カテゴリー: Python3数値計算

　なかなか気候が安定しないまま冬至になってしまった。北日本では平年並みの寒さだが，寒気が関東周辺で止まっているらしく，東海地方は冬という実感が，特に日中は感じないほどポカポカしている。今週ようやくグッと冷え込むようだが，インフルエンザも急激に流行しそうである。一応，予防注射は行ったが，ワクチン効果があるうちに流行がさってくれることを祈るのみ。

　先週は年明けまでの一仕事を模索する毎日であったが，何とか目標が見つかったので，この年末年始に頑張ってみることにする。神さんがご実家に張り付くので，ワシは正月，自作の旨煮と雑煮汁と共にひとり者生活を送ることになったので，プログラミング三昧の有意義な三ヶ日を過ごす予定なのである。予定通り進むかどうかは分からねど，仕事納め後に早速取り組むことにしよう。どうなりますことやら。

　つーことで，年末年始の一仕事前にPython数値計算入門をに区切りをつけねばならぬ。何とかスクリプトは無理やり突っ込んだものの，古いテキストに張り込んだだけではどうにも納まりが悪い。とはいえ，高度なSciPyのルーチンのオプションまで全部解説することなぞスペース的に無理であるから，多少不自然でも凸凹を平滑化するよう努力するしかない。予定では２５日（水）までは悪あがきして，先方に送りつける予定。ODEの境界値問題とPDEについては年明け，２月から３月にかけてシコシコやりまする。暫しお待ちを。

　2019年の締めくくりをすべく，今週の仕事納めまで頑張って駆け抜けましょうぞ。自宅用の老眼鏡を作ったので，快適に仕事できるようになってありがたし。この日記の執筆もラクチンである。どーも目がチラつくと思ったら，眼鏡のせいであった。これからは還暦まで毎年のようにレンズ交換ぐらいはやらなきゃいかんのかのう。あー年寄りくさっ！

　神さんが出たので，今度はワシが風呂入って寝ます。

　北日本では平年並みの冬になったようだが，関東より南では生暖かい空気が残っているようで，朝晩はそれなりに寒いが，日中はヒートテックを邪険にしたいほどの陽気になる。ガッツリ寒くて雪が舞ってしまうほどになると入試に差し障りあって困ってしまうが，暖かい分にはまだマシではある。年末まではこの状況が続きそうなので，今年の年の瀬は，本学的には穏やかに過ごせると期待できるかな。

　Python数値計算テキスト，代数方程式のところは下記の通りなので，

本日の成果: mpmathに多項式乗算がないので実装→多倍長精度多項式生成→mpmathのroots関数が使い物にならないことを確認(DKA法なので無理もない)→Companion行列作って高精度な近似解を導出できることを確認→代数方程式の章の実装完了。次は疎行列かな。

— Tomonori Kouya (@tkouya) December 11, 2019

予定通り，連立一次方程式用の反復法と，べき乗法，逆べき乗法の実装は終えた。チミっと調べてみたらLagrange補間もNumPyに既にあったので，既に作ってあるNewton補間と合わせて提示し，微積分はAutogradとNumPyのintegrateを紹介，ODEとPDE絡みについては一応埋めたので，年明けにどこまでできるか頑張ってみる・・・ということで年内のノルマはなんとかなるかなと。記述は荒っぽいので，２月以降はご意見聞きながら修正ということになるかなぁと。今後ともよろしくお願い致します。

　ここでも紹介したことのあるヤンデレマンガの著者が更新していたラブラブな４コマエッセイ漫画のサイト，記事更新が1年以上に渡って停止されており，どうしたのかなと訝っていたら，旦那側のblogからバツイチになったという報告があり，しみじみ中年男のひとり者マンガが更新されるようになった。奥様側は既に子供を連れて独り立ちされてしまったそうで，ワシとしては旦那より奥様の方の消息が気になるのだが，中年男の愚痴も嫌いではないのでTwitterrをフォローして日々読んでいる。自分もひとり者の頃を思い出してみると，夏より冬の方が独り身が寂しくなってくるし，年末年始は特にそれを強く感じるイベントが集中するので，まずはこの時期をやり過ごす術を身につけて欲しいと，ネット越しに応援している。ま，耐えられなくなったら婚活すればいいのである。バツイチに対して世間はかなり優しいのであるからして。

　つーことで，まだ今年の総括を書く段階には至っておらず，再来週の仕事納めまで頑張ります。今日は味噌ラーメン食って滋養つけることに汁。

　次年度の「数値解析１」のテキストを新たに作る予定なので，「まえがき」っぽいものを書いてみた。ろくすっぽ書いてもいないくせに完成稿を目の前にしたかのような文章を書くのは自分にプレッシャーをかけるためである。年内には下書き終了，完成は来年2月の予定だが，さてどうなることやら。

