大阪工業大学情報科学部　宇宙物理・数理科学研究室

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大阪工業大学情報科学部情報システム学科　宇宙物理・数理科学研究室（真貝）

卒業研究指導(4年)・情報ゼミナール(3年)　必要なツール

2010/11/9　追記

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卒業研究指導や情報ゼミナールのおおまかな内容については，ここに記載した．本ページは，具体的なツールについて，少々コメントしておく．

Mathematicaについて

プログラミングについて

グラフ化について

LaTeXについて

htmlについて

wikiクローンについて

Mathematica

Mathematica は，Wolfram社の開発している数式処理ソフトウェアで，計算や作図の道具として用いる．使い方は，ゼミ室にあるマニュアル本を参照のこと．
2010年3月，情報科学部内のすべてのPCから，Mathematicaが利用可能になりました．
「学部内のMathematica利用法について」
同様の数式処理ソフトウェアに，Waterloo社の Maple がある．Einstein方程式を微分してモデル化するときなど，複雑すぎて手で負えない時は，MathematicaとMapleを両方使って計算をチェックすることもある．（卒論ではそれほどヘビーなことにはならないので，ご安心を．）

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プログラミング

「プログラムを組め」と課題を出すが，プログラムの中身までは，指導しない．結果を出せれば，言語は自分の好きなものを使ってよい．
Linux環境では，C, Java, Fortran が利用可能である．
多くの場合，力学の問題を「微分方程式として解く」ことになる．両者の関連については「徹底攻略　微分積分」（真貝著，共立出版，2009年4月発売）の第6章「力学への応用」に概略を記載している．
「微分方程式を解く」ことが必要になる．解き方については，差分法やRunge-Kutta法をはじめとして，基本となる解き方は学ぶ必要がある．「徹底攻略　常微分方程式」（真貝著，共立出版，2010年8月発売）の第７章には概略を記載している．

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グラフ化

プログラムを組んで，計算した結果をグラフにする方法は，さまざまである．Javaなどで，グラフ化を含めてプログラムしていれば特に別のソフトウェアを使用する必要がないが，C/Java/Fortranなどで，数値計算だけ行って，データファイルからグラフ処理する時の話．
Windows/Macintosh 環境
エクセルでも出来ますが，．．
市販のソフトで優れているものが多数ある．研究室の一部のマシンには， カレイダグラフをインストールしている．軸の設定や，プロットスタイルを細かく調整できるので，論文用にグラフを仕上げるのに便利．eps形式で出力してLaTeXでグラフを読み込めば良い．
上述の Mathematica でも，データファイルを読み込んで，グラフにすることができる．例えば，データ出力を file1.data に50こずつの固まりでいくつか書き出したとき，そのデータから立体プロットを作るには，例えば，次のように実行する．
!!file1.data
t = ReadList["file1.data", 
{Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, 
Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, 
Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, 
Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, 
Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number, Number}]
ListPlot3D[t, ViewPoint -> {4, 4, 3}, Shading -> False, Boxed -> 
      False, Ticks -> {None, None, Automatic}, AxesLabel -> {x, time, " 
      volume "}, BoxRatios -> {1, 1, 1}, PlotRange -> {0.0, 5.0}]
Mathematicaは，「TeXで書き出し保存」すると，自動的にepsファイルが作成される．
Linux/Macintosh 環境
計算したばかりのデータをcheckするのであれば，gnuplot が便利．研究室の一部のマシンにはインストール済み．
マニュアルは，ここが詳しい．
ちなみに，他のマシンでgnuplotを起動して，（X windows環境の）自分のマシン上で結果を見るのであれば，
ssh -X username@machine.ip.address
で「-X」のオプションをつけて，そのマシンにログインし，DISPLAY変数を自分のマシンのIPアドレスをつけて設定すればよい．
setenv DISPLAY 150.xxx.xxx.xxx:0
個人的には，xgraph が便利．研究室の一部のマシンにはインストール済み．すでにサポートが終了しているが，興味がある人は，ここを参照のこと．
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LaTeX

