プログラミングreport#3

名前：上原和樹
番号：065709D
所属：情報工学科１年次

課題

Report#3：体積・表面積公式クラスの作成｛～12/11(Mon)｝

(1)3種以上の体積を求めるクラスを作成し、具体的な値を入力しプログラムを実行せよ。
(2)2種以上の表面積を求めるクラスを作成し、同様に実行せよ。
(3)例題を参考に、階乗計算を再帰プログラムにより作成し、for文による階乗計算との違いを考察せよ。
　
例題：再帰呼び出しfor文＆再帰
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(1)体積を求めるクラス

Volume.java
public class Volume { //球の体積 double sphiaVolume(double r) { return ((4Math.PIrrr)/3); } //直方体の体積 double recparaVolume(double w, double h, double l) { return(lhw); } //円錐の体積 double coneVolume(double h, double r) { return((Math.PIrr*h)/3); } }

Volume.java

public class Volume {
    //球の体積
    double sphiaVolume(double r) {
        return ((4*Math.PI*r*r*r)/3);
    }

    //直方体の体積
    double recparaVolume(double w, double h, double l) {
        return(l*h*w);
    }

    //円錐の体積
    double coneVolume(double h, double r) {
        return((Math.PI*r*r*h)/3);
    }
}

具体的な値を入力して実行

Rep3_1.java
public class Rep3_1 { public static void main(String args[]) { double r, h, w, l; Volume v = new Volume(); r = 3; h = 5; l = 4; w = 7; System.out.println("********************************"); System.out.println("半径"+r+"の球の体積"); System.out.println("SV="+v.sphiaVolume(r)); System.out.println("******************************"); System.out.println("幅"+w+",　長さ"+l+", 高さ"+h+"の直方体の体積"); System.out.println("RPV="+v.recparaVolume(w, h, l)); System.out.println("********************************"); System.out.println("半径"+r+", 高さ"+h+"の円錐の体積"); System.out.println("CV="+v.coneVolume(h,r)); } }

Rep3_1.java

public class Rep3_1 {

    public static void main(String args[]) {
        double r, h, w, l;

        Volume v = new Volume();
        r = 3;
        h = 5;
        l = 4;
        w = 7;
        System.out.println("**********************************");
        System.out.println("半径"+r+"の球の体積");
        System.out.println("SV="+v.sphiaVolume(r));
        System.out.println("**********************************");
        System.out.println("幅"+w+",　長さ"+l+",  高さ"+h+"の直方体の体
        積");
        System.out.println("RPV="+v.recparaVolume(w, h, l));
        System.out.println("**********************************");
        System.out.println("半径"+r+",  高さ"+h+"の円錐の体積");
        System.out.println("CV="+v.coneVolume(h,r));
    }
}

実行結果

**********************************
半径3.0の球の体積
SV=113.09733552923255
**********************************
幅7.0,　長さ4.0,  高さ5.0の直方体の体積
RPV=140.0
**********************************
半径3.0,  高さ5.0の円錐の体積
CV=47.1238898038469

プログラムの考察

Volumeでは、それぞれメソッドの中に引数を渡して計算した結果を戻すようになっている。
Rep3_1ではVolumeのメソッドに引数を入れて計算した後に表示するようになっている。
メソッドの中に入れる引数を書く順番は間違ってはいけないことを解った。
メソッドは変数の文字で判断するのではなく引数の順番で判断していた。
Math.PIは円周率を表すメソッドである。

(2)表面積を求めるクラス

Surface.java
public class Surface { //円錐の表面積 double coneSurface(double r, double h) { double A1 = Math.PIrr; double R = Math.hypot(r,h); double A2 = RrMath.PI; return(A1+A2); } //球の表面積 double sphireSurface(double r) { return(Math.PIrr*4); } }

