ha233.rundog.org

次回予告：LinuxとWindowsの通信 など
講義メモ：memo20241023.txt

VirtualBox ダウンロード【再掲載】

公式サイトからOracle VM VirtualBoxをダウンロード
https://www.oracle.com/jp/virtualization/technologies/vm/downloads/virtualbox-downloads.html
64-bit Windows Windows Installer をクリック

Debian ダウンロード【再掲載】

Linux＝Debian ISOイメージのダウンロード
Debianの公式サイトから「netinst」ISOイメージをダウンロードします
https://www.debian.org/CD/netinst/index.ja.html
netinst CD イメージ (約 150-300 MB ですがアーキテクチャよって変わります)の「amd64」をクリック

VirtualBoxとLinuxのインストール【再掲載】

・VirtualBox-7.0.18-162988-Win.exeを実行し「Next」「Next」「Yes」「Install」「はい」「インストール」
「Finish」の順にクリックするとインストール完了
・VirtualBoxが起動したら、「新規」をクリック
・名前に「Debian Minimal」と入力すると、タイプ「Linux」、バージョン「Debian (64-bit)」が自動設定されます。
・ISOイメージの「V」をクリックしてダウンロードしてある「debian-12.7.0-amd64-netinst.iso」を選択。
・「自動インストールをスキップ」をオンにします。
・「完了」をクリック
・「Debian Minimal」を右クリックして「設定」をクリック
・「ネットワーク」をクリックし、「割り当て」を「ブリッジアダプター」に変更
・名前にそのPCのネットワークアダプタが表示されているのを確認して「ＯＫ」をクリック

Debianのインストール

仮想マシンの起動:

「起動」をクリックすると、仮想マシンが起動します。
「キーボードの自動キャプチャ」が表示されたら右側の×をクリックして閉じる
※ インストーラが先に進んでしまったら「X」「仮想マシンの電源オフ」「OK」で閉じて、再度、「起動」をクリック
↓キーで「Install」を選択してEnterキーを押します。
「マウス統合」が表示されたら右側の×をクリックして閉じる

インストールプロセス:

Language：が表示されたら「English」のままでEnterキーを押します。
Country：で「United States」のままでEnterキーを押します。
Keymap：で↓を押し続けて「Japanese」にしてからEnterキーを押します。（待ち有り）
Please enter the host name で「Debian」のままでEnterキーを押します。
The domain nameで「athuman.com」と入力してからEnterキーを押します。
Root passwordで「root」と入力してからEnterキーを押します。
Re-enter passwordでも「root」と入力してからEnterキーを押します。
Full name for new user：で「user user」と入力してからEnterキーを押します。
Username for your accountは「user」のままでEnterキーを押します。
password for the new userで「user」と入力してからEnterキーを押します。
Re-enter passwordでも「user」と入力してからEnterキーを押します。
Select your time zoneでは↓を押し続けて「Pacific」にしてからEnterキーを押します。
Partitioning methodで「Guided – use entire disk」のままでEnterキーを押します。
Select diskで「SCSI2」または「SCSI3」のままでEnterキーを押します。
Partitioning schemeで「All files」のままでEnterキーを押します。
「Finish」のままでEnterキーを押します。
Write the change で「←」キーを押して「Yes」にしてからEnterキーを押します。（待ち有り）
「Scan extra」で「No」のままでEnterキーを押します。
「Debian archive」では↑を押し続けて「Japan」にしてからEnterキーを押します。
次の「Debian archive」で「deb.debian.org」のままでEnterキーを押します。
「HTTP proxy」では、未入力のままでEnterキーを押します。（待ち有り）
「Participate」では「No」のままでEnterキーを押します。
インストールプロセスが進行し、ソフトウェアの選択画面が表示されます。

ソフトウェアの選択:

「Choose」では、スペースキーを押して「Debian desktop」のチェックを外し、
「↓」キーで「GNOME」に移動して再度スペースキーを押してチェックを外します。
そして、「standard system utilities」のチェックのみがオンであることを確認してEnterキーを押します。
※ これによりX Window Systemを含まないCUI環境になります。（長い待ち有り）

GRUBブートローダのインストール:

「Install the GRUB」で「Yes」のままでEnterキーを押します。
「Device for boot」では「↓」を押して「/dev/sda」にしてからEnterキーを押します。（待ち有り）

インストール完了と再起動とログイン：

「Please choose」で「Continue」のままでEnterキーを押します。
仮想マシンが再起動して「Debian login：」が表示されたら「user」と入力しEnterキーを押します。
「Password：」が表示されたら「user」と入力しEnterキーを押します。※何も表示されないがOK（自分を信じて！）
これで、CUI環境のDebianがVirtualBox上で動作するようになります。
X Window Systemをインストールせず、軽量かつシンプルなシステムとして利用できます。

動作の確認

「top」と入力しEnterキーを押すと、実行中のプロセス一覧がリアルタイムで表示される
「q」キーを押すと表示終了
※ Windows側でマウスを用いてLinuxのウィンドウサイズを少し大きくすると全体が表示される
「ip a」と入力しEnterキーを押すと、ネットワーク設定を確認できる。
その中の「inet 127.0.0.1」ではない方の「inet」に表示されているアドレスがLinux側のIPv4アドレス
　例：10.16.8.22
次にWindow側のIPv4アドレスをネットワークアイコンの右クリックから「ネットワーク設定とインターネット設定」を選んで
「プロパティ」をクリックすると表示できる
　例：10.16.8.1
では、LinuxからWindowsにパケットを送ってみよう。Linux側で「ping Window側のIPv4アドレス」
　例：ping 10.16.8.1
　※実行し続けるので「Ctrl + C」で止めること
　※環境によっては１行表示されるのみ（セキュリティの為、返答が得られない）
また、WindowsからLinuxにパケットを送ってみよう。Windows側で「スタート」「すべてのアプリ」「Windowsツール」で
「コマンドプロンプト」をダブルクリックで起動し、「ping Linux側のIPv4アドレス」
　例：ping 10.16.8.22