LaTeXは，ワープロソフトの1種である．数式が自由に描け，論文形式の文章を作成するのに非常に便利である．当ゼミでは，卒論やレポートは，LaTeXで仕上げ，提出してもらうので，利用方法に習熟すること．
IS科2年生（2006年前期）の授業「プログラミング環境」では，LaTeXの概略を説明した．配布したプリントは latex_sample.pdf，そのソースファイルは latex_sample.tex である．こちらも参照のこと．
LaTeXのインストール
LaTeXは無料で手に入る．最近では必要なものがすべて1つのパッケージになっているものもあり，とても便利になった．ゼミ室のPCにはすべてインストールされている．
TurboLinuxユーザは，すでに標準でlatexがインストールされているので，そのまま利用できる．
FedoraCore Linuxユーザは，追加インストールが必要．名古屋大松原氏のページ
Windowsユーザは，ダウンロードに関する全般的な説明を「TeXをwindowsマシンにインストール」で理解した後，ここから「誰にでもインストール出来るTeX」インストーラをダウンロードし，自宅のマシンにインストールせよ．
Macintoshユーザは，ここから「pTeX package ダウンロード」インストーラをダウンロードし，自宅のマシンにインストールせよ．エディタとしては，JTeXが便利．
（上記サイトは閉鎖された模様．ここかここから．
LaTeXの利用方法の流れ
大雑把にいうと，LaTeXは，文章作成のソースコードを書くようなものである．sample.tex というファイルを作成し，それを platex コマンドでコンパイルする．エラーがなければ，dvi ファイルが生成される．dviファイルをそのまま見て確認しても良いし，それをpdfファイルにして確認・印刷することになる．
Turbo Linuxユーザ（研究室）は，ターミナルで，
platex sample.tex
dvipdfmx pp.dvi
acroread pp.pdf
ただし，Xwindowsがそのまま動くためには，tcsh にするのがよい．ファイルの文字コードは sjis，改行コードはLFが良い．
Redhat Linuxユーザ（演習室）は，ターミナルで，
platex   sample.tex
pxdvi    sample.dvi
dvipdfm  sample.dvi
acroread sample.pdf
Windowsユーザは，ターミナルで，
platex sample.tex
dvipdfm sample.dvi
Macintoshユーザは，ターミナルで，
platex sample.tex
dvipdfmx sample.dvi
LaTeXでの文章の作成
レポートを作成するファイルのサンプルを format_report1.tex として準備したので，参考にして欲しい．数式を書くためのコマンドなどは，本を参照してもらってもよいし，インターネットで，
http://keizai.xrea.jp/latex/
http://www.topstudio.co.jp/‾kmuto/latex/
http://www002.upp.so-net.ne.jp/latex/
などを参照すると良いだろう．
documentclassで始まるのが，LaTeX2eという新しいversionのもの．documentstyleで始まるのがLaTeX2.09という古いversionのものである．上位互換であるので，documentstyleで書いてあってもコンパイルは可能である．しかし，webでは両者の情報が混在しているので注意が必要．例えば，図を読み込むときには，以前使えたepsf.styパッケージが，LaTeX2eでは使えなくなっている．（下記参照）
LaTeXでの文章の作成（２）
上記のファイルで，latexの概念に慣れたら，たとえば，プレゼンテーション用にA4横に原稿を用意したpdfファイル， slide_sample.pdfを見てみよう．このpdfの原稿は，slide_sample.tar.gzとしてダウンロードできるので，解読していろいろ技を盗んでほしい．
ちなみに，.tar.gzは，tarでまとめて，gzipで圧縮してあることを示しているので，ダウンロードしたら，
gunzip slide_sample.tar.gz
tar -xvf slide_sample.tar
とする必要がある．
図の入れ方について．
まず，図は，epsフォーマットで用意する．そして， texファイルと同じフォルダに，figure1.eps figure2.eps を用意する．
ファイルの初めに，epsf宣言をする．いろいろ方法はあるようだ．webで情報収集して研究しよう．
LaTeX 2.09 の documentstyle に戻す方法（古い）
ファイル先頭の documentclass のところを
¥documentstyle[11pt,epsf]{jarticle}
と書き出しを変えて，図を入れるところで，
¥begin{figure}[btp]
 ¥setlength{¥unitlength}{1cm}
 ¥begin{picture}(12,5) %  横8cm　縦3cmのスペースを取る
  ¥put(0,0){¥epsfxsize=5.0cm ¥epsffile{figure1.eps} }　%位置座標(0,0)に図figure1.epsを横5cmの大きさで貼る
  ¥put(6,0){¥epsfxsize=5.0cm ¥epsffile{figure2.eps} }　%位置座標(6,0)に図figure2.epsを横5cmの大きさで貼る