Surface.java

public class Surface {
    //円錐の表面積
    double coneSurface(double r, double h) {
        double A1 = Math.PI*r*r;
        double R = Math.hypot(r,h);
        double A2 = R*r*Math.PI;
        return(A1+A2);
    }
    //球の表面積
    double sphireSurface(double r) {
        return(Math.PI*r*r*4);
    }
}

具体的な値を入力して実行

Rep3_2.java
public class Rep3_2 { public static void main(String args[]){ double r, h; r = 5; h = 4; Surface SA = new Surface(); System.out.println("**********************************"); System.out.println("半径"+r+"高さ"+h+"の円錐の表面積"); System.out.println("SA="+SA.coneSurface(r,h)); System.out.println("********************************"); System.out.println("半径"+r+"の球の表面積"); System.out.println("SA="+SA.sphireSurface(r)); System.out.println("**********************************"); } }

Rep3_2.java

public class Rep3_2 {
    public static void main(String args[]){
        double r, h;
        r = 5;
        h = 4;
        Surface SA = new Surface();
        System.out.println("************************************");
        System.out.println("半径"+r+"高さ"+h+"の円錐の表面積");
        System.out.println("SA="+SA.coneSurface(r,h));
        System.out.println("************************************");
        System.out.println("半径"+r+"の球の表面積");
        System.out.println("SA="+SA.sphireSurface(r));
        System.out.println("************************************");
    }
}

実行結果

************************************
半径5.0高さ4.0の円錐の表面積
SA=179.11985666145375
************************************
半径5.0の球の表面積
SA=314.1592653589793
************************************

プログラムの考察

表面積を求めるクラスを作成しそこからメソッドに引数を渡して計算させたものを出力している
Math.hypot(a,b)では、aの二乗とbの二乗の和の平方根を返す静的メソッドである

(3)階乗計算プログラム

Factrial.java
import java.io.; class Factrial { public static void main(String args[]) throws Exception { BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)\); System.out.print("input natural number: "); int num = (new Integer(in.readLine())).intValue(); System.out.print("再帰呼び出しによる階乗計算 => "); System.out.println(num + "! =" + factrec(num)); } / 再帰による階乗の計算 / static int factrec(int number) { if ( number == 0 ) return(1); return( numberfactrec(number-1) ); } }

Factrial.java

import java.io.*;

class Factrial {

    public static void main(String args[]) throws Exception {

        BufferedReader in = new BufferedReader(new
        InputStreamReader(System.in)\);

        System.out.print("input natural number: ");
        int num = (new Integer(in.readLine())).intValue();

        System.out.print("再帰呼び出しによる階乗計算 => ");
        System.out.println(num + "! =" + factrec(num));

    }

    /* 再帰による階乗の計算 */
    static int factrec(int number) {

        if ( number == 0 ) return(1);
        return( number*factrec(number-1) );

    }

}

実行結果

input natural number: 6
再帰呼び出しによる階乗計算 => 6! =720

再帰呼び出しの考察

再帰呼び出しとはある手続き中で再びその手続きを呼び出すこと。
このプログラムの場合はfactrecの戻り値にfactrec自身が使われている。

再帰呼び出しで繰り返し処理を行う仕組みは次の通りである。
（例）
３！を例えると、
fact(3)=3*fact(2)
中身の解らないfact(2)をもとめるためにもう一度呼び出す。
fact(2)=2*fact(1)
同様に呼び出す。
fact(1)=1*fact(0)
ここでfact(0)が現れ、fact(0)は１を返すのでそれを前の計算に戻していく。
fact(1)=1*1 => fact(2)=2*1 => fact(3)=3*2=6
という流れでの繰り返しになるのでこの繰り返しを抜けるための条件が設定されていなければ無限ループに陥ってしまう。

for文による階乗計算との違い

for文で書いたプログラムよりも整って見える
for文にくらべてメモリ使用量や実行速度において非効率的である

結局のところ、再帰呼び出しを使わずに記述できるのであればそれにこしたことはないといえる。

参考文献

独習Java 第３版　ジョセフ・オニール著　トップスタジオ訳