アルゴリズム

効率の良いアルゴリズムをつくるには、複雑性だけでなく、計算時間(running time)、領域(storage space)など、動的なものも考慮しなければならない。つまり、CPU・メモリの性能や、サーバー環境を熟知した上で、プログラムを組むことに他ならない。

また、高レベルのものは、問題の重要な構造に対応している。

rubyでボットチャット

簡単なボットチャットを作ってみましょう!
といっても、いきなり精巧なモノは出来ないので、コマンドプロンプトで、入力に対して、何か一言返答してくれるものにします。一般的には、「人工無能」と呼ばれているモノです。人工知能の類語で、あまりいい響きではありませんね。

rubyでいきます。
インクルードの箇所は、分割せずにそのまま書いても問題ありません。

proto.rb

#! -ruby Ks
require './unmo'

def prompt(unmo)
        return unmo.name + ':' + unmo.responder_name + '>'
end

puts('Unmo System prototype : proto')
proto = Unmo.new('proto')
while true
    print('> ')
    input = gets
    input.chomp!
    break if input == ''

    response = proto.dialogue(input)
    puts(prompt(proto) + response)
end

unmo.rb

require './responder'

class Unmo
    def initialize(name)
    @name = name
    @responder = RandomResponder.new('Random')
    end

    def dialogue(input)
        return @responder.response(input)
    end

    def responder_name
        return @responder.name
    end

    def name
        return @name
    end
end

responder.rb

class Responder
 def initialize(name)
    @name = name
    end
 
    def response(input)
        return ''
        end
    
    def name
        return @name
        end
    end

    class WhatResponder < Responder
         def response(input)
             return "#{input}ってなに?";
            end
        end

    class RandomResponder < Responder
        def initialize(name)
            super
            @responses = ['おはようございます', '疲れた〜', 'おなかすいた', '眠い', '今日はさむいね', 'チョコ食べたい', 'きのう10円拾った']
            end
        
        def response(input)
            return @responses[rand(@responses.size)]
        end
end

では、コマンドラインで動かしてみましょう。
いかがです、会話になっていませんが、それらしくはありますね。
ruby

インデクサのオーバーロード

クラスまたは構造体にインデクサを定義すると、a[i]のように、配列同様に、「インデックス」によるアクセスが可能になります。

同じクラスに複数のインデクサを定義することも可能です。その場合は、メソッドのオーバーロードと同様に、パラメータのシグネチャを別々にする必要があります。パラメータの型が同じで、「インデクサの型」だけが異なるインデクサを定義することはできません。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Gushwell.Sample {
	public class Book {
		public string Name { get; set; }
		public string Author { get; set; }
		public string Publisher { get; set; }
		public string ISBN { get; set; }
		public Book(string name, string author, 
			string publisher, string isbn) {
			this.Name = name;
			this.Author = author;
			this.Publisher = publisher;
			this.ISBN = isbn;
		}
	}

	public class BookList {
		private List<Book> books = new List<Book>();
		public void Add(Book book){
			books.Add (book);
		}

		// インデクサの定義
		public Book this[int index]{
			get {
				return books [index];
			}
		}
		public Book this[string ISBN]{
			get {
				foreach (Book b in books)
					if (b.ISBN == ISBN)
						return b;
				return null;
			}
		}
	}

	class Program {
		static void Main(string[] args){
			BookList books = new BookList ();
			books.Add(new Book("こころ", "夏目漱石",
				"新潮社", "978-4101010137"));
			books.Add (new Book ("人間失格", "太宰治", "角川書店", "978-4041099124"));
			Book book1 = books [0];
			Console.WriteLine (book1.Name);
			Book book2 = books ["978-4041099124"];
			Console.WriteLine (book2.Name);
			Console.ReadLine ();
		}
	}
}