 ¥end{picture}
 ¥caption{図の説明文はここ}
¥end{figure}
LaTeX 2eでの記法．ファイル先頭の documentclass の直後に
¥usepackage[dvips]{graphicx}
のプリアンブルを書く．図を入れるところで，
¥begin{figure}[btp]
  ¥begin{center}
    ¥includegraphics[width=90mm,clip,keepaspectratio]{figure1.eps}
    ¥label{fig:fig1-1}
  ¥end{center}
 ¥caption{図の説明文はここ}
¥end{figure}
LaTeX 2eで，LaTeX2.09の記法をそのまま用いる方法．ファイル先頭の documentclass の直後に
¥usepackage{epsfig}
¥let¥epsfile=¥epsfig 
のプリアンブルを書く．図を入れるところは，LaTeX 2.09と同じ．
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html
htmlファイルの作成について
世の中，たくさんのwebページ作成ソフトがあるが，html文法の基礎を知っているだけで，テキストエディタを使って，それなりのページを作成することができる．事実，私は，すべてのページをhtmlで直に記載している．
基本事項は，IS科2年生の授業「プログラミング環境」で用意したプリント(pdf)も参考に．
ブラウザで，「ソースファイル」を見れば，そのページに，実際何が書かれているのかを研究することができる．画像などの置き方，ウェブ全体のデザインに統一感を出すためのスタイルシート，閲覧者の要求に応じて動作させるJavaScriptなど，興味があれば，どんどん習得して欲しい．
htmlファイルの公開について
研究室のLinuxマシンは，httpd/sshd を起動しており，学内からは，ssh/sftpでのアクセスも可能である．従って自分のホームディレクトリにpublic_htmlディレクトリを作成し，そこにhtmlファイルを置けば，他のマシンのブラウザからも閲覧可能になる．以下，手順を記しておく．
Linuxマシンのアカウントを管理者に頼んで作成してもらう．
自分のホームディレクトリにpublic_htmlディレクトリを作成し，アクセス権を755にする．
 mkdir public_html
 chmod 755 public_html
htmlファイルを作り、public_htmlディレクトリに、htmlファイルを置く（例えば，shinkaiが自分のpublic_htmlの下にtest.htmlを置いたとする）
研究室内のWindows/Macintosh/Linux 機のブラウザで、URLとして，例えば， http://null/‾shinkai/test.html あるいは http://xxx.xxx.xxx.11/‾shinkai/index.html とする。（xxxは，正しいIPアドレスを入れる．webでは，IPアドレスを公開しないので，研究室にて確かめること．）
Linuxのnullマシン自身で確認するときには，http://localhost/
この方法でブラウザに表示されないときは，マシン null の httpd が起動していないことが考えられる． Linuxの設定に記載したように，null のマシンに root でログインし，「コントロールセンター」の「システム管理」で，「サービス設定」の「httpd」を「実行」にする. これでも
JavaScriptについて
JavaScriptを使うと， webページを作成するときに，マウスの動きに連動して表示を変えたり，ちょっとした計算をさせたりするミニプログラムを埋め込むことができる．例えば電卓をつくるとこうなる．文法は，本を参照してもらってもよいし，インターネットでも解説が見つけられる．例えば，
http://www.openspc2.org/reibun/javascript/
http://www.sumnet.ne.jp/domp/jsbs/
http://www.ueda.info.waseda.ac.jp/‾gaku/js/
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wiki

wikiクローンについて
誰でも執筆できる百科事典ウィキペディアを，レポートに使った諸君もいることだろう．逆に，執筆したことはあるだろうか．
wikiで開発された，多人数での共同web開発型のソフトは，コンテンツ管理システムとかコラボレーションソフトとかいうらしい．各自で調べた知識を後世に役立てるため，知識のデータベース化を進めていきたい．そこで，世の中に出回っているwikiのクローンソフトから，pukiwikiを選び，研究室内でローカルに運用しようと考えている．

現在，Macintoshを使ったpukiwiki環境の構築が成功．Turbolinuxでは php の設定に手間取っている．サポートに問い合わせたところ，Turbolinux Fujiではサポート外だそうだ．Turbolinux Serverを買え，ということらしい．
Macへのインストールと設定方法についての真貝の覚え書きはここ．

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