情報基礎講義メモ(第7回)

(第6回)←　↑(この期の目次)　→(第8回)

今日学ぶことの概要

情報の符号化(2)-1
Windowsの起動とExcelの起動および操作
今週の演習の説明　(来週の11:50まで仕上げる)

今日の内容

情報の符号化(2)-1

2進数・16進数

安倍先生作成のスライド資料＝http://www.media.osaka-cu.ac.jp/~kiyoshi/info_edu/2007_first_half/7_johokiso-bit-abe.pdf
- http://www.media.osaka-cu.ac.jp/~kiyoshi/
- →掲載されている講義資料
- →情報基礎(情報処理I)　講義資料
- →2007年前期
- その他関連資料
  - 4.第7回　情報の符号化(2-1)　2進数・16進数
    - 安倍助教授　作成資料(1) ＝pdf 246KB
　スライド　b1からb48まで

課題ファイルへのアクセスの確保

今後、課題の成果として作成してもらう　HTMLファイルやExcelの　.xlsファイルを、ウェブブラウザから見えるようにする。また、クリックをしながら容易にたどりつけるようにする
1. kadai.html　を皆さんのコンピュータ領域の　public_html　に保存する　＝http://www.media.osaka-cu.ac.jp/~kiyoshi/info_edu/2007_first_half/kadai.html
  - http://www.media.osaka-cu.ac.jp/~kiyoshi/
  - →掲載されている講義資料
  - →情報基礎(情報処理I)　講義資料
  - →2007年前期
  - その他関連資料
    - 5.課題成果にアクセスするためのファイル
      - kadai.html　右クリックして、対象をファイルに保存　public_html　に保存する。
2. kadai.html　をKWriteで開く。
  xxxx.xxxが何行か並ぶうち、1行目 <a href="xxxx.xxx">xxxx.xxx</a>　に2ヵ所出てくる　xxxx.xxx　を自分で名づけた　課題ファイルの名称(ローマ字か英語にする)　に書き換える。今回は、HTMLファイルなので、xxxx.html　とする。「xxxx」のところは好きなようにしてよい。課題ごとにファイルの名称がまったく違っていてもよい
3. 今後の課題では、各種のファイルを、public_htmlにコピーした後、その属性が以下のようになっているかチェックする。違っていたときに変更するのには、ファイルのアイコン　を右クリック→プロパティ。
  　　　　　
ついでに、その下の　6.平均符号長を短くする符号の割り当ての練習
weather_flag.html　も右クリックして保存する。root=linux の　home　の中に、この課題用のディレクトリを作ることを推奨するが、面倒な場合には、public_html　に保存してもよい。

Windowsの起動とExcelの起動

Windowsを起動する

Windowsの起動方法:
1. KDEパネルの左から6つ目ぐらいのアイコン(4色の窓がはためいている)をクリックする。
2. しばらくすると、Windowsのログイン画面が現れる(かなり時間が掛かる場合がある)。
  入力欄のそばでクリックしないと、入力できる状態にならないようである。入力できる状態になったら、Linuxと同じ、ログイン名とパスワードを入力する。
3. 1～2分で、Windowsのログイン後の画面が表示される(かなり時間が掛かる場合がある)

表計算とその基礎

表計算
- 表計算ソフトとは、表形式のデータの管理や計算、分析を行うためのアプリケーションである。
- 表計算ソフトは、住所録、家計簿、レポートの図表の作成などに便利である。
- データを一部修正したあとの再計算、グラフ作成、データの並べ替え、統計分析、データ検索などが容易に実行できる。
表計算ソフト(Excel)の基本

Excel の起動
「スタート」→「プログラム」→「Microsoft Office ツール」→ 「Microsoft Excel」でファイルの新規作成が可能となる
Excel の終了
Excelメニューバーの「ファイル」→「終了」

セル、行、列、シート、ブック

セル

表計算で扱う個々のデータや数式を入力する場所(欄)のことを「セル (cell) 」という。計算や統計処理、グラフ作成の際の最小単位となる。
表計算ソフトでは、最低このセルを二次元、すなわち表の形式に配置している。
Excelでは、行Ｘ列の2次元配置に加えて、シートとして複数シートを扱うことで、3次元配置での計算が可能になっている(ただし、3次元での計算を使いこなすのは、容易ではない)。なお、Excelでは、シートの集合を「ブック」と呼んでいる。
- 列 --- A, B, C, D, E, ...
- 行 --- 1, 2, 3, 4, 5, ...
- シート --- sheet1, sheet2, ..