例外の再スロー

キャッチした例外を、そのまま上位層に再度投げることができます。これを例外の再スローといいます。例外を再スローする場合は、「throw」とだけ記述します。例外オブジェクトは指定しません。

using System;
using System.IO;

namespace ExceptionSample {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			try {
				Foo ();
			} catch (System.ArgumentException) {
				Console.WriteLine ("FooでArgumentException発生");
			}
			try {
				Bar ();
			} catch (System.ArgumentException) {
				Console.WriteLine ("BarでArgumentException発生");
			}
			Console.ReadLine ();
		}

		public static void Foo() {
			try {
				Exec ();
			} catch (System.ArgumentException) {
				Console.WriteLine ("ExecでArgumentException発生");
			}
			Console.WriteLine ("Foo終了");
		}

		public static void Bar() {
			try {
				Exec ();
			} catch (System.ArgumentException) {
				Console.WriteLine ("ExecでArgumentException発生");
				throw;
			}
			Console.WriteLine ("Bar終了");
		}

		public static void Exec(){
			throw new System.ArgumentException ();
		}
	}
}

MainメソッドではFooメソッドとBarメソッドの呼び出し時の例外をキャッチするようにしています。Fooメソッド、Barメソッドの中でも、try-catchで例外処理をしています。

C#の例外処理

例外とは、プログラム実行時に発生するエラーのことです。C#の例外処理機能を使えば、実行中に発生する予期しないエラーや例外的な状況に対処できます。

C#では、「try」「catch」「finally」のキーワードを使って、例外処理を記述します。

最も基本的な書き方を以下に示します。

try {
  // なんらかの処理
 // この中で、例外が発生する可能性あり
} catch {
  // 例外が発生したときに処理したいコード
}

例外の発生を検出したい場合は、tryブロック内に記述します。tryブロック内で何らかの例外が発生すると、処理が中断され、catchブロックに処理が遷移します。次のコードで確認してみてください。

using System;

namespace Gushwell.Sample {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			try {
				int n = 100;
				string s = Console.ReadLine ();
				int m = int.Parse (s);
				int ans = n / m;
				Console.WriteLine (ans);
			} catch {
				Console.WriteLine ("エラーが発生");
			}
			Console.ReadLine ();
		}
	}
}

ポリモーフィズム

ポリモーフィズムとは、異なる型を同一視することによって、複数のクラスを同じ操作で制御できる言語特性のことです。「オブジェクト指向」において、もっとも重要な機能の一つと言えるでしょう。

多くのデザインパターンは、このポリモーフィズムの機能を利用しています。

ポリモーフィズムを使わない例

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace PolySample {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			List<object> list = new List<object>();
			list.Add(new CSharper());
			list.Add(new Rubyist());
			foreach(object p in list){
				if (p is CSharper){
					(p as CSharper).Work();
				} else if (p is Rubyist){
					(p as Rubyist).Work();
				}
			}
			Console.ReadLine();
		}
	}

	public class CSharper {
		public void Work() {
			Console.WriteLine ("C#でプログラムを書きます");
		}
	}

	public class Rubyist {
		public void Work () {
			Console.WriteLine ("Rubyでプログラムを書きます");
		}
	}
}

ポリモーフィズムを利用した例

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace PolySample {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			List<Programmer> list = new List<Programmer> ();
			list.Add(new CSharper());
			list.Add(new Rubyist());
			foreach(Programmer p in list){
				p.Work ();
				}
			Console.ReadLine();
		}
	}

public abstract class Programmer {
	public abstract void Work ();
}

	public class CSharper : Programmer {
		public override void Work() {
			Console.WriteLine ("C#でプログラムを書きます");
		}
	}

	public class Rubyist : Programmer {
		public override void Work () {
			Console.WriteLine ("Rubyでプログラムを書きます");
		}
	}
}

静的メンバーと静的クラス

プログラムが開始されるときは、どのクラスのインスタンスもnewされていない状態です。

using System;

class Program {
	static void Main() {
		Console.Write ("ヤード ->");
		string s = Console.ReadLine ();
		double yard = double.Parse (s);
		double meter = YardToMeter (yard);
		Console.WriteLine ("{0}ヤードは{1}メートルです。", yard, meter);
		Console.ReadLine ();
	}

