プログラミング実習II知機2023/11_6_5

11章問題5. [ファイルの書き込み]†

プログラムで計算した数学関数の値をプロットしたい。C言語の標準ライブラリには、グラフィック表示の機能がないので、計算した数値を外部ファイルに保存して、Excel 上でグラフを描画することにする。

今回保存するファイルの拡張子は csv とする。カンマ区切り形式（comma-separated values）と呼ばれるもので、1行の中での項目の区切りにコンマを記入する。

187ページのソースコード11.1を参考に、次のプログラムを作れ。
- 出力ファイル名は "func.csv" とする。
- 出力する内容の、１行目を以下とする。
```
x,sin(x),cos(x)
```
- x を -3.5 から +3.5 程度まで 0.1 刻みで変化させながら、x, sin(x), cos(x) の値を、以下のような形式で出力する。（printf()の書式なら "%f,%f,%f\n" である。）
```
-3.500000,0.350783,-0.936457
-3.400000,0.255541,-0.966798
...
```
プログラムを実行して、"func.csv" を生成する。テキストエディタで開いて、内容を確認するとよい。
+3.5 の行が出力されないことがあるが、浮動小数点演算の誤差のためであるので、気にしなくてよい。→212ページのソースコードA.1「0.1を10回足した結果を表示する」
"func.csv" をExcelで開く。（演習室PCでは、ダブルクリックするだけでよい。）
Excel上で「挿入」→「グラフ」の散布図（のいずれか）を選ぶ。
プロットされたグラフができたら、Excel上で「名前をつけて保存」を選んで、ファイルの種類を「Excelブック(*.xlsx)」に変更して、"func.xlsx" の名前で保存する。
このようにして作ったプログラムを自由に改造し、sin(x), cos(x) を別の数学関数に変更せよ。プログラムを実行して "func.csv" を再生成し、グラフをプロットしなおして "func.xlsx" も保存しなおせ。提出するものは、改造したC言語ソースと、対応する "func.xlsx"である。
- プログラムを実行しなおすたびに Excel を閉じる必要がある。（そうでないと、ファイルオープンに失敗する。）
- 数学関数は ax^2+bx+c, 1/x, sin(2*x), floor(x) など、何でもよい。種類を増やしてもよい。
- プロットする x の範囲や刻み幅は、自由に変更してよい。
- CSVファイルの１行目が、グラフの系列名に使われるので、数値の説明になるように変更すること。

参考までに、sin(x) のマクローリン展開のn次近似ルーチンと、作成したExcelファイル

sin.xlsx を掲出する。

double sin_maclaurin(int n, double x) {
    double sum = 0;
    double expx = 1; // x^i
    double fact = 1; // i!
    for (int i=1; i<=n; i++) {
        expx *= x;
        fact *= i;
        if (i%4==1) sum += expx/fact;
        if (i%4==3) sum -= expx/fact;
    }
    return sum;
}

Excel以外にも、グラフ描画に都合のよいソフトはいくつもある。自動生成にはフリーソフトの gnuplot や R のほうが便利。

C言語プログラムに限らず、このようにCSV形式を介して別ソフトとの連携を行う機会は多い。

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11章 問題5. [ファイルの書き込み]†

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