2012年度 アルゴリズムとデータ構造入門

課題

必修課題

【必修課題１】　 第２章までの宿題 （毎週提出）
〆切に遅れたり, 動作確認していないものは減点. Better later than never.

レポートを書くためのスタイルファイル・例

このdirectoryにあります.

【必修課題２】　 図形言語の課題 (ソースプログラムは奥乃までメイルで送付すること)
提出先は, 10号館1階事務室前レポート箱かメイルで （期限は2月11日午後1時）

卒業する方は2月10日午後4時.

レポートには, 工夫した点やアルゴリズムを明記して下さい.

【随意課題】　 自由課題です．例えば, 下記のようなものが考えられます.

【随意課題１】　　　（提出期限2013年2月22日 奥乃まで）
Participate ACM Inter-University Programming Contest (H18〜21年度毎年1名参加)

【随意課題２】　（提出期限2013年2月22日 奥乃の部屋まで）
第２章までのすべての練習問題 （宿題分は改めて提出する必要なありません :-) ）
動作確認していないものは減点. (毎年複数名)

【随意課題３】　（提出期限2013年2月22日 奥乃の部屋まで）

• Scheme によるプログラム・アルゴリズムの動きの可視化 （例えば, 下記の例を参照）
• Fixed-Point 探索の過程をグラフに表示せよ. (H16年度2名)

【随意課題４】　　（提出期限2013年2月22日 奥乃の部屋まで）
これはすごいという抽象化を使った Scheme プログラム. (H17年度2名提出). 例えば,

• 整数論・群論・組合せ論
• 線形計画法・古典力学 (福嶋先生の講義の復習にもなります.) (H16年度1名)
• パズル解法・ゲーム・数独 (H19年度2名)

【随意課題５】　　（提出期限2013年2月22日 奥乃の部屋までレポート・作品・プログラムを）
湯淺先生開発のLego Mindstoms 用 Lisp XSを 使って, 気のきいた挙動をする自律ロボットを作れ. (H18年度1名)

【随意課題６(難問)】　（提出期限2013年2月22日 奥乃の部屋まで）
図形言語の frame を円板にして, Escher の circle-limit を作成. (H17年度, H19年度1名, H20, H21年度2名提出)

【随意課題７】　（申請期限2013年2月22日 奥乃の部屋まで）
本講義で, 困っている友人の援助をし, ＴＡの手助けをする. (H19年度複数名, H20年度〜 2桁の方)

• 毎回の宿題・レポートで誰の援助をしたかを, 提出レポートの中に明記すること.
• できれば, 友人が困っていたことをできるだけ詳細にレポートすること.

シラバス

コンピュータ上で計算を行うプログラムはデータ構造とアルゴリズムから構成される． 本講義では，プログラミングについてコンピュータサイエンスの立場から 論じる. 使用するプログラミング言語は Scheme であり, 基本的なプログラミングの 概念について学ぶとともに, 実際にプログラミングを経験することを通じて, プログラミングの本質を習得することを狙う.

なお, 本講義では教科書の前半の話題を取り上げ, 後半は「プログラミング言語」 （湯淺先生, 第2学年前期配当, 90170）で取り上げる.

• 工学部シラバス　　 PDF

• TAのページ

評価方法

• 試験： ７０点 (中間試験・期末試験)

• 必修課題： ３０点 (課題は２つ)

• 随意課題をどれか１題提出し, その内容があるレベルを越えており, さらに, 試験・必修課題が最低合格点を満たしていた場合には, 最終成績を１ランクあるいは２ランク上げます. ただし, 上限は１００点です. （教務で１００点にされてしまいますー :-)

本講義を最後まで受け，試験を受け，さらに，必修課題を提出した人の成績の 平均は過去５年間７５点を越えています．

教科書

• ジェラルド・サスマン他著（和田英一訳）: 『計算機プログラムの構造と解釈』
  ピアソン・エデュケーションのページ. 正誤表などの情報あり

• 訳者のページ （東京大学名誉教授・ IIJ 研究所所長）

• 原著 "Structure and Interpretation of Computer Programs" (MIT Press) を薦めます.

• オンライン版フルテキスト (MIT Press 提供, ただ！)

• SICP in Texinfo format (Emacs 用フォーマット)

本講義は「教科書は持っているもの」として進めます.

Schemeの使い方

JAKLD Scheme (Java版組み込み用Scheme)

Java 版 組み込み用Scheme (湯淺先生作成) を使用して講義を進める.

• 図形言語 (& 末尾再帰) もサポート.
• MIDI音源もサポート. マニュアル

• Windows のコマンドプロンプトで実行可能.
  cygwin や Linux を使えば rlwrap (コマンドエディタ)が使えます.

• java -jar jakld.jar で実行
  java -jar パス\jakld.jar (jakld.jar が違うdirectory/folder にある場合)

  (load "factorial.scm")
  (factorial 10)

• 末尾再帰サポート有り・無しの2つの版がある. (有りの jalkd.jar を使用して下さい)

• Android JALKD あり（2010年度受講生坂東 宜昭君開発）

その他のSchemeの処理系 (御使用の場合は自己責任で)

2005年度TAの村瀬君による Schemeの処理系いろいろ

TUT Scheme （湯淺先生小宮先生開発）を使用してもよい.