提出：VBoxのログファイル

・ユーザー￥〇〇〇￥VirtualBox VMs￥Debian Minimal￥Logs￥VBox.log ファイルを提出
　※ 〇〇〇は利用者名
・エラーになったらZIPファイルに圧縮してください
・ユーザー￥〇〇〇￥.VirtualBoxフォルダではないので注意。

次回予告：「7. クラス：7.2 メンバ関数：const メンバ関数」から
　https://rinatz.github.io/cpp-book/ch07-02-member-functions/

講義メモ：memo20241023.zip

7. クラス：7.1 データメンバ
　https://rinatz.github.io/cpp-book/ch07-01-data-members/

・クラス：構造体の上位概念で、変数と関数を集約した型をつくるための仕組み
・なお、C/C++の構造体は変数を集約した型をつくるための仕組み
　※ C#の構造体は軽量のクラスなので、C/C++の構造体とは意味が異なる
・メンバ：クラスの構成要素のことで、主に変数と関数
・データメンバ：クラスが持つ変数で、メンバ変数ともいう
・クラスが持つメンバは基本的にクラス内でのみ有効で、外部からアクセスできないが「public:」以降のメンバはアクセス可能
・クラスの基本的な定義書式： class クラス名 { メンバの定義; … }; //末尾にセミコロンが必要
・外部からアクセスできるデータメンバを持つクラスの書式例：
class クラス名 { 
　public:
　データメンバの型 データメンバ名;
　：
}
・データメンバを用いる側では、クラスを型とする変数を定義し、データメンバ名の前に「変数名.」を前置することで、
　通常の変数と同様に利用できる
　書式例： クラス名 変数名; 変数名.データメンバ名 = 値;
・なお、C++ではクラスを型とする変数を定義した時点で、クラスの実体であるインスタンスが自動生成される
　（この場合、C#の様にnewで生成する必要はない）

演習：データメンバ その１ project1/p070101.cpp

・データメンバのサンプルソース（「データメンバを参照するには」まで）を動作可能にしよう
・データメンバ値の表示を追加すること
・クラス定義はmain関数の外に置くと良い

作成例

//演習：データメンバ その１ project1/p070101.cpp
#include <iostream>
class Rectangle { //四角形クラスの定義
public: //これ以降は公開メンバ
    int height_; //データメンバ（高さ）
    int width_; //データメンバ（幅）
};
int main() {
    Rectangle r; //クラスを型とする変数の宣言（インスタンスが生成される）
    r.height_ = 10; //データメンバ（高さ）に代入
    r.width_ = 20; //データメンバ（幅）に代入
    std::cout << " height = " << r.height_ << std::endl; //データメンバ（高さ）の値を表示
    std::cout << " width = " << r.width_ << std::endl; //データメンバ（幅）の値を表示
    return 0;
}

7. クラス：7.1 データメンバ（つづき）

・クラスには大量のデータメンバや要素数の大きな配列を記述できる
・すると、インスタンスも大容量になるので、変数ではなくポインタで扱うと効率的
・クラスのオブジェクト（インスタンス）をポインタで扱うには、変数の場合と同様に「*」と「&」を用いる
　書式例： クラス名* ポインタ名 = &変数名;
・データメンバをポインタ経由で参照するには「変数名.」を「(*ポインタ名).」とする
　※メンバ演算子「.」がポインタ解決演算子「*」より優先度が高いのでカッコが必要
・この記法は見づらく、ミスの元なので、アロー演算子「->」を用いて「ポインタ名->メンバ名」とすれば良い

演習：データメンバ その２ project1/p070102.cpp

・データメンバのサンプルソース（「(*r). の代わりに r->」）を動作可能にしよう
・データメンバ値の表示を追加すること

作成例

//演習：データメンバ その２ project1/p070102.cpp
#include <iostream>
class Rectangle { //四角形クラスの定義
public: //これ以降は公開メンバ
    int height_; //データメンバ（高さ）
    int width_; //データメンバ（幅）
};
int main() {
    Rectangle rectangle; //クラスを型とする変数の宣言（インスタンスが生成される）
    Rectangle* r = &rectangle; //インスタンスを指すポインタを定義
    r->height_ = 10; //データメンバ（高さ）にポインタ経由で代入
    r->width_ = 20; //データメンバ（幅）にポインタ経由で代入
    std::cout << " height = " << r->height_ << std::endl; //ポインタ経由で値を表示
    std::cout << " width = " << r->width_ << std::endl; //ポインタ経由で値を表示
    return 0;
}

7. クラス：7.2 メンバ関数

・クラスには（構造体とは異なり）メンバとして関数を定義できる
・これにより、データとデータを扱う処理をまとめて扱えること（オブジェクト指向・部品の基礎）が可能
・メンバ関数の書式は通常の関数と同様だが、定義の上下関係による呼び出しや利用の可否はない
・よって、あるメンバ関数の定義位置より下で定義しているデータメンバや他のメンバ関数を利用・呼び出し可能
・メンバ関数を用いる側では、クラスを型とする変数を定義し、メンバ関数名の前に「変数名.」を前置することで、
　通常の関数と同様に利用できる

演習：メンバ関数 project1/p070201.cpp

・メンバ関数のサンプルソースを動作可能にしよう
・メンバ関数Area()の戻り値を表示する処理を追記すること

作成例

//演習：メンバ関数 project1/p070201.cpp
#include <iostream>
class Rectangle { //四角形クラスの定義
public: //これ以降は公開メンバ
    int Area() { //メンバ関数「面積」
        return height_ * width_; //下方で定義しているデータメンバを利用
    }
    int height_; //データメンバ
    int width_; //データメンバ
};
int main() {
    Rectangle r; //クラスを型とする変数の宣言（インスタンスが生成される）
    r.height_ = 10; //データメンバ（高さ）に代入
    r.width_ = 20; //データメンバ（幅）に代入
    std::cout << "面積 = " << r.Area() << std::endl; //メンバ関数を呼んで戻り値を表示
}

7. クラス：7.2 メンバ関数：クラス宣言とは別に定義

・クラス宣言の中に関数定義を記述するとクラス定義の内容が長文化して見通しが悪くなる
・そこで、クラス定義の中にはメンバ関数のプロトタイプ宣言を置き、メンバ関数の内容は別に定義することが可能
・別に定義する場合は、メンバ関数名の前に「クラス名::」を前置すること

