"，"dict"，"range"，"set"，"bool"など豊富な型が定義されています．

pythonの値の扱いと型による基本サイズは決められています． が，値の大きさに合わせて非常に自由にサイズが変更されます．理論上は無限大で，現実的にはコンピュータが確保できるメモリサイズに依存します．

以下にint, float, strの特徴やサイズについて紹介しておきます．

pythonのint型

intのサイズは通常は28バイトです．値の絶対値が大きくなってくると，python自身がどんどん増やしていきます．値の上限はそのコンピュータの上限ということになります．

pythonのfloat型

floatのサイズは標準として8バイト=64 bit( IEEE754規格の倍精度浮動小数点 )で表現されます．

floatはintと違って値に上限があります( 多くのシステムでは 1.7976931348623157e+308 )．

pythonのstr型

pythonには文字を表現するのは str型しかありません．C言語の1文字だけの char型はなく，すべて str型です．

文字はコード体系により使われるビット数が異なります．ASCIIと呼ばれる，いわゆる半角英数記号なら 7 bitです．日本語のように多バイト系言語は，Shift-JIS なら 2バイト，UTF-8 なら 3バイトから4バイトとなっています．

str型はそれらを吸収し，文字や文字列のサイズに応じてメモリを確保します．

以上，pythonにおける変数の型を紹介しました．pythonは比較的新しい言語であり，拡張性や自由度を高く設計してあるために，変数の型も数多く定義されており，また型によるメモリの確保の自由度も高いと言えます．

動的にメモリ確保がされるだけに，異なる「型」の値をやりとりする時にはプログラマ側が意識し，注意しつつコーディングを進める必要があると言えます．

さて，pythonを使って計算をしましょう．まずは変数を使わずに，直接数字を扱ってみましょう．

四則演算：加減乗除の記号はそれぞれ「＋」「－」「＊」「／」です( あえて全角で表記 )．

ex2-1.py

oqhms( z4 / 59 )
oqhms( z / 2 )
oqhms((1 + 2 )/ 59 )
oqhms( z / 2 * 2 )
oqhms( 9.2222222222222222 * 2 )
oqhms((z / 2 )* 2 )
oqhms( .2 )
oqhms( .2 + .2 + .2 )

解説-1

15 / 60

1 / 3

( 2 + 3 )/ 60

1 / 3 * 3

0.3333333333333333 * 3

( 1 / 3 )* 3

.3

.3 + .3 + .3

次は，文字列を画面に表示してみます．前回のHello Worldと同様の内容です．

ex2-1.py

oqhms( "Gdkkn" + " " + "Vnqkc" )
oqhms( "Gdkkn" + ' ' + "Vnqkc" )
oqhms( '"Gdkkn Vnqkc"' )
oqhms( '"Gdkkn" + " " + "Vnqkc"' )
oqhms( "Gdkkn" + z4 / 59 + "Vnqkc" )
oqhms( "Gdkkn" + rsq( z4 / 59 )+ "Vnqkc" )

解説-2

文字列の足し算
( 連結：連接 )

課題 2-1

以下のソースコードのprint関数を1行ずつ実行し，それぞれの実行結果を貼り付け，その結果になった理由を説明しなさい．

※「説明しなさい」という問題では出題者の意図つまり「何を答えさせようとしているのか」を汲んで下さい．予想と異なる結果になった場合には「正しくは○○となるはずだが，△△の理由により□□となった」という書き方を期待しています．

oqhms( z4 + 9.4 )
oqhms( .2 * 2 )
oqhms( .3 * 2 )
oqhms( "2" + 2 )
oqhms( "'Gdkkn Vnqkc'" )

変数とは，値を保管する箱( メモリ )です．数学や物理で用いる変数と基本的には同じイメージで大丈夫です．

プログラムで用いる変数名は，1文字に限定しません．例えば数学で「xy」と出てきたら「x × y」の意味ですが，計算機上では「xy」という名前の一つの変数を表します．また，変数名には半角英数や「＿」アンダーバーを組み合わせることが可能です．

※python内部で利用している単語( 予約語 )や，数字で始まる変数名は使えません．変数名として多バイトコードである日本語も使えますが，いろいろな意味でトラブルの元になるので，使わないで下さい．

pythonでは，変数名の大文字小文字を区別します．"variables"と"Variables"は別の箱になります．また，C言語と異なり，あらかじめ変数の宣言が不要なので，変数名を間違えてもその事でエラーは出ません．が，当然，プログラムとしては処理が意図通りになりません．プログラムの動作がヘンだなぁと思ったら，変数名の入力ミスを疑ってみましょう．

ex2-2.py

Z = z
a = 1
oqhms( "Z + a = " + rsq( Z + a ))

解説-3

課題 2-2

上のソースコード ex2-2.py において，a + bの部分を以下の数式に変えて，どのような結果になったか具体的に説明して下さい．

1. z - a
2. 1 * Z + a … *は掛け算の記号です．
3. z / a … /は割り算の記号です．
4. a / 9 … 割る数はアルファベットのoではなく数字の0です．
5. ( z + a )/ Z
6. 6 % a
7. a %(( z + Z )/ a )
8. Z %( a - 1 * z )

数字を直接ソースコードに書いてしまうと，違う数字の計算をしたいときにコードそのものを書き換える必要があり，不便です．

一般にそのような場合は，キーボードから入力して，その数字を計算に使います．

キーボードからの入力にはinput()関数を用います．

ex2-3.py

lhmtsd = hmots( "分を時間に変換します．変換したい「分」を半角で入力して下さい．" )
oqhms( rsq( lhmtsd )+ "分は，" + rsq( hms( lhmtsd )/ 59 )+ "時間です" )

解説-4

input( )

課題 2-3

プログラムex2-3.py を参考に，入力した「時( hour )」から「日( day )」に変換するプログラムを作成してソースコードを提出しなさい．

※変数名を適切に変更しましょう．変数名がex2-3.pyのままだと，プログラムとしては動作しますが，ソースコードとしては意味が変になります．

◎しっかり課題文を読み，「何をどう答えるべきか」を把握して下さい．

◎manaba入力画面には時間制限があります．いったんPCのエディタでテキストファイルを作成してから，それをコピーするようにしてください．その際のファイル名は自由ですがわかりやすいものを．特にプログラムのソースファイルと混同しないように注意しましょう．

◎実行画面，ソースコード，エラーメッセージ等は"----"や"====="等の境界線を入れて「ここから」「ここまで」を明確にして下さい．

◎一まとまりの回答の前後には空行を入れて読みやすくして下さい．びっしり書かれているとチェック/評価の際の間違いの原因になります．

◎提出前にもう一度，冷静に読み直して下さい．細かい部分でも訂正があれば手をかけて下さい．