C言語 偏差値を求める問題

Question

C言語　偏差値を求める問題

0-10点の間でランダムに点数を発生させて平均値、最高値、標準偏差を求め、点数をソートして表示させるプログラムをc言語で作っています。

エラーメッセージは出ていないのですが、偏差値を正しく出力できません。
原因を教えていただきたいです。よろしくお願いします。

発生している問題・エラーメッセージ

3点　4点　10点　の偏差値がほぼ等しくなってしまうなど、正しく表示することができません。

実行結果


score,standard score
2    32.679492
3    55.772837
4    55.772879
10    55.774792
max: 10
ave: 4.750000

該当のソースコード

偏差値を求める関数　calc_deviation_score()

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

void set_array_rand(int n, int* score);
int find_max_in_array(int n, int* score);
double calc_ave(int n, int* score);
int calc_sum(int n, int* score);
void swap(int *a, int *b);
void bubble_sort(int n, int *score);
void print_array(int n, int* a);
double calc_deviation_score(int n, int* score, int ten);

#define N 4

int main(void)
{
  int i, id, max ;
  int score[N];
  double ave;

  printf("score,standard score \n");


  set_array_rand(N, score);
  bubble_sort(N, score);    /* sort here */
  print_array(N, score);


  id = find_max_in_array(N, score);
  max = score[id];
  ave = calc_ave(N, score);
  printf("max: %d \n", max);
  printf("ave: %f \n", ave);

}


/*random score */
void set_array_rand(int n, int* score)
{
  int i;
  srand((unsigned int)time(NULL));
  for (i = 0; i < n; i++)
  {
    score[i] = rand() % 11;
  }
}

/* deviation_score */
double calc_deviation_score(int n, int* score, int ten)
{
  int i;
  double hensa;
  double hensa2_array[N];
  double hensati;

  double hensa2_ave;
  double hensa2_sum = 0;


  for (i = 0; i < n; i++)
  {
    hensa = score[i] - calc_ave(N, score);
    hensa2_array[i] = hensa * hensa;
  }


  for(i = 0; i <= n-1 ; i++){
    hensa2_sum = hensa2_sum + hensa2_array[i];
  }
  hensa2_ave = (double)hensa2_sum / n;


  hensati = (( ten - calc_ave(N, score) ) / sqrt(hensa2_ave)) * 10 + 50;

  return hensati;
}



/* print_array */
void print_array(int n, int* a)
{
  int i;
  int score[N];
  for (i = 0; i < n; i++){
    printf("%d    ", a[i]);
    printf("%f", calc_deviation_score(N, score, score[i]));
    printf("\n");
  }

}


/* max */
int find_max_in_array(int n, int* score)
{
  int id = 0;
  int max = score[0];
  int i;
  for (i = 1; i < n ; i++) {
    if (score[i] > max  ) {
      id =i ;
      max = score[id];
    }
  }
  return id;
}



/* average */
double calc_ave(int n, int* score)
{
  int i;
  int sum_score = 0;
  double ave_score;

  for(i = 0; i <= n-1 ; i++){
    sum_score = sum_score + score[i];
  }
  ave_score = (double)sum_score / n;
  return ave_score;
}


/* swap */
void swap(int *a, int *b)
{
  int c;
  c = *b;
  *b = *a;
  *a = c;
}


/* sort */
void bubble_sort(int n, int *score)
{
  int i, j;
  for (i = n-1; i >  0; i-- ){
    for (j = 0; j < i; j++ ){
      if (score[j] > score[j+1])
        swap(&score[j] , &score[j+1]);
    }
  }
}

