情報処理及び演習 ＜水曜４限；Ｔ３クラス（塚田・藤本 担当）＞

12月01日

Excelを使った計算結果のグラフ化

引き続き，FORTRANプログラムを作成し，それを実行するまでの操作について練習しますが，今週は特に，コンピュータで計算した結果をグラフ化することについて実習します。
対象は，6章の問題（6-1と6-4）であり，グラフ化には，Microsoft Excel を使用します。

また，今日の課題も，２種類ありますので注意してください。

今日の演習（その1）

提出課題（その1）

• 編集したソースプログラムとその実行結果をレポートにまとめて， 印刷して提出して下さい。
  なお，提出書類には，氏名、ID番号等を必ず記載すること。
  また，問題6-9，問題7-11ともに提出する場合は，別々の用紙とすること。

• この課題は，今日の出席とは関係ありません。
  なお，この時間内か，次週の演習の時間（12月08日）に提出して下さい（それ以降は受け付けません）。

今日の演習（その2）

• 等高線図の作成　（問題6-1／熱の拡散：　分布データ T(x,t) ）
  　　　
• ヒストグラムの作成　（問題6-4／ロジスティック写像：　頻度データ N(i) ）
  　　　
• 波形グラフの作成　（問題6-4／ロジスティック写像：　時系列データ x(n) ）
  　　　

＜　演習についての説明　＞

1. グラフにする計算結果をファイルに書き出すようにプログラムを変更する。

   プログラムの骨子はすでに考えてきたことと思いますが，計算結果をグラフ化するためには，まず，その結果をファイルに書き出しておくことが必要です。
   それぞれの問題について，次のような計算結果がファイルに出力されるよう，プログラムを加筆・修正しなさい。

   • 問題6-1
     　この問題で作成するのは，１次元上の熱の拡散を計算するプログラムです。x 軸の両端を常に 0 度に保持した状態 (T(-100,t)=T(100,t)=0) で，時刻 t＝0 において中央点の温度が T(0,0)=10000 であった場合，時間 t の経過とともに，x 軸上の温度分布 T(x,t) がどのように変化するかを，逐次的に計算していくプログラムです。
     　なお，適当な大きさのグラフとするため，問題を少し変更し，x軸は，-100〜100ではなくて，-20〜20までとし，中央点の初期温度は100度とします。また，10秒間について，時間ステップ0.25秒ごとに計算するものとします。

     ＜等高線図＞　 いま，温度 T(x,t) の２次元分布を３次元等高線図として描くことを考えます。 各ステップごとに，時間とともに，各位置の温度がファイル（temp.txt）に出力されるようにしなさい。
     　　 参考：　write(8,'(42F7.3)') i*dt,a ! 座標軸のため，時間も書き出しておく

   • 問題6-2
     　この問題は，区間(0,1)の任意の値 x から始めて，写像｛x→ax(1-x)｝/a:control parameter を次々と作用させることによって，その値がどのように変化していくかを計算するものです。カオス的な変化をも生み出すこの写像は，ロジスティック写像と呼ばれます。
     なお，適当な大きさのグラフとするため，繰返し回数は100回程度にしなさい。問題ではｺﾝﾄﾛｰﾙﾊﾟﾗﾒｰﾀ：a=4ですが，これを変えると面白い結果が得られるかもしれません。

     ＜ヒストグラム＞　 問題にあるとおり，区間(0,1)を20等分した部分区間 i を用意して，x がそれらの部分区間内に落ちる頻度 N(i) を，ヒストグラムとして図に書くことを考えます。適当な回数繰り返した後の各区間の頻度値 N(i) を，ファイル（freq.txt）に書き出すようにしなさい。軸を描くために x の区間の数値も書き出すようにした方が良いでしょう。
     　　 参考：　REAL :: s(20)=(/(n*0.05,n=1,20)/) ! ヒストグラムの区間の値を用意しておく
　　　　　　WRITE(8,'(20F7.2,/,20I5)') s,k ! ヒストグラム用

     ＜波形グラフ＞　 また，初期値から次々と変化して x の値（数列 x(n)）を，波形として表すことも考えます。写像の繰り返しごとに，x の値を，ファイル（series.txt）に書き出すようにしなさい。

2. Excel をつかってグラフを描く。

   Microsoft Excelを起動して，計算結果のデータファイルを開いて，グラフを作成してください。
   

   1. （temp.txt -> ３次元等高線図）
   2. （freq.txt -> ヒストグラム）
   3. （series.txt -> 波形図）
   起動から，グラフ作成までの手順の詳細を，３次元等高線図を例として，こちらで説明していますので，あとは自分で対処してください。
   なお，Excel自体の使い方の簡単な解説は，たとえば，こちらを参照してください。

提出課題（その2）

• 編集したプログラム(f90ｿｰｽﾌｧｲﾙ)と結果のグラフ(Excelﾌｧｲﾙ)を添付ファイルの形でメールで提出しなさい。
  • 提出先は：　takuya.a@t23x0088.mbox.media.kyoto-u.ac.jp （TA有本君）

  • なお，問題6-1と問題6-4は，別々のメールとすること

• 今日の時間中にできなくても，なにかメールを上記アドレスに送ってください。
  （そうでないと今日の出席はありません）
  なお，完全版を次々週（12月15日）の演習時間までに，メール提出しておいてください。
  （次々週の演習時間以降のメールは受け付けません）

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