演習：メンバ関数：クラス宣言とは別に定義 project1/p070202.cpp

・「クラス宣言とは別に定義」のサンプルソースを動作可能にしよう
・メンバ関数Area()の戻り値を表示する処理を追記すること
・また、別に定義するRectangle::Area()の記述場所が自由であることも確認しよう
　⇒ クラス定義の後であれば、main()関数の前でも後でも良い

作成例

//演習：メンバ関数：クラス宣言とは別に定義 project1/p070202.cpp
#include <iostream>
class Rectangle { //四角形クラスの定義
public: //これ以降は公開メンバ
    int Area(); //メンバ関数「面積」のプロトタイプ宣言
    int height_; //データメンバ
    int width_; //データメンバ
};
int Rectangle::Area() { //メンバ関数「面積」の定義をクラスの外で行う
    return height_ * width_; //下方で定義しているデータメンバを利用
}
int main() {
    Rectangle r; //クラスを型とする変数の宣言（インスタンスが生成される）
    r.height_ = 10; //データメンバ（高さ）に代入
    r.width_ = 20; //データメンバ（幅）に代入
    std::cout << "面積 = " << r.Area() << std::endl; //メンバ関数を呼んで戻り値を表示
}

7. クラス：7.2 メンバ関数：暗黙的な inline 指定

・inline 指定については「4.5 inline関数」を参照
　https://rinatz.github.io/cpp-book/ch04-05-inline-functions/
・クラス宣言の中でメンバ関数を定義した場合、暗黙的にinline指定が行われる
・これにより、クラスの定義をヘッダ内で行い、その中でメンバ関数を定義しても良い。

演習：メンバ関数：暗黙的な inline 指定 project070203/rectangle.h,something.h,something.cpp,main.cpp

・「暗黙的な inline 指定」前半のサンプルソースの動作を確認しよう
・４ソースで構成しているので、専用のプロジェクトを作成すると良い

作成例

//演習：メンバ関数：暗黙的な inline 指定 project070203/rectangle.h
#ifndef RECTANGLE_H_
#define RECTANGLE_H_
class Rectangle { //四角形クラスの定義
public: //これ以降は公開メンバ
    int Area() { //メンバ関数「面積」
        return height_ * width_; //下方で定義しているデータメンバを利用
    }
    int height_; //データメンバ
    int width_; //データメンバ
};
#endif  // RECTANGLE_H_

//演習：メンバ関数：暗黙的な inline 指定 project070203/something.h
#ifndef SOMETHING_H_
#define SOMETHING_H_
void Something(); //通常関数のプロトタイプ宣言
#endif  // SOMETHING_H_

//演習：メンバ関数：暗黙的な inline 指定 project070203/something.cpp
#include "something.h" //自前のヘッダを利用
#include <iostream>
#include "rectangle.h" //クラス定義を含むヘッダを利用
void Something() { //ヘッダで宣言している関数の内容を記述
    Rectangle r; //クラスを型とする変数の宣言（インスタンスが生成される）
    r.height_ = 2; //データメンバ（高さ）に代入
    r.width_ = 3; //データメンバ（幅）に代入
    std::cout << r.Area() << std::endl; //メンバ関数を呼んで戻り値（面積）を表示
}

//演習：メンバ関数：暗黙的な inline 指定 project070203/main.cpp
#include <iostream>
#include "rectangle.h" //クラス定義を含むヘッダを利用
#include "something.h" //自前のヘッダを利用
int main() {
    Rectangle r; //クラスを型とする変数の宣言（インスタンスが生成される）
    r.height_ = 10; //データメンバ（高さ）に代入
    r.width_ = 20; //データメンバ（幅）に代入
    std::cout << r.Area() << std::endl; //メンバ関数を呼んで戻り値（面積）を表示
    Something(); //別ソース(something.cpp)で定義済の関数を呼ぶ
    return 0;
}

7. クラス：7.2 メンバ関数：暗黙的な inline 指定と「クラス宣言とは別に定義」

・クラス宣言とは別にメンバ関数を定義すると暗黙的な inline 指定はされなくなる
・よって、ヘッダファイル内のクラス宣言とは別にメンバ関数の定義を行うとリンク時にエラーとなる
・ヘッダファイル内でクラス宣言とは別にメンバ関数の定義を行うには、明示的に inline 指定する必要がある

提出：演習：メンバ関数：暗黙的な inline 指定 project070204/rectangle.h,something.h,something.cpp,main.cpp

・「暗黙的な inline 指定」後半のサンプルソースの動作を確認しよう
・inline指定をしていない場合にどうなるかを確認してから、inlineを追記しよう
・４ソースで構成しているので、専用のプロジェクトを作成すると良い
※ ４ソースを１つのZIPファイルに圧縮して「提出フォーム」から提出すること
※ rectangle.hのみでも良いが、圧縮して「提出フォーム」から提出すること

講義メモ
・「6.メモリの管理：6.5 スマートポインタ：リソースの所有権」の続きから
　https://rinatz.github.io/cpp-book/ch06-05-smart-pointers/

6.メモリの管理：6.5 スマートポインタ：リソースの所有権【再掲載】

・ポインタはコピー可能なため、ポインタが指す先のリソースを複数のオブジェクトから参照することが可能
・動的確保したリソースを扱う場合、 誤って delete を忘れたり、同じリソースを複数回 delete したりすることを防ぐために、 
　どの変数がリソースの所有権（リソースを参照する権利と解放する権利）を持つのかをプログラマが細心の注意を払ってコードを
　書く必要がある

提出フォロー：演習：リソースの所有権 project1/p0604501.cpp

・リソースの所有権のサンプルソースを動作可能にしよう
・「a と b のどちらを delete するべきか？」の下で両方をdeleteして、どうなるか確認しよう
⇒ どちらをdeleteしても良いが、両方を消そうとすると、delete済なので異常終了する

