1 前回の復習と本日の内容

1.1 前回の復習

1.1.1 プログラム例

前回の講義では，ファイルからデータを読み込んで配列に格納し，配列の内容を関数に受渡して，処理することを学んだ．ここで，理解すべき内容は， -4pt

ファイルからデータを読み込んでファイルに格納する方法
ユーザー定義関数に配列データの受渡す方法．

のふたつである．

それぞれについて，リスト1のプログラムを例にして説明する．このプログラムは，つぎに示すデータをファイルから読み込んで，全ての整数の合計値と各列の平均値を計算するプログラムである．データは，10000行4列，合計4万個の整数である．

-76797  99987   53528   -43172
-34698  44783   -106207 -106631
-83424  31615   18774   -4134
78694   -886    64632   103022
-86516  -99744  -51044  -11396
90058   54995   -39364  -36610
-78969  106494  -5209   -95276
75913   32002   39260   106490
24615   -14585  -44056  97291
-77175  -42889  98034   -53226
96100   9434    50013   67420

   この辺は長いので省略

100747  -2875   37515   4509
77468   12111   76950   82072
-102787 41331   75324   -96228
-53535  -6367   65795   -62947

   1 #include <stdio.h>
   2 
   3 int cal(int hoge[][4]);                           // プロトタイプ宣言
   4 
   5 double ave0, ave1, ave2, ave3;           // 各列の平均値はグローバル変数とする
   6 
   7 //===========================================================================
   8 // main 関数
   9 //===========================================================================
  10 int main(void)
  11 {
  12   FILE *in_file;
  13   int i,data[10000][4], sum_data;
  14   
  15   in_file = fopen("/home/yamamoto/tmp/program/int_data.txt", "r");
  16 
  17   for(i=0; i<10000; i++){
  18     fscanf(in_file,"%d%d%d%d",
  19 	   &data[i][0],&data[i][1],&data[i][2],&data[i][3]);
  20   }
  21 
  22   fclose(in_file);
  23 
  24   sum_data = cal(data);
  25 
  26   printf("sum all = %d\n", sum_data);
  27   printf("average = %f\t%f\t%f\t%f\n", ave0,ave1,ave2,ave3);
  28 
  29   return 0;
  30 }
  31 
  32 //===========================================================================
  33 // データ処理のためのユーザー定義関数
  34 //===========================================================================
  35 int cal(int hoge[][4]){
  36   int i;
  37   int sum0=0, sum1=0, sum2=0, sum3=0;
  38 
  39   for(i=0; i<10000; i++){
  40     sum0+=hoge[i][0];
  41     sum1+=hoge[i][1];
  42     sum2+=hoge[i][2];
  43     sum3+=hoge[i][3];
  44   }
  45 
  46   ave0=sum0/10000.0;
  47   ave1=sum1/10000.0;
  48   ave2=sum2/10000.0;
  49   ave3=sum3/10000.0;
  50 
  51   return sum0+sum1+sum2+sum3;
  52 }

$\fbox{実行結果}$

sum all = -15594426
average = -612.222100   377.635000      -430.162000     -894.693500

1.1.2 ファイルからのデータの読み込み

例題のリスト1のプログラムでは，ファイルに保存されているデータを配列に格納する方法を理解しなくてはならない．

ファイルからデータを取得するには，(1)ファイル情報を格納する変数の用意する，(2)ファイルをオープンする，(3)ファイルからデータを読み込む，(4)ファイルをクローズするという一連の動作が必要である．リスト1では次のようにしている．

  FILE *in_file;

  in_file = fopen("/home/yamamoto/tmp/program/int_data.txt", "r");

  for(i=0; i<10000; i++){
    fscanf(in_file,"%d%d%d%d",
	   &data[i][0],&data[i][1],&data[i][2],&data[i][3]);
  }

  fclose(in_file);

FILE *in_file; ファイルの情報を格納する変数宣言． *in_fileがファイルの情報を格納する変数²と考える．先頭のアスタリスク(*)は必須である．
in_file = fopen("/home/yamamoto/tmp/program/int_data.txt", "r"); 読み込み用³ にファイルを開いている．int_data.txtがファイル名で，rが読み込み用にファイルを開くことを示している．fopen()関数の戻り値は，アスタリスクを取ったFILE型の変数に代入する．ここではファイルは絶対パスで指定している．プログラムのある位置からの相対パスで指定することも可能である．
fscanf(in_file,"%d%d%d%d", &data[i][0],&data[i][1],&data[i][2],&data[i][3]); fscanf()関数を使って，ファイルからデータを読み込む．この間数は，，キーボードからデータを読み込む関数scanf()とほとんど同じ．最初にファイル情報の変数を書いて，あとはキーボードから読み込む場合と同様にする．例で示したプログラムでは，10000行4列のデータをループ文を使って繰り返して，ファイルからデータを読み込んで配列に書き込んでいる．
fclose(in_file); ファイルを閉じる．使い終わったファイルは閉じなくてはならない．

1.1.3 関数への配列データの受渡し

例題のリスト1のプログラムで学習する第二のポイントは，ユーザー定義関数に配列のデータを渡す方法である．このプログラムでは呼び出し側では配列名のみを，ユーザー定義関数では配列名と左端を空欄とした要素数を記述している．こうすることにより，ユーザー定義関数に配列のデータを渡すことができる．

ユーザー定義関数に単純型の変数を渡す場合と配列を渡す場合では，次の点で大きく異なる．注意が必要である．

単純型の変数の場合，呼出側の実引数の値がユーザー定義関数の仮引数にコピーされる．したがって，ユーザー定義関数の変数の値を変化させても，呼出側の変数の値は変わらない．ようするに，別々のメモリーを使っている．
配列の場合，呼出側の実引数の配列とユーザー定義関数の配列は，同じメモリーを使う．したがって，ユーザー定義関数の配列の値を変化させると，呼出側の配列の値が変わる．なぜこのようにするかというと，コンピューターの資源--メモリーとCPUの計算時間--を節約したいためである．大量のデータが格納されている配列のコピーには多大な資源である．

  sum_data = cal(data);

    長いので省略


  int cal(int hoge[][4]){

    ここに関数での処理の内容を書く．

  return sum0+sum1+sum2+sum3;
}

sum_data = cal(data); 平均値と合計を計算する関数calを呼び出す．実引数は，計算するデータが格納されている配列である．配列を実引数にする場合，配列名のみを書くことに注意すべし．ここでは， sum_dataに関数calの計算結果を格納している．
int cal(int hoge[][4]) ユーザー定義関数の仮引数は，配列名と要素数を書く．ただし，左端の要素数は書かなくても良い⁴．

1.2 本日の学習内容

本日はつぎに示す内容の理解を目指し，プログラムの作成の練習を行う．これは前回の授業と同一の内容であるが，さらに理解を深める．合わせて，これまで学習してきたC言語のプログラム方法--ループ文等の制御構造や関数--の使い方の訓練も行う．

ファイルからデータを読み込んで，配列に格納する方法を学ぶ．
関数に配列を渡す方法を学ぶ．

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志

Yamamoto Masashi
平成19年1月12日