Sheet1

3都市における3品目の売り上げ（1月）
	大阪	京都	神戸	合計	平均
書籍/ビデオ	50	40	70
食料品	140	80	60
衣料品	90	100	70

Sheet2

3都市における3品目の売り上げ（2月）
	大阪	京都	神戸	合計	平均
書籍/ビデオ	40	40	50
食料品	140	70	50
衣料品	80	110	70

Sheet3

3都市における3品目の売り上げ（3月）
	大阪	京都	神戸	合計	平均
書籍/ビデオ	70	50	80
食料品	160	100	60
衣料品	110	130	80

セルの内容、データ形式と表示

セルに入力できるもの(データ形式)
- 数値
  数字(数を表す1つ1つの記号を数字と呼び、数字列が意味する値を数値と呼ぶ)で入力したものは、自動的に「数値」扱いとなる。数値扱いのデータは、計算式の対象になりうる。
  例、152 -32.578 15,012
- 文字列
  数値と解釈できない文字を含んで入力すれば、「文字列」扱いとなる。
  例、OCU 1952年生まれ大阪 3-5
  文字列扱いになっているか、数値扱いになっているか－－は(セル内の配置について特に指示を与えていないかぎり)左寄せ(文字列)になっているか、右寄せ(数値)になっているかで判断できる。
  2003年　と入力すると文字列になり、2003年1月　と入力すると数値になる可能性が高い。
- 数式
  「=」で始める入力は、「数式」とみなされる。「=」の右辺にはセル同士の演算や、関数を置く。
  例、=2+3 =A2+B5 =SUM(A2:A7)
セルの中身と表示
- 数値
  データとしての数値を、そのセルの書式にあわせて整形した結果を表示する。特に指定がない限り「右寄せ」表示。
  例、データ 0.573、書式が「% 表示」ならば 57.3%と表示
  1／(割る)3のように、無限に続く場合、セルの幅に合わせて表示桁数が決まる。セルに表示されている数値が、そのセルに入っている真の数値とはかぎらない。
  - 日時：数値の中でも、年月日と時間については、入力や表示において、いろいろと違った運用がされる。
    時間は、セルに入っている真の数値としては、1日を1.0とした小数で表されている。
    
    年月日は、セルに入っている真の数値としては、1900年の1月1日を1とする整数で表されている。
    スラッシュを入れた数字列は、年月日として解釈できると、年月日になってしまう場合がよくある。そのとき、表示形式が変わると、何万何千という数字で表記されるため、面食らうことがある。
    
    存在しない日付を入力すると文字列になり、存在する日付を入力すると数値(日付)になる。2007年2月29日　と　2008年2月29日　をそれぞれ入力してみよう。今の暦法では、1900年2月29日はないはずだが(400年に97回の閏年を設けることになっている。1700、1800、1900年は閏年とせず、2000年を閏年とする)、1900/2/29は数値になる。
  - セルに、29/1/1　と　30/1/1　という綴りをそれぞれ入力してみよう。1/28　と　28/1　もそれぞれ入力してみよう。1/12　と　12/1　もそれぞれ入力してみよう。22/24　と　24/22　もそれぞれ入力してみよう。
- 文字列
  おおむね、文字列そのままが表示される。特に指定がない限り「左寄せ」表示。
- 数式
  数式を適用した計算結果を、そのセルの書式にあわせて整形して表示する。
- データ形式の自動解釈
  - 上記の年月日のところで示したように、入力方法やExcelでの設定によっては、上で述べた規則に合っていない入力でも「数値」扱いになることがある。これは、Excelの勝手なおせっかいでデータ形式を変換されてしまった結果である。
  - なお、例外的な入力方法として次がある。152というデータを数値としてではなく、文字列として入力したいときには、'152　のように数字の前に'(Shift　＋　7。アポストロフィー。シングルクォーテーション[シングル引用符]ともいう)をつける。

処理対象のセルの明示

セルの番地(アドレス)
セルを指示して数式を使うためには、どこのセルが対象であるのか示す必要がある。 Excelでは、行と列にそれぞれ番号がついており、列番号(アルファベット)と行番号(数字)とを組み合わせて、あるシート上の特定のセルを指す。

例、A5, C3, AD37 (列番号Z以降は、AA, AB, AC, ..と続く)

さらに、3次元で指す(別のシートのセルを指す)必要があるときは、 Sheet2!B8 のように、セルアドレスの前にシート名! を加える。

演習(1)　来週の11:50まで

最小符号長のための組み合わせを求める

下記の話は、問題を作るためのフィクションである。

江戸時代に、全国6つの町の天気が、山頂から山頂への手旗信号のリレーにより、大坂(大阪)に伝えられていたとする。法螺貝や鏡による光の反射などにより、特定の町の天気に関する合図伝達開始であると知らせた後は、白旗を揚げるか、黒旗を揚げるかの2値だけにより情報を伝える。