マニュアル

ダウンロード

小宮先生のページ

cygwin 版 TUT-Scheme には random が入っていません. この定義をお使い下さい.

小宮先生提供ファイル. (なお, tus2, tustk2 には入っています. )

TUS2 + HTML/Javascrip の組合せも使えます. Windows native で. (cygwin 不要)

詳細は小宮先生のページにあります.

Cygwin 上で tustk/tustk2 を使用していて, file を読ませるとうまく動かない人は, 改行が"nl (\n)"であることを確認して下さい.

1. od -a ファイル | more で改行が "cr nl" か"nl"だけかをチェック.

2. もし "cr nl" ならば, tr '\r' ' ' < 古いファイル > 新しいファイル名 で, nl" に変換.

学術情報メディアセンターでの TUS/Tk の使い方

TUS/TK本体： /usr/local/bin/{tustk,tustk2}

サンプル (piclを含む)： /usr/local/lib/tustk/demos

サンプル： デモ

前田君による cygwin の下での TUT Schemeの使い方 TUT Scheme under cygwin

伊奈君による MIT Schemeの使い方

TUT Scheme を使わずに, MIT Scheme を使う選択をされた方は, MIT-Scheme ではなく, MIT-Scheme-6001 をインストールして下さい.

また, コースウェアは ArtDigita University の コースウエア のページにある Problem Set 4 のプログラム ( go.scm, hend.scm, hutils.scm, prmpnt.scm ) を使用して下さい.

(setup) で3つの window が出現.

(paint g1 wave), (paint g2 (square-limit orida-sensei 2)) で描画.

参考書・自習の助け

• ジョン・ベントリー（小林健一郎訳): 『珠玉のプログラミング—本質を見抜いたアルゴリズムとデータ構造』（ピアソン・エデュケーション）
• 原著 "Programming Pearls" (ACM Press) を薦める.

• 和田先生のページ （東京大学名誉教授・ IIJ 研究所所長）
• Video Lecture by Hal Abelson and Gerald J. Sussman (MIT)
• 6.001 SICP（MIT OpenCourseWare）
• Course Ware (京都大学オープンコースウェア)
  2004年度「アルゴリズムとデータ構造」公開中.
• Course Ware (Art Digital University)

• Google with SICP (練習問題の解答を見るのは自分で解いてからにしてください！)
• LispやScheme本

• 古典力学に興味のある学生には, Gerald Jay Sussmanらの著書 "Structure and Interpretation of Classical Mechanics" (MIT Press, 2001) を本講義の続きとして 独習することを勧める.
• オンライン版フルテキスト (MIT Press 提供)

• "Chaotic Evolution of the Solar System", Gerald Jay Sussman and Jack Sisdom, Science, 257, July 1992.
  The evolution of the entire planetary system has been numerically integrated for a time span of nearly 100 million years. This calculation confirms that the evolution of the solar system as a whole is chaotic, with a time scale of exponential divergence of about 4 million years. Additional numerical experiments indicate that the Jovian planet subsystem is chaotic, although some small variations in the model can yield quasiperiodic motion. The motion of Pluto is independently and robustly chaotic. HTML

TAのページ (運用中)

同じ教科書を使用した他大学での講義・演習

• 東京大学教養学部・理学部情報科学科： アルゴリズムとデータ構造演習 (2年生冬学期)
• 東京工業大学工学部・情報工学科： プログラミング第二 (4学期)
• 九州大学工学部・電気情報工学科： 情報処理演習II (1学年後期 必修)
• 慶應義塾大学理工学部・情報工学科： プログラミング方法論 (3学年秋学期)
• 慶應義塾大学環境情報学部： 記号処理プログラミング (3学年春学期)

アルゴリズムの可視化

• AVL木 by 村瀬 昌満君 (2002年度情報学科計算機科学コース2回生, 「データ構造」受講生, 2005年度本講義TA).
• 各種ソーティングの比較デモ by 桐生 幸歩君 (2003年度理学研究科修士課程, 「データ構造」受講生).
• 各種ソーティングのデモ by 横山 憲司君 (2000年度東京理科大学理工学部情報科学科3年生) 他.
• ナップザック問題 by 浅水 太一君 (2004年度情報学科計算機科学コース2回生, 「データ構造」受講生).
• ハノイの塔 by 北原 鉄朗君 (2000年度東京理科大学理工学部情報科学科3年生, 2007年3月奥乃研D修了, 京大総長賞受賞).
• スタックによるポーランド記法の式の実行 by 北原鉄朗君 (2000年度東京理科大学理工学部情報科学科3年生, 2007年3月奥乃研D修了, 京大総長賞受賞).
• 木の走査 by 横山 憲司君 (2000年度東京理科大学理工学部情報科学科3年生).

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Last modified: Thu Oct 18 23:17:57 JST 2012 奥乃博