データサイエンス/06 をテンプレートにして作成

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*第６回 Python プログラミング２ [[データサイエンス/2024]]｜[[受講生一覧>https://design.ky... ~ ~ **はじめに ***前回の復習 #image(Total_ChatGPT.jpg,right,40%) 前回、コードの書き方の事例として挙げた「1から100までの整... #clear ~ ***プログラミングスキルの向上に向けて -はじめにサンプルを「真似」て、コードの意味を１行づつ確認 -プログラムの一部を改変して、予想通りの結果になるか確認 -自分で新たな「問い（処理の仕様）」を考えて、それをコーデ... -様々なバグに出会い、それを修正する ChatGPT等の生成系AIの登場によって、Web上の参考事例を探す... ~ ~ **Pythonプログラミングの具体例 ***モジュールの import について Python には、様々な既存の機能が「ライブラリ」というかたち... import math # 数学関数を利用する場合に読み込みま... import random # 乱数を利用する場合に読み込みます。 ~ ~ **演習６：MonteCarloMethod ***モンテカルロ法とは 計算機を使った数値計算手法の一つで、乱数を用いた試行を繰... ~ ***円周率 π の値を求めるプログラム 大量の乱数データから、円周率 π の近似値を統計的に求める手... #image(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c... &scale(75){[[Wikimediacommons File:Montecarlo pi2.PNG>htt... -一辺の長さを r とする正方形の面積を S とし、その正方形の... Q = π＊r＊r / 4 S = r＊r よって、Q / S = ( π＊r＊r / 4 ) / ( r＊r ) = π/4 -すなわち、以下の関係式が得られます。 π = Q / S ＊ 4 -正方形の「枠内」に一様な乱数を使って「雨を降らせる」と 正方形全体に降る雨粒の数：４分円の中に降る雨粒の数 ≒ S：Q となり、雨粒の数が多くなれば、S：Q の比率に一致します。 -これを利用することで π = ４分円の中に降る雨粒の数 / 正方形全体に降る雨粒の数 ... というかたちで、π の近似値を求めることができます。 ~ ***開発準備 -Google Colaboratory で ''ファイル＞ ノートブックを新規作... -Untitled0.ipynb というファイル名を変更 ＞ MonteCarloMeth... -テキストセルを追加して、ノートの冒頭にタイトルをつけまし... ~ ***ソースコード 以下のコードをまるごとコードセルにコピー＆ペーストして下... # ライブラリの読み込み import math import random # 初期化 n = 1000 cnt_in = 0 cnt_out = 0 # シミュレーション for i in range(n): # 0.0 - 1.0 のランダムな「雨粒」 x = random.random() y = random.random() # 4分円の中に落ちた数をカウント r = math.sqrt(x**2 + y**2) if r <= 1.0: cnt_in += 1 else: cnt_out += 1 # 円周率の近似値 Pi = cnt_in / n * 4 # 結果の表示 print("Num：", n) print("IN：", cnt_in) print("OUT：", cnt_out) print("Pi：", Pi) ~ ***実行 -コードセルで実行ボタン「▶︎」をクリックすると実行されます。 -結果は、コードセルの直下に表示されます。 このプログラムは乱数を使っていて、結果はその都度変わりま... -n の初期値を大きくしていくと、結果が 3.14 に近づくことを... ~ ***学科サイトにリンク掲載 「モンテカルロ法で π の近似値を求める」プログラムのノート... -1. 自分のノートを開いた状態で、右上の「共有」をクリック -2. 共有設定を変更して、以下のように表示される状態にしま... このリンクを知っているインターネット上の全員が閲覧できま... -3. 「リンクをコピー」をクリックして、そのアドレスを、以... -[[MonteCarloMethod>https://colab.research.go・・=sharin... -4. 以下のようになればOKです。 https://design.kyusan-u.ac.jp/socialdesign/?JohnSmith/Dat... ~ ~ **関数について プログラムの基本は ''入力 ＞ 処理 ＞ 出力'' です。プログ... 中学・高校の数学で登場する「関数」を思い出して下さい。