作成例

//演習：リソースの所有権 project1/p060501.cpp
#include <iostream>
int main() {
    int* a = new int(100); //動的に領域を確保
    int* b = a; // b からも a と同じリソースを参照できるようにする。
    // a と b のどちらを delete するべきか？
    delete a;
    std::cout << "delete a is done" << std::endl;
    delete b; //対象が存在しないので異常終了する
    std::cout << "delete b is done" << std::endl;
    return 0;
}

6.メモリの管理：6.5 スマートポインタ：std::shared_ptr

・動的確保したリソースの所有権を共有することができるスマートポインタ
・スマートポインタは  ヘッダにて提供されている
・内部で所有権を持つオブジェクトの一覧を管理し、所有者がいなくなった時に自動的に delete する仕組みを提供する
・std::shared_ptr オブジェクトを生成するには、 std::make_shared を利用する
・デストラクタはオブジェクトの生存期間が尽きる（消える）とシステムが判断したときに自動的に呼び出す関数
・デストラクタはクラスの中で記述するものだが（副テキストp.471）、スマートポインタの利用により、
　動的に確保された領域に対しても delete が動作するようになっている

演習：std::shared_ptr project1/p060502.cpp

・std::shared_ptrのサンプルソースを試してみよう
・xとyの明示的な消去（delete）ができるかどうか確認しよう

作成例

//演習：std::shared_ptr project1/p060502.cpp
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
    std::shared_ptr<int> x = std::make_shared<int>(100); // int* x = new int(100); の代わり
    // 所有者は1人。
    { //ブロックにすることでyの有効範囲(生存期間)を制限している
        std::shared_ptr<int> y = x; // 通常のポインタ同様、コピーすることで所有権が共有される
        // 所有者が2人に増える。
        std::cout << "*y = " << *y << std::endl;
        // delete y; //シェアードポインタのdeleteは不可
    } // y が破棄されて所有者が1人になる。（yの有効範囲(生存期間)はここまでなので）
    std::cout << "*x = " << *x << std::endl;
    // delete x; //シェアードポインタのdeleteは不可
    return 0;
} // 所有者が0人になるので、 x のデストラクタで自動的に delete が行われる。

6.メモリの管理：6.5 スマートポインタ：std::unique_ptr

・std::shared_ptr と違い、コピーが出来ないのが std::unique_ptr。
・よって、そのため、確保したリソースの所有者が常に1人になるようにしたい場合に用いる。

演習：std::unique_ptr project1/p060503.cpp

・std::unique_ptrのサンプルソースを試してみよう
・「// std::unique_ptr y = x;」のコメントアウトを戻して、どういうエラーになるか確認しよう
　⇒ コンパイルエラーになるが、VC++では「C++関数は参照できません -- これは削除された関数です」というエラーが表示され、
　誤解を招くので注意。

作成例

//演習：std::unique_ptr project1/p060503.cpp
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
    std::unique_ptr<int> x(new int(100)); //コピーできないスマートポインタで生成される
    std::unique_ptr<int> y = x; // コピー出来ないのでコンパイルエラーになる
    std::cout << *x << std::endl;
    return 0;
} // x が所有しているリソースが解放される。

6.メモリの管理：6.5 スマートポインタ：std::unique_ptr（続き）

・所有権の共有はできないが、std::move を使うことで所有権の移動は出来る
・このことで std::shared_ptr よりも軽快に動作する

演習：std::unique_ptr その２ project1/p060504.cpp

・std::unique_ptrの２つめのサンプルソースを試してみよう
・「所有権を移動したため、x は何も所有していない」ことを確認する処理を追記しよう

作成例

//演習：std::unique_ptr その２ project1/p060504.cpp
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
    std::unique_ptr<int> x(new int(100));
    std::unique_ptr<int> y(std::move(x)); // ムーブは出来るため、所有権の移動は可能。
    std::cout << "*y = " << *y << std::endl;
    // 所有権を移動したため、x は何も所有していない。
    std::cout << "*x = " << *x << std::endl; //よってここで異常終了する（コンパイルエラーにはならない）
    return 0;
} // y が所有しているリソースが解放される。

※ std::auto_ptr、std::weak_ptrは割愛

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【プログラミング言語Ⅳ】

・わかりやすかったです
・ファイル書き出し、メモリ管理について理解した。
・授業ありがとうございました。
・ありがとうございました。
・何とか出来ました。

　何よりです。

・メモリの管理関連のコードが難しく感じた。
・難しかったです。

　お持ちのC/C++のテキストも読むと理解しやすいかもしれません。

・授業スピード丁度良かったです。
・ペース丁度良かったです。
・講義のペースは丁度良かったです
・まだわからないとこが多いです、ペースはちょうどいいです
・丁度いい速さでした
・授業の速さはちょうどよかったです。
・ペース問題ないです。
・ペース大丈夫です

　了解です。リアクション感謝します。

・エラーが出ました。（ブレークポイント指令が実行されましたと出た。）

　何をしたら出たエラーなのかを明示してください。正確なエラーメッセージも必要です。
　エラー発生画面をプリントスクリーンするか、スマフォで撮影すると良いですよ。

【ネットワークプログラミングⅡ】

・わかりやすかったです
・一応Logs出せました
・VirtualBoxを利用したサーバの設定についてを学んで、これを使ったネット対戦などの制作に興味がわいた
・Vboxの使い方がわかりました。一応Log出せました。

　何よりです。

・授業ありがとうございました。
　複雑でわからないことだらけですが、VirtualBoxlを使って何かを作れるよう励みたいです。
・Linuxを触ってみたいと思っていたので楽しみです。
・Vboxの操作は初めてなので授業で勉強できるのが楽しみです。

　お楽しみあれ。

・難しかったです。
・色々なアプリをインストールや図での説明を見て次回はとても複雑で難しい内容になると感じた。
・第一回から追っていたのですが途中で詰まり難しかったです。

　私もフォローしますが、クラスメイトの助力もお願いすると良いですよ。

・ペース丁度良かったです。
・ペース大丈夫です
・ペース丁度良かったです。
・授業の速さはちょうどよかったです。
・ペース問題ないです。

　了解です。リアクション感謝します。

・質問は、このVbox、Linaxは実際にITやゲーム業界の社会でもよく使われているのでしょうか？

　はい、主にサーバ系や多環境開発などで活用されています。
　サーバ系では高機能な１筐体上に複数の仮想サーバを構築することで、負荷分散や最適化を行います。
　多環境開発では１筐体上に複数のOSをインストールすることで、開発を効率化しています。