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　本書はPython 3のNumPyおよびSciPyを利用することを前提に，数値計算の基本を解説したテキストである。浮動小数点演算の基礎から，偏微分方程式の数値解法まで，Pythonスクリプトを動かしながら理解するというコンセプトで執筆したつもりだが，果たしてその目的が達成できているかどうか，その判断は読者に委ねたい。
　ベースとなっているのは「ソフトウェアとしての数値計算」(https://na-inet.jp/nasoft/)で，2009年までに積み上げてきた講義資料に基づく公開Web教材である。完成以来10年経つと，さすがに記述が古びてくるので，書き足すなり書き直すなりする必要を感じていたところ，奇特な方から「Python本を書きませんか？」というお誘いがあり，自分としても近年最も勢いのある動的言語を本格的に使ってみたい欲求があったので，ホイホイと誘いに乗って古い講義ノートの虫干し作業がてら，書き出し始めたのである。
　実は著者の勤めている大学ではMATLABという，高価だが信頼性の高い数値計算ソフトウェアのサイトライセンスを導入しており，ここ数年はExcelとMATLABを使いながら講義を行っていた。しかし，MATLABのライセンスは卒業すると消滅してしまう。何より，高価なソフトウェアの癖に更に銭を取られる有料パッケージが存在していたりするのが気にくわない。Pythonならば基本，著名なパッケージは無料で使える。これは大きい。
　何より，PythonではDeep Learning用のTensorFlowやPyTorchすら無料で使えるのだし，これらの下支えとしてNumPyやSciPy，Autograd等の基本数値計算パッケージが存在している。今の時代向きの「ソフトウェアとしての数値計算」はこれらの基本数値計算パッケージを前提として語るべきであろう。
　ということで書き出したのはいいのだが，内容的に古い所があり過ぎて，全面改稿したりバッサリ削除した章が続出し，当初の予定通りにはなかなか進まなかった。著者の個人的な事情もあり，遅れに遅れて何とか次年度のテキスト印刷期限に間に合ったという次第である。それでも，不慣れな言語に四苦八苦しながら，良く出来た数値計算パッケージと戯れるのは楽しい作業であり，関数を呼び出すだけで面倒な処理がスイスイできるようになったのを体験するにつけ，時代は進んでいるなぁと，スクラッチから自分の数値計算ライブラリを構築してきた年寄としては感慨深い。その分，数値計算の初心者にとっては敷居が高いと感じるかもしれないが，折角先人が積み上げてきたソフトウェアの上に立つことができている状況を楽しむためには，その高みに親しむことも必要であると，あえて手加減せずに具体的な問題を提示してみたのである。実際に動かせるスクリプトを目の前に突き出しているのだから，大いにチャレンジして頂きたいものである。

　富士山初冠雪以来，定番的な姿が定着したようだ。ようやく，秋らしい気温になり，朝晩は厚手の上着がないと寒さを感じる。

　本日は土日の出勤日の振替休日につき，久々に東京をブラブラしてくるのである。時間に余裕のあるプライベートなお出かけには，旅費節約のため，高速バスを利用する。JRの普通電車を乗り継いでも料金も時間も大差ないのだが，高速バスなら，途中，足柄SAで休憩する以外はノンストップで，ぐっすり寝られるのがよろしい。こういう富士山のベストショットも狙えるのがまたよろしい。

　午前11時過ぎにバスタ新宿に到着。末廣亭でいの一番から昼席を聞く。今日のトリ，林家木久扇師匠を目当てに来たのである。

　昭和こいる師匠がピンで出ていたのを聞けたのがラッキーであった。お目当ても相変わらずの彦六師匠ネタで爆笑させていたのはさすが。今日のバージョンは談志モノマネが多く混入していたが，こういう声色をさせたら立川流の誰よりもうまいんじゃないのかな。

　昼席がハネたら，情報処理学会の編集委員会に出席。生出席したのは6名，スカイプ参加10名であった。次年度からこのビルが大規模修繕に入るそうで，そうなったときの会議場所の確保が心配とのこと。金満大学のサテライトキャンパスか，都内の大学でも借りれるといいんだけど。しかし情報処理学会の事務局はどこに移転するのやら。以前は田町にあったハズで，あれは東芝だかNECだかの好意によるものだったのかしらん？

　会議終了後，秋葉ヨドバシを散策してUSB Type-Cケーブルを一本購入。行きの高速バスにはUSB Type-Aのコネクタしかなく，スマホはいいのだが，Note PCの充電ができなかったのである。ということで購入したのだが，帰りのバスには普通の電源コンセントが備えられていて，このUSBケーブルの出番がなかった。世の中そーゆーモンである。

　帰りの足柄SA，めっきり寒くなって吐く息が白くなった。このあたりも雪の季節が近づいているのであろうなぁ。

　さて，Python3本であるが，無理矢理でも今年前期に作ったスクリプトをぶっ込んでいこうと作業したものの，創刊単位はいきそうにない。つか，ベースとなっているワシのテキストの記述が，スクリプトにそぐわないところが多く，かなり書き直しが必要だなぁということが改めて分かった。
　つーことで，前半4章分については何とかなりそうであるが，それ以降は，スクリプトに即しての解説に改める必要がある。また，アルゴリズムをそのままスクリプト化しているところはいいとして，NumPyやSciPyの関数をそのまま使っているところはどうするか。チと思案のしどころである。とりあえずのリミットは年内，手直しが年明けといったところか。まずは身内用のテキストとして仕上げてしまう所存。しばしおまち下さい（こればっか）。

　・・・と書き終えたところで清水ICを越えた。20分遅れで静岡駅到着らしい。帰ったらさっさと寝て明日に備えます。