例... y = 2x + 1　・・・ y = f ( x ) と書いたりします は、入力データ x を受け入れて、これに処理 f ( ) つまり「2... データサイエンスの演習では、その大半理を、各種ライブラリ... # 自作関数の定義 def myFunc(x): # 入力：引数（ひきすう）として x を受け... y = 2*x+1 # 処理 return y # 出力：戻り値として y を返す # 自作関数を利用したプログラム s = input("数を入力して下さい >>>") # 入力 x = float(s) ... y = myFunc(x) # 処... print("計算結果：", y) # 出力 --- 実行結果 --- 数字を入力して下さい >>> 2.5 計算結果： 6 &small(この事例は、演習の最初に作成した PythonBasics.ipnb... &small(def は define（定義）という意味の英語の略です。); -[[参考：Pythonの文法>Python/Syntax]] -[[参考：JavaScriptの場合>JavaScript/Function]] ~ ''付記'' プログラマーは、世界のあらゆる現象を関数（入力・処理・出... ~ ~ **オブジェクト指向プログラミングについて データの集合体（プロパティ）と、それを操作する手続き（メ... プロパティやメソッドを利用する際は、以下のように [ . ] 接... -オブジェクト名.変数名：プロパティ -オブジェクト名.関数名( )：メソッド ＞__[[ObjectOrientedProgramming]]__ ~ ~ **APPENDIX｜プログラミングとデザイン思考 ***オブジェクト指向と現代社会 人間と道具は「共進化」するものです。今日の社会は、オブジ... 　 コンピュータの設計と人間の活動は、共に進化しなければなら... &small(Apple Computer, 1987, Human Interface Guidelines); 　 道具の使い方を学ぶことが私たち自身を変える・・ という点に人間と道具の関係の本質がある。 &small(アラン・ケイ, 1994, 人間のためのコンピュータ, Addi... ~ ***従来型のプログラミングとオブジェクト指向の違い 従来の「手続き型プログラミング」では、「データ」と「処理... -プログラムの規模が大きくなるにつれて全体像の把握が難しく... -機能の追加・拡張・変更が難しい -コードの再利用が難しい オブジェクト指向プログラミングでは「''データ（プロパティ... オブジェクトを具体的な「モノ・コト」に例えみましょう。例... //[[参考 w3schools.com>https://www.w3schools.com/js/js_ob... -''プロパティ''：車の名前、型式、重量、色、現在位置、スピ... -''メソッド''：エンジン始動、エンジン停止、走る、止まる、... 我々が使っている自然言語で例えると・・・ -''プロパティ''：名詞・形容詞（title, place, time, size,... -''メソッド''：自動詞・他動詞（Start(), Stop(), EditText(... ~ ***身近な事例をオブジェクト指向で記述すると・・ ＞ [[ObjectOrientedProgramming#ObjectSample]] ~ ~ ~

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*第６回 Python プログラミング２ [[データサイエンス/2024]]｜[[受講生一覧>https://design.ky... ~ ~ **はじめに ***前回の復習 #image(Total_ChatGPT.jpg,right,40%) 前回、コードの書き方の事例として挙げた「1から100までの整... #clear ~ ***プログラミングスキルの向上に向けて -はじめにサンプルを「真似」て、コードの意味を１行づつ確認 -プログラムの一部を改変して、予想通りの結果になるか確認 -自分で新たな「問い（処理の仕様）」を考えて、それをコーデ... -様々なバグに出会い、それを修正する ChatGPT等の生成系AIの登場によって、Web上の参考事例を探す... ~ ~ **Pythonプログラミングの具体例 ***モジュールの import について Python には、様々な既存の機能が「ライブラリ」というかたち... import math # 数学関数を利用する場合に読み込みま... import random # 乱数を利用する場合に読み込みます。 ~ ~ **演習６：MonteCarloMethod ***モンテカルロ法とは 計算機を使った数値計算手法の一つで、乱数を用いた試行を繰... ~ ***円周率 π の値を求めるプログラム 大量の乱数データから、円周率 π の近似値を統計的に求める手... #image(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c... &scale(75){[[Wikimediacommons File:Montecarlo pi2.PNG>htt... -一辺の長さを r とする正方形の面積を S とし、その正方形の... Q = π＊r＊r / 4 S = r＊r よって、Q / S = ( π＊r＊r / 4 ) / ( r＊r ) = π/4 -すなわち、以下の関係式が得られます。 π = Q / S ＊ 4 -正方形の「枠内」に一様な乱数を使って「雨を降らせる」と 正方形全体に降る雨粒の数：４分円の中に降る雨粒の数 ≒ S：Q となり、雨粒の数が多くなれば、S：Q の比率に一致します。 -これを利用することで π = ４分円の中に降る雨粒の数 / 正方形全体に降る雨粒の数 ... というかたちで、π の近似値を求めることができます。 ~ ***開発準備 -Google Colaboratory で ''ファイル＞ ノートブックを新規作... -Untitled0.ipynb というファイル名を変更 ＞ MonteCarloMeth... -テキストセルを追加して、ノートの冒頭にタイトルをつけまし... ~ ***ソースコード 以下のコードをまるごとコードセルにコピー＆ペーストして下... # ライブラリの読み込み import math import random # 初期化 n = 1000 cnt_in = 0 cnt_out = 0 # シミュレーション for i in range(n): # 0.0 - 1.0 のランダムな「雨粒」 x = random.random() y = random.random() # 4分円の中に落ちた数をカウント r = math.sqrt(x**2 + y**2) if r <= 1.0: cnt_in += 1 else: cnt_out += 1 # 円周率の近似値 Pi = cnt_in / n * 4 # 結果の表示 print("Num：", n) print("IN：", cnt_in) print("OUT：", cnt_out) print("Pi：", Pi) ~ ***実行 -コードセルで実行ボタン「▶︎」をクリックすると実行されます。 -結果は、コードセルの直下に表示されます。 このプログラムは乱数を使っていて、結果はその都度変わりま... -n の初期値を大きくしていくと、結果が 3.14 に近づくことを... ~ ***学科サイトにリンク掲載 「モンテカルロ法で π の近似値を求める」プログラムのノート... -1. 自分のノートを開いた状態で、右上の「共有」をクリック -2. 共有設定を変更して、以下のように表示される状態にしま... このリンクを知っているインターネット上の全員が閲覧できま... -3. 「リンクをコピー」をクリックして、そのアドレスを、以... -[[MonteCarloMethod>https://colab.research.go・・=sharin... -4. 以下のようになればOKです。 https://design.kyusan-u.ac.jp/socialdesign/?JohnSmith/Dat... ~ ~ **関数について プログラムの基本は ''入力 ＞ 処理 ＞ 出力'' です。プログ... 中学・高校の数学で登場する「関数」を思い出して下さい。例... y = 2x + 1　・・・ y = f ( x ) と書いたりします は、入力データ x を受け入れて、これに処理 f ( ) つまり「2... データサイエンスの演習では、その大半理を、各種ライブラリ... # 自作関数の定義 def myFunc(x): # 入力：引数（ひきすう）として x を受け... y = 2*x+1 # 処理 return y # 出力：戻り値として y を返す # 自作関数を利用したプログラム s = input("数を入力して下さい >>>") # 入力 x = float(s) ... y = myFunc(x) # 処... print("計算結果：", y) # 出力 --- 実行結果 --- 数字を入力して下さい >>> 2.5 計算結果： 6 &small(この事例は、演習の最初に作成した PythonBasics.ipnb... &small(def は define（定義）という意味の英語の略です。); -[[参考：Pythonの文法>Python/Syntax]] -[[参考：JavaScriptの場合>JavaScript/Function]] ~ ''付記'' プログラマーは、世界のあらゆる現象を関数（入力・処理・出... ~ ~ **オブジェクト指向プログラミングについて データの集合体（プロパティ）と、それを操作する手続き（メ... プロパティやメソッドを利用する際は、以下のように [ . ] 接... -オブジェクト名.変数名：プロパティ -オブジェクト名.関数名( )：メソッド ＞__[[ObjectOrientedProgramming]]__ ~ ~ **APPENDIX｜プログラミングとデザイン思考 ***オブジェクト指向と現代社会 人間と道具は「共進化」するものです。今日の社会は、オブジ... 　 コンピュータの設計と人間の活動は、共に進化しなければなら... &small(Apple Computer, 1987, Human Interface Guidelines); 　 道具の使い方を学ぶことが私たち自身を変える・・ という点に人間と道具の関係の本質がある。 &small(アラン・ケイ, 1994, 人間のためのコンピュータ, Addi... ~ ***従来型のプログラミングとオブジェクト指向の違い 従来の「手続き型プログラミング」では、「データ」と「処理... -プログラムの規模が大きくなるにつれて全体像の把握が難しく... -機能の追加・拡張・変更が難しい -コードの再利用が難しい オブジェクト指向プログラミングでは「''データ（プロパティ... オブジェクトを具体的な「モノ・コト」に例えみましょう。例... //[[参考 w3schools.com>https://www.w3schools.com/js/js_ob... -''プロパティ''：車の名前、型式、重量、色、現在位置、スピ... -''メソッド''：エンジン始動、エンジン停止、走る、止まる、... 我々が使っている自然言語で例えると・・・ -''プロパティ''：名詞・形容詞（title, place, time, size,... -''メソッド''：自動詞・他動詞（Start(), Stop(), EditText(... ~ ***身近な事例をオブジェクト指向で記述すると・・ ＞ [[ObjectOrientedProgramming#ObjectSample]] ~ ~ ~

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