・最後の行程のネットワークアダプタが表示されなかったです

　Linuxからネットワークが使えない可能性がありますので、再確認しましょう。
　isoファイルの入れ直しで解決するかもしれません。

・数年前にはVMwareを使ったことがありますが、VBoxは初めてです…何の違いがありますか？

　私も数年前までVMwareを使っていましたが、商利用制限や対応OSの少なさなどで、VBoxに切り替えました。
　ちなみに、VMware Playerは2024年5月に廃止されました。
　VMware Workstation Proが個人利用においては無料とのことですが、微妙ですね。

講義メモ

・リスト、スタック、キュー

コレクションクラス

・C#などのオブジェクト指向言語が提供する仕掛けで、構造体と同様にデータ構造を提供するクラス
・リスト、スタック、キューなどがある

ジェネリクス

・リスト、スタック、キューのようなデータ構造を提供するコレクションクラスに対して「何を格納するのか」を指定できる仕組み
・これにより、１つのコレクションクラスでどんなデータ型にも対応できる
・無論、構造体オブジェクトを格納するコレクションクラスも作れる

リスト

・https://learn.microsoft.com/ja-jp/dotnet/api/system.collections.generic.list-1
・C#ではList<T>クラスとして提供されており、Tはジェネリクスで格納したいデータの型を指定する
・整数用のリストオブジェクトの生成書式例： List<string> mylist = new List<string>();
・リストへの格納は「リスト名.Add(要素)」で行う
　例： mylist.Add("Veldra");
・リストの内容の表示はforeachが使える
　例： foreach (var w in mylist) { Console.WriteLine(w); } //リストの全件を表示
・リストからの削除は「リスト名.Remove(要素)」で行う
・リストのn番目は配列と同様に「リスト名[先頭を0とする番号]」で得られる。

演習 ex111301.cs

・monstersというstring型のリストを生成せよ
・要素として"Veldra"、"Rimuru"、"Hakuo"を追加
・リストの全要素を表示
・要素から"Rimuru"を削除
・リストの0件目と1件目を表示

作成例

List<string> monsters = new List<string>(); //string型のリストを生成
monsters.Add("Veldra"); //リストに要素を追加(要素[0]になる)
monsters.Add("Rimuru"); //リストに要素を追加(要素[1]になる)
monsters.Add("Hakuo");  //リストに要素を追加(要素[2]になる)
foreach (var w in monsters) { //リストの全要素について
    Console.WriteLine(w); //表示
}
monsters.Remove("Rimuru"); //リストの要素[1]を削除すると前に詰まるので
Console.WriteLine("monsters[0] = {0}", monsters[0]); //要素[0]はそのまま
Console.WriteLine("monsters[1] = {0}", monsters[1]); //要素[2]が要素[1]になっている

キュー

・https://learn.microsoft.com/ja-jp/dotnet/api/system.collections.queue
・待ち行列ともいうデータを溜め込むデータ構造
・先に入れた要素から順番に取り出せるので、FIFO＝先入先出構造。
・C#ではQueue<T>クラスとして提供されており、Tはジェネリクスで格納したいデータの型を指定する。
・文字列用のキューオブジェクトの生成書式例： Queue<string> myQue = new Queue<string>();
・キューの末尾への追加は「キュー名.Enqueue(要素)」で行う
　例： myQue.Enqueue("Veldra");
・リストの内容の表示はforeachが使える
　例： foreach (var w in myQue) { Console.WriteLine(w); } //キューの全件を表示
・キューの先頭からの取出しは「キュー名.Dequeue()」で行う。戻り値は取り出した要素
・キューの先頭要素を知りたいときは「キュー名.Peek()」で得られる。
・なお、キューに格納されている要素数は「キュー名.Count」で得られる。

演習 ex111302.cs

・monsterqというstring型のキューを生成せよ
・要素として"Veldra"、"Rimuru"、"Hakuo"を順に末尾に追加
・キューの全要素を表示
・先頭要素を取り出して表示
・キューの件数と、現在の先頭要素を表示

作成例

Queue<string> monsterq = new Queue<string>();
monsterq.Enqueue("Veldra"); //キューの末尾に追加(1件目になる)
monsterq.Enqueue("Rimuru"); //キューの末尾に追加(2件目になる)
monsterq.Enqueue("Hakuo");  //キューの末尾に追加(3件目になる)
foreach (var w in monsterq) { //キューの全要素について
    Console.WriteLine(w); //表示
}
string s = monsterq.Dequeue(); //キューの先頭から取り出す(キューから取り除かれる)
Console.WriteLine("{0}を取り出した！", s); //取り出した要素を表示
Console.WriteLine("キューの格納数は{0}", monsterq.Count); //取出し後の格納数を表示(2)
Console.WriteLine("現在の先頭は{0}", monsterq.Peek()); //専用要素を(取り出さずに)表示

スタック

・https://learn.microsoft.com/ja-jp/dotnet/api/system.collections.generic.stack-1
・データを溜め込んで順序を変えられるデータ構造
・最後に入れた要素から取り出せるので、LIFO＝後入先出構造。
・C#ではStack<T>クラスとして提供されており、Tはジェネリクスで格納したいデータの型を指定する。
・文字列用のスタックオブジェクトの生成書式例： Stack<string> myStack = new Stack<string>();
・スタックへの押し込みは「スタック名.Push(要素)」で行う
　例： myStack.Push("Veldra");
・スタックの内容の表示はforeachが使える
　例： foreach (var w in myStack) { Console.WriteLine(w); } //スタックの全件を表示
・スタックの一番上からの飛び出しは「スタック名.Pop()」で行う。戻り値は飛び出した要素
・スタックの一番上の要素を知りたいときは「スタック名.Peek()」で得られる。
・なお、スタックに格納されている要素数は「スタック名.Count」で得られる。