	// 静的メソッドとして定義
	static double YardToMeter (double yd)
	{
		double meter = yd * 0.9144;
		return meter;
	}
}

mono

C#のアクセス修飾子

クラスのメンバーへのアクセスを制御するためのものがアクセス修飾子です。C#には、「private」「public」「protected」「internal」の4つが用意されています。
publicなメンバーは、そのメンバーが定義されているクラスの外側から自由にアクセスすることが可能です。一方、privateなメンバーは、そのクラスの中からのみアクセスすることができます。

using System;
using System.IO;

namespace Sample {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			NumericsPicker np = new NumericsPicker ("Sample.txt");
			string line = np.GetNext ();
			while (line != null){
				Console.WriteLine (line);
				line = np.GetNext ();
			}
			Console.ReadLine ();
		}
	}

	class NumericsPicker {
		private StreamReader reader;
		public NumericsPicker(string filepath){
			reader = new StreamReader(filepath);
		}

		private bool IsAllDigits(string line){
			foreach (var c in line) {
				if (!char.IsDigit (c))
					return false;
			}
			return true;
		}

		public string GetNext(){
			string line = reader.ReadLine ();
			while (line != null && !IsAllDigits (line))
				line = reader.ReadLine ();
			return line;
		}
	}
}

メソッドのオーバーロード

クラスを使っていると、メソッド名が同じにもかかわらず、引数の数や引数の型が異なるメソッドがあります。これをメソッドのオーバーロードと言います。
例)

MessageBox.Show("hello world!");
MessageBox.Show("hello world!", "HelloDialog");

メソッドのオーバーロードは簡単です。また、引数の数が同じで、引数の型が異なるメソッドをオーバーロードすることもできます。
オーバーロード機能があることで、クラスを使う側も作る側も楽ができます。

using System;

namespace Sample {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			DateUtility du = new DateUtility ();
			// IsEndOfMonth(DateTime date)を呼び出す
			DateTime date = new DateTime(2011, 5, 30);
			bool eom1 = du.IsEndOfMonth (date);
			Console.WriteLine (eom1 == true ?
					"月末です" :
				"月末ではありません");
			// IsEndOfMonth(int year, int month, int day)を呼び出す
			bool eom2 = du.IsEndOfMonth(2011,2,28);
			Console.WriteLine (eom2 == true ?
				"月末です" :
				"月末ではありません");
			Console.ReadLine ();
		}
	}

	class DateUtility {
		public bool IsEndOfMonth(DateTime date){
			Console.WriteLine ("Call IsEndOfMonth(DateTime date)");
			return date.AddDays(1).Day == 1;
		}

		public bool IsEndOfMonth(int year, int month, int day){
			Console.WriteLine ("Call IsEndOfMonth(int year, int month, int day)");
			DateTime date = new DateTime (year, month, day);
			return IsEndOfMonth (date);

		}
	}
}

書籍を扱うクラス

規模が大きなプログラムを作るには、クラスの理解が必須。
とのことで、C#でのクラスを見てみましょう。

using System;

namespace ConsoleApplication1 {
	class Program {
		static void Main(string[] args){
			Book[] books = new Book[2];
			books[0] = new Book {
			title = "伊豆の踊り子",
			author = "川端康成",
			price = 380,
			publisher = "新潮社"
			};
			books [1] = new Book {
				title = "坊ちゃん",
				author = "夏目漱石",
				price = 378,
				publisher = "岩波書店"
			};
			foreach (Book book in books)
				Console.WriteLine ("{0} {1} {2} {3}",
					book.title, book.author,
					book.price, book.publisher);
			Console.ReadLine();
		}
	}

	class Book {
		public string title;
		public string author;
		public int price;
		public string publisher;
	}
}