旗をあげないとか、白旗と黒旗とを同時にあげるとか、そうした状態はとらないものとする。合図を受け取ったあと、即座に次の山頂に伝えられるようにするため、特定の天気を示す合図が、他の天気を示す合図の(合図冒頭からの)一部分になっては、ならないものとする。

すなわち、「●●○」という合図があるとき、「●●○●」や「●●○○」という合図を別の天気に割り振ることは、できない。なお、冒頭からの部分でなければ、重なってもよい。すなわち、「●●○」という合図があるとき、「●●●○」や「○●●○」という合図を別の天気に割り振ることは、可能である。

天気の種類は、図に示すように8種類で、それぞれの町における各天候の確率は、各自ダウンロードしてもらうExcelの表のとおりである。

天気が8種類あるので、○と●を合計3回揚げるようにすれば、すなわち、2進数でいえば、000、001、010、011、100、101、110、111　と割り振れば、区分できる。このときは、どんな天気でも旗を3回揚げるから、旗を揚げる回数(符号長という)は、いつでも3回である。しかし、よく起きる天気の時には、旗を揚げる回数を減らし、滅多に起きない天気の時には旗を揚げる回数を長くすれば、より効率的になるはずである。

各地のそれぞれの条件において、旗を揚げる回数(符号長という)とその天気の確率を掛け合わせたものを合計した平均符号長が2.5以下になるように、合図の仕方を割り当てなさい。
確率　0.5　前後の天気には、1ビット(旗1回)、確率　0.25前後の天気には、2ビット(旗2回)、確率　0.125前後の天気には、3ビット(旗3回)を割り振るのが、目安だが、天気の確率は、それにぴったり合っているわけではないから、試行錯誤が必要である。

割り当てた結果を、table、tr、th、td　のHTMLタグを用いて、下図のような表にしなさい。

符号の組み合わせと符号長を計算するためのExcelファイルの操作

後述するリンクをたどって、各自の課題のためのExcelファイルをダウンロードする。なお、課題成果(提出＝正確には、皆さんの領域のうち、決まった場所[public_html]においてもらうもの)は、Excelファイルでなく、HTMLファイルである。
以下の作業は、Windowsの窓の中で実行する。Windowsの「マイドキュメント」の中に、「weather」など、この課題用のディレクトリを作っておくこと。
課題の設問となるExcelファイルは、各自の学籍番号の一番右の数字によって異なる。
- 右端の数字が 0 か 5 →　tenkou_0_or_5.xls
- 右端の数字が 1 か 6 →　tenkou_1_or_6.xls
- 右端の数字が 2 か 7 →　tenkou_2_or_7.xls
- 右端の数字が 3 か 8 →　tenkou_3_or_8.xls
- 右端の数字が 4 か 9 →　tenkou_4_or_9.xls
各自のExcelファイル　を皆さんのコンピュータ領域の　Windowsの「マイドキュメント」の中のたとえば「weather」　に保存する
- http://www.media.osaka-cu.ac.jp/~kiyoshi/
- →掲載されている講義資料
- →情報基礎(情報処理I)　講義資料
- →2007年前期
- その他関連資料
  - 6.平均符号長を短くする符号の割り当ての練習
    - 各地の天候の確率を示すExcelファイル
      - 自分の該当ファイルと練習用ファイル(tenkou_renshuu.xls)を　右クリックして、対象をファイルに保存　「マイドキュメント」の中のたとえば「weather」　に保存する。
ダウンロードしたExcelファイルでは、計算式が欠けている。教員がデモンストレーションするので、一緒に作業して、計算式を完成させること。その後で、課題の遂行を各自でする。
課題を満たす　「旗の揚げ方の組み合わせ」が決まったら、weather_flag.html　を書き換えて、適当な名前(ローマ字や英語に限る)をつけて、public_html に保存する。weather_flag.html　のオリジナルの状態では、行数、列数ともに足りないから、コピーして、行や列を増やすこと。
weather_flag.htmlのファイル名を変えても変えなくても、kadai.html　を書き換えて、kadai.html からそのファイルへのリンクを張ること。

Windowsファイルのディレクトリの位置関係

LinuxのファイルのディレクトリとWindowsのファイルのディレクトリとは、以下のような関係になっている。どちらからも、相手は見える。ただし、Windowsでは、日本語でファイル名が付けられるが、それは、Linuxからは読めない。エラーの原因になるので、Windowsの中でも、日本語のファイル名をつけないこと。

ディレクトリの構造

以上