演習 ex111303.cs

・monsterkというstring型のスタックを生成せよ
・要素として"Veldra"、"Rimuru"、"Hakuo"を順に押し込む
・スタックの全要素を表示
・先頭要素を飛び出しさせて表示
・スタックの件数と、現在の先頭要素を表示

作成例

Stack<string> monsterk = new Stack<string>();
monsterk.Push("Veldra"); //スタックに押し込む(1件目になる)
monsterk.Push("Rimuru"); //スタックに押し込む(1件目になる、2件目はVeldra)
monsterk.Push("Hakuo");  //スタックに押し込む(1件目になる、2件目はRimuru、3件目はVeldra)
foreach (var w in monsterk) { //スタックの全要素について
    Console.WriteLine(w); //表示
}
string s = monsterk.Pop(); //スタックの一番上から飛び出す(スタックから取り除かれる)
Console.WriteLine("{0}を取り出した！", s); //飛び出した要素を表示
Console.WriteLine("スタックの格納数は{0}", monsterk.Count); //取出し後の格納数を表示(2)
Console.WriteLine("現在の一番上は{0}", monsterk.Peek()); //専用要素を(取り出さずに)表示

演習 ex111304.cs

・要素数5の文字列配列を作り、スタックを用いて要素順序を反転しよう

作成例

string[] monsters = {"Veldra", "Rimuru", "Hakuo", "Benimaru", "Shuna"};
Stack<string> monsterk = new Stack<string>();
foreach (var w in monsters) { //文字列配列の全要素について
    monsterk.Push(w); //スタックに押し込む
}
for(int i = 0; i < monsters.Length; i++) {
    monsters[i] = monsterk.Pop(); //スタックの一番上から飛び出して配列へ
}
foreach (var w in monsters) { //文字列配列の全要素について
    Console.WriteLine(w); //表示
}

演習 ex111305.cs

・先週作ったMonster構造体のオブジェクトをmonstermスタックに格納し、格納状態を表示しよう

struct Monster { //魔物を示す構造体
    public int hp; //HP
    public int mp; //MP
    public string name; //名前
    public Monster(int h, int m, string n) { //コンストラクタ①
        hp = h; mp = m; name = n; //メンバの値に引数を代入
    }
    public Monster(int h, int m) { //コンストラクタ②
        hp = h; mp = m; name = "名無し"; //メンバの値に引数や文字列を代入
    }
    public Monster(string n) { //コンストラクタ
        hp = 0; mp = 0; name = n; //メンバの値に数値や引数を代入
    }
    public override string ToString() { //【追加】メソッド
        return "HP = " + hp + " MP = " + mp + " 名前 = " + name; //メンバの値の文字列
    }
};

提出：演習 ex111305.cs

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・サイトの「Aフローチャート」をクリックし、「Start」した時に「デバイス」ウィンドウが表示されたら：
1.「新規ファイルを作成する」をクリック
2.「白紙ファイル」「作成する」
3. ファイル名を「algo.xml」と入力して「保存」「保存」
・以降は変わっていません。「＞ フローチャート」を開いて作図しましょう。

※提出はいつもの提出フォームではなく
アルゴリズムⅠ・前期末課題提出フォーム https://ha233.rundog.org/?page_id=968 から、
フローチャートとプログラムを別々にZIP圧縮して提出すること
→ 受付を終了しました。

提出はいつもの提出フォームではなく
プログラミング言語Ⅰ・期末課題提出フォーム https://ha233.rundog.org/?page_id=963 から
→ 受付を終了しました。

次回（後期）予告：p.162「配列の受け渡しとconst型修飾子」から
講義メモ：memo20230724c.zip

p.158 ヘッダとインクルード

・printf、scanfなどのC言語が提供するライブラリ関数の場合、その関数原型宣言はstdio.hなどのヘッダファイルに格納されている
・よって「#include <stdio.h>」することで、ここに関数原型宣言が含まれるライブラリ関数を自由に呼び出せる
※ VC++などでは、stdio.hは仮想的存在でシステム内部に含まれている

p.159 関数の汎用性

・関数は部品であり、可能な限り使いまわす前提で設計し実装しよう
・そのためにも、関数間において受け渡す情報は引数で行うべきであり、ファイル有効範囲の変数や配列は不向き

p.160 配列の受け渡し

・引数に配列を指定できる
・呼び出し側（実引数）は、定義済の配列名を指定すれば良い
・関数側（仮引数）は「配列の型 配列の仮引数名[]」とし、[]をつけ、要素数は指定しない
・そして、別の引数などを用いて要素数を受け渡すのが基本

p.160 list0611.cpp

//p.160 list0611.cpp 英語の点数と数学の点数の最高点を求める
#include <stdio.h>
#define NUMBER    5        // 学生の人数
//--- 要素数nの配列vの最大値を返す ---//
int max_of(int v[], int n) { //戻り値型がintで、int型の配列とその要素数を受けとる関数
    int max = v[0]; //仮に専用要素が最大値だとする
    for (int i = 1; i < n; i++) { //次の要素以降の全要素について繰り返す
        if (v[i] > max) { //最大値超なら
            max = v[i]; //最大値更新
        }
    }
    return max; //最大値を返す
}
int main(void) {
    int eng[NUMBER]; // 英語の点数
    int mat[NUMBER]; // 数学の点数
    printf("%d人の点数を入力せよ。\n", NUMBER);
    for (int i = 0; i < NUMBER; i++) {
        printf("[%d] 英語：", i + 1);  scanf("%d", &eng[i]);
        printf("    数学：");         scanf("%d", &mat[i]);
    }
    int max_e = max_of(eng, NUMBER); // 英語の最高点（配列と要素数を渡して最大値を得る）
    int max_m = max_of(mat, NUMBER); // 数学の最高点（〃）
    printf("英語の最高点＝%d\n", max_e);
    printf("数学の最高点＝%d\n", max_m);
    return 0;
}

