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コンピューティング2

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科目名 コンピューティング2
教員名 尾上洋介
単位数    2 学年    3 開講区分 文理学部
(他学部生相互履修可)
科目群 情報科学科(情報システム解析学科)
学期 前期 履修区分 選択必修
授業概要 数値計算やシミュレーション、情報可視化の入門的内容を題材として取り上げ、高度なコンピュータプログラムの実装について理解を深める。Processing言語を利用し、コンピュータを用いた効率の良い計算方法について学ぶだけでなく、計算過程の視覚的表現についても学修する。
企業でのソフトウェア開発経験をもとに、プログラミングに関する実務的な観点からも授業を行う。
授業のねらい・到達目標 コンピュータを用いた効率の良い計算方法について説明できるようになる。
また、それらの知識に基づいたプログラムを作成できるようになる。

この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP6及びカリキュラムポリシーCP9に対応しています。
授業の方法 講義を中心とし,随時演習を行う。
本授業の事前・事後学習は,各2時間の学習を目安とする。
授業計画
1ガイダンスとProcessing言語の復習

【事前学習】基礎プログラミング1・2の内容を復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、Processing言語を用いたプログラミングについて復習しておく。
2浮動小数点数と近似・誤差

【事前学習】コンピュータのデータ表現について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、浮動小数点数と近似・誤差について説明できるようにしておく。
3方程式の数値解法(1):非線形方程式の数値解法

【事前学習】微積について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、非線形方程式の数値解法について説明できるようにしておく。
4方程式の数値解法(2):常微分方程式の初期値問題の数値解法

【事前学習】常微分方程式について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、常微分方程式の初期値問題の数値解法について説明できるようにしておく。
5方程式の数値解法(3):数値補間

【事前学習】常微分方程式の初期値問題の数値解法について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、数値補間について説明できるようにしておく。
6方程式の数値解法(4):ベクトル場の可視化

【事前学習】常微分方程式の初期値問題の数値解法と数値補間について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、ベクトル場の可視化について説明できるようにしておく。
7乱数とシミュレーション(1):擬似乱数の生成

【事前学習】コンピュータ上での乱数の利用について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、擬似乱数の生成について説明できるようにしておく。
8乱数とシミュレーション(2):非一様乱数の生成

【事前学習】擬似乱数の生成について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、非一様乱数の生成について説明できるようにしておく。
9乱数とシミュレーション(3):モンテカルロシミュレーション

【事前学習】乱数について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、モンテカルロシミュレーションについて説明できるようにしておく。
10乱数とシミュレーション(4):ライフゲーム

【事前学習】コンピュータシミュレーションについて復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、ライフゲームについて説明できるようにしておく。
11物体の運動(1):Verlet積分

【事前学習】方程式の数値解法について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、Verlet積分について説明できるようにしておく。
12物体の運動(2):バネモデルによるネットワーク可視化

【事前学習】Verlet積分について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、バネモデルによるネットワーク可視化について説明できるようにしておく。
13物体の運動(3):N体シミュレーション

【事前学習】バネモデルによるネットワーク可視化について復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、N体シミュレーションについて説明できるようにしておく。
14物体の運動(4):Barnes-Hutのアルゴリズム

【事前学習】N体シミュレーションについて復習しておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、Barnes-Hutのアルゴリズムについて説明できるようにしておく。
15まとめ(これまでの復習・解説を行い授業の理解を深める。)

【事前学習】これまでの学習内容で疑問に思ったことをまとめておく。
【事後学習】授業内容を振り返り、理解したこと、今後の課題を自己分析し記録すること
その他
参考書 William H.Press ほか著 ; 丹慶勝市 ほか訳 『ニューメリカルレシピ・イン・シー 日本語版―C言語による数値計算のレシピ』 技術評論社 1993年
成績評価の方法及び基準 レポート(80%)、授業参画度(20%)
レポートは、第14回に示すレポートの成績により評価する。
授業参画度は、毎回の授業内課題で評価する。
オフィスアワー 随時受け付ける。授業時に伝えるメールアドレスにてアポイントを取ること。

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