補足：p.160 list0611.cpp について

・関数max_ofの中でNUMBERを用いれば、要素数を引数で受け取る必要はないが、関数の汎用性が下がるので、引数で渡すほうが良い

プログラミング言語Ⅰ・講義メモ
・p.154「List6-9」から

p.154 list0609.cpp

//p.154 list0609.cpp 読み込んだ正の整数値を逆順に表示
#include <stdio.h>
//--- 正の整数を読み込んで返す ---//
int scan_pint(void) { //②戻り値型がint、引数がない関数の定義
    int tmp; //この関数内でのみ有効な作業用の変数（繰り返しの前で定義する）
    do { //繰り返し開始
        printf("正の整数を入力せよ：");
        scanf("%d", &tmp);
        if (tmp <= 0) { //入力が0以下？
            puts("\a正でない数を入力しないでください。");
        }
    } while (tmp <= 0); //入力が0以下である間、繰り返す＝先に進ませない
    return tmp; //入力値を返す
}
//--- 非負の整数を反転した値を返す ---//
int rev_int(int num) { //⑤戻り値型がint、引数はint型1個の関数の定義
    int tmp = 0; //この関数内でのみ有効な作業用の変数（繰り返しの前で定義する）
    if (num > 0) { //引数の値が正であれば
        do { //繰り返し開始
            tmp = tmp * 10 + num % 10; //tmpを10倍してnumの1一桁を足す（tmpにnumの下1桁をつなぐ）
            num /= 10; //「num = num / 10」と同じ（numの下1桁を取り除く）
        } while (num > 0); //numに値が残っている間、繰り返す
    }
    return tmp; //numを反転した結果が入っている作業変数の値を返す
}
int main(void)
{
    int nx = scan_pint(); //①正の整数を読み込んで返す関数を読んで、③戻り値を代入
    printf("反転した値は%dです。\n", rev_int(nx)); //④反転した結果を返す関数を読んで、⑥戻り値を表示
    return 0;
}

《自由参加課題》アレンジ演習：p.154 list0609.cpp

・入力値の末尾が0の場合に、0から表示されるようにしたい
・入力桁数を4桁に固定して（1000から9999まで）実装しよう

p.155 ブロック有効範囲

・ブロック{}内で宣言した変数はブロック内でのみ有効なこと
・よって、有効範囲が異なれば同じ名前の変数でも異なるものとみなされるので便利（名前の重複によるバグを回避できる）
　※ なお、C#では有効範囲が異なっても１ソースファイル内では同じ名前の変数は使えないので注意。

p.156 ファイル有効範囲

・ブロック{}外で宣言した変数はソースファイル全体で有効なこと
・よって、宣言がまとめて行えて便利に見える場合があるが、宣言位置と利用位置の間が空きやすく、有効範囲を絞れないことによる
　ミスを招きやすいので注意
・関数と関数の間のデータの受け渡しを楽にする効果があるが、ミスの原因になりやすいので、できるかぎり引数で渡すことが望ましい
・ブロック内で定義していない変数や配列を利用をする場合、外部で宣言していることを示すキーワード「extern」を用いることができる。
　ただし、同じソースであれば省略可。
　※ 外部での宣言を明示するために、また、将来、ソースを分割する可能性がある場合を考えて、extern指定が求められることがある

p.157 関数原型宣言

・プロトタイプ宣言ともいい、関数の呼び出しに必要な情報である「戻り値型 関数名(引数リスト)」のこと
・これをファイル有効範囲で記述しておけば、その内容の記述が後方（や、別のソースファイル）にあってもコンパイル可能になる
※ 関数原型宣言がないその時点で未定義な関数を呼ぶと、VC++ではエディタ上にはエラー表示されないがコンパイルするとエラーになる
※ 呼び出す関数が同じソースにある場合、先に定義しておけば関数原型宣言は不要なので、そのほうが望ましいが、将来、
　ソースを分割する可能性がある場合を考えて、関数原型宣言が求められることがある。

p.156 list0610.cpp

//p.156 list0610.cpp 最高点を求める
#include <stdio.h>
#define NUMBER    5    // 学生の人数
int tensu[NUMBER];    // 配列の定義（ファイル有効範囲）
int top(void);        // 関数topの関数原型宣言（top関数の定義を後方や別ファイルに置けるように）
int main(void) {
    extern int tensu[];    // 配列の宣言（省略可）：外部で宣言した変数を用いることを示す
    printf("%d人の点数を入力せよ。\n", NUMBER);
    for (int i = 0; i < NUMBER; i++) {
        printf("%d：", i + 1);
        scanf("%d", &tensu[i]);
    }
    printf("最高点＝%d\n", top()); //top関数を呼んで戻り値を表示
    return 0;
}
//--- 配列tensuの最大値を返す関数topの関数定義 ---//
int top(void) {
    extern int tensu[]; // 配列の宣言（省略可））：外部で宣言した変数を用いることを示す
    int max = tensu[0]; //仮に先頭要素が最大値だとする
    for (int i = 1; i < NUMBER; i++) { //次の要素から残り全要素について繰り返す
        if (tensu[i] > max) { //最大値超なら
            max = tensu[i]; //最大値更新
        }
    }
    return max; //最大値を返す
}

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・ありがとうございました。
　簡略化できるコードはなんでも簡略化できるよう心がけたいです。
・ペース丁度良かったです。
・難しかった
・今日のC#の授業は、「検索とソートまとめ」について学びました。ライブラリメソッドのことやそれを用いたフローチャートを制作しました。
・今回はいつもより追い付くことができました。
　二週間後も頑張ります
・ペース良かったです
・なんとか出来ました。
　確認のほどよろしくお願い。
・ペースちょうどよかったです
・ok
・ペース丁度良かったです
・講義のペースはちょうど良かったです。
・ソートのプログラムが意外と簡単にできました。
・ありがとうございました。
・ちゃんとフローチャートをかけるようにします。スピードはちょうどよかったです。
・前期の提出のためにも難しかったところを復習します。
・2次元配列のソートやジャグ配列について学習した。覚えにくい仕組みで難しい。
　ペース大丈夫です。
・使えば使うほど配列は便利だなと思った
　ペースちょうどよかったです!!
・6/26 アルゴリズムⅠ
　欠席分の提出

・先週の提出課題です
　よろしくお願いし
・授業ありがとうございました。
　理解できるまで自分のペースで進めることも大切だと気付きました。
・復習をしっかりしようと思います
・復習してきます
・今日のC言語の授業は、「関数」について学びました。関数の引数として変数指定できる「値渡し」や、関数に渡す引数として式を記述できるものなど色々な関数式を学びました。
・分かりやすかったです
・講義のペースはちょうど良かったです。
・ペースちょうどよかったです
・新たに自作の関数を用意することよって、より便利に多彩なことができることがわかりました。
・ok
・しっかりと授業についていけました。
　ペースはちょうどいいです。
・ペース丁度良かったです！
・複雑になってきましたが、何とか理解することができました。
・休みの分も取り返せるように頑張ります
・関数の定義や呼び出し、汎用性について理解した。
　ペース大丈夫です。
・今回は分かりやすかったです。
・授業に追い付くことができました。
　次回も追いつけるよう頑張ります。
・今回のは結構理解できました
　ペースちょうどよかったです!!
・今日もスムーズで良かったです。
・なんとか出来ました。
　確認のほどよろしくお願い。
・6/26 プログラミング言語Ⅰ
　欠席分の提出
・次はテストなのでそれまでに復習し万全の状態で頑張りたいと思います。
・自分が課題をどれが出せてて、どれが出せていないかの確認方法ってありますか？

　皆さんからは確認できませんので、ご自分の記憶やメモにしたがってください。何度提出してもOKです。
　※今期は10科目を担当しています。1人1人の集計はこれからになりますので、個別の返答はできません。

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次回予告：前期ラストで時間内課題作成(フローチャートとプログラム)テーマは「ソート」
講義メモ：memo20230703a.zip

自由度の高い配列（C#のジャグ配列）

・Java言語などでは配列の配列によって２次元以上の配列を表現している
　つまり、a[]={1,2}、b[]={3,4,5} とすると ab[][] = {{1,2},{3,4,5}} とできる
・よって、配列が「要素数×要素数」ではなくても良い
・これはC/C++の配列や、C#の通常の配列では表現できない
・しかし、C#のジャグ配列を用いると可能
・ジャグ配列の宣言と生成： 型[][] 配列名 = new 型[要素数][];
・ジャグ配列の初期化の書式： 型[][] 配列名 = { new 型[]{値,…}, … }
　例： int [][] aa = { new[] {1,2}, new[] {3,4,5} };
・ジャグ配列に対するforeach文は２次元では２重ループになる
  foreach (var wa in aa) { //ジャグ配列aaの全要素配列について繰返す
      foreach (var ww in wa) { //要素配列を入れた作業変数waの全要素について繰返す
          Console.WriteLine(ww);
      }
  }

ジャグ配列の線形探索：アルゴリズム

①ジャグ配列の全要素配列について下記を繰返す
　・要素配列の全要素について下記を繰返す
    ・探索値と要素値が等しければ「ある」と表示して抜ける
②なかった場合は「ない」と表示する

参考：通常の配列の場合

int[,] val = { {10,20,30 },{40,50,60 } }; //元の２次元配列
Console.Write("検索値：");
var goal = int.Parse(Console.ReadLine());; //検索値
int i = 0, j = 0;
bool f = false; //完了フラグをオフにしておく
for(; i < 2; i++) {
    for(j = 0; j < 3; j++) {
        if(val[i, j] == goal) {
            Console.WriteLine("[{0}][{1}]にある", i, j); //先頭が1番目だとする
            f = true; //完了フラグオン
            break; //内側のループを抜ける
        }
    }
    if(f) { //完了フラグがオンなら
        break; //外側のループも抜ける
    }
}
if (!f) { //完了フラグがオフのままになっていたら
    Console.WriteLine("見つからない");
}

自由参加課題

最初に見つかった位置を「aa[1][2]にあります」というように表示しよう。

提出：ジャグ配列の線形探索：プログラム

ソート：ライブラリメソッドを用いて２次元配列をソート

・「Array.Sort(配列名);」は１次元配列専用なので、２次元配列を直接には扱えない
・例えば int[,] val = {{70,20,30},{40,50,60}}; をソートしたら、
　{{20,30,40},{50,60,70}} となるようにしたい。

ソート：ライブラリメソッドを用いて２次元配列をソート：アルゴリズム

① 作業用の１次元配列を２次元配列の全要素数(配列名.Length)で用意する
② ２次元配列の全要素を作業用の１次元配列にコピーする
③ 作業用の１次元配列をライブラリメソッドを用いてソート
④ 作業用の１次元配列の全要素を２次元配列に書き戻す

・フローチャートにしよう
　
　※ XML：https://ha233.rundog.org/wp-content/uploads/2023/07/2dsort.zip

ソート：ライブラリメソッドを用いて２次元配列をソート：プログラム例

int[,] val = {{70,20,30},{40,50,60}}; //元の２次元配列
int[] w = new int[val.Length]; //作業用の１次元配列を２次元配列の全要素数で用意する
for(int i = 0; i < 2; i++) {
    for(int j = 0; j < 3; j++) {
        w[i * 3 + j] = val[i, j]; //２次元配列の全要素を作業用の１次元配列にコピー
    }
}
Array.Sort(w); //作業用の１次元配列を昇順にソート
for(int i = 0; i < 2; i++) {
    for(int j = 0; j < 3; j++) {
        val[i, j] = w[i * 3 + j]; //作業用の１次元配列の全要素を２次元配列に書き戻す
    }
}
foreach (int i in val) { //２次元配列の全要素について繰返す
    Console.WriteLine(i);
}

ソート：ライブラリメソッドを使おう

・C#は配列の要素の昇順整列に特化したライブラリメソッドを提供してくれている
・よって、これだけが目的なら「Array.Sort(配列名);」を実行すれば良い

ソート：ライブラリメソッドを使おう：プログラム

・上のプログラムを「Array.Sort(配列名);」を試す形に書き換えよう。

作成例

int[] val = {80,20,10,40,50,60}; //元の配列
Array.Sort(val); //配列の全要素を昇順にソート
foreach (int i in val) { //配列の全要素について繰返す
    Console.WriteLine(i);
}