試したこと

点数の配列をランダムではなく自分で指定する方法のプログラムを作ったところ正しい偏差値が表示されたので、偏差値を求める関数calc_deviation_score() とその中で呼び出す関数　calc_ave() の式自体には問題はないかと思われます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define N 5

double calc_deviation_score(int n, int* score, int ten);
double calc_ave(int n, int* score);


int main(void)
{
  int i;
  int score[5];

  score[0] = 1;
  score[1] = 4;
  score[2] = 5;
  score[3] = 8;
  score[4] = 8;

  for (i = 0; i < 5; i++){
    printf("%d   ", score[i]);
    printf("%f", calc_deviation_score(N, score, score[i]));
    printf("\n");
  }

  return 0;
}



/* deviation_score */
double calc_deviation_score(int n, int* score, int ten)
{
  int i;
  double hensa;
  double hensa2_array[N];
  double hensati;

  double hensa2_ave;
  double hensa2_sum = 0;


  for (i = 0; i < n; i++)
  {
    hensa = score[i] - calc_ave(N, score);
    hensa2_array[i] = hensa * hensa;
  }


  for(i = 0; i <= n-1 ; i++){
    hensa2_sum = hensa2_sum + hensa2_array[i];
  }
  hensa2_ave = (double)hensa2_sum / n;


  hensati = (( ten - calc_ave(N, score) ) / sqrt(hensa2_ave)) * 10 + 50;

  return hensati;
}


/* average */
double calc_ave(int n, int* score)
{
  int i;
  int sum_score = 0;
  double ave_score;

  for(i = 0; i <= n-1 ; i++){
    sum_score = sum_score + score[i];
  }
  ave_score = (double)sum_score / n;
  return ave_score;
}

実行結果は以下の通りです。
（点数　標準偏差　の順に表示しています。）

1   34.079941
4   45.451412
5   49.241902
8   60.613373
8   60.613373

同様にscore[1]=8 score[3]=4 などscoreの順番を入れ替えて宣言してからバブルソートの関数をかませても同様の結果が得られました。

点数をランダムで作るアルゴリズムが原因でおかしくなってしまったのでしょうか。

補足情報

はじめは[点数][偏差値]の二次元配列を作ることを考えたのですが、まだ授業でポインタについて詳しくやっておらずほかの関数で呼び出す方法が難しそうだったため上のようなやり方で行いました。

Answer 1

print_array()関数が間違っています。
未初期化のローカル変数score[i]がprintf()関数に渡されてますよ。
※標準偏差の結果が正しいかどうかは分かりません。

Comments

[mikan_555]

ご回答ありがとうございます。
頂いたコメントをもとに　print_array()関数を直してみて実行したところ、それらしい値が得られました。下の記述で初期化できているのでしょうか？？　もし直したほうが良い記述があれば今後の勉強のためアドバイスを頂けたら幸いです。

/* print_array */
void print_array(int n, int* a)
{
int i;
int ten = 0;

for (i = 0; i < n; i++){
printf("%d ", a[i]);
ten = a[i];
printf("%f", calc_deviation_score(N, a, ten));
printf("\n");
}

}

[TaroToyotomi]

修正後のコードで問題ないと思います。
あとは、間違いではないですがcalc_deviation_score()関数の中で何回もcalc_ave()を呼び出していますよね。これは無駄だと思います。平均値の計算は１回やれば十分ですよね。

[mikan_555]

ご指摘ありがとうございます！プログラムを改良して無事完成させることができました。

最近c言語を始めたばかりでポインタや初期化などは以前扱っていた言語(python)ではあまり気にしていなかった部分だったので、自分では間違いに気づけなかったため本当に助かりました。ありがとうございました！

Answer 2

回答ではありませんが、、、

偏差値ってなんでしたっけ?
確か、点数の分布が正規分布になる場合に意味を持つものでなかったでしょうか?
そうすると、0..10 の乱数を点数として場合、標準偏差が定義できるのでしょうか?
点数を事前に用意した場合、偏った分布になるので、それらしい結果が得られると思います。

Comments

[mikan_555]

コメントありがとうございます。
偏差値は平均点を50としたときに自分の点がどのくらいの値になるかで定義の式があるみたいです。
調べてでてきた式をそのまま使いましたがおそらく正規分布じゃなくても値自体は出せるようです。
ただ、今回は乱数を用いて点数を生成したため、値を出しただけでおっしゃる通り出力した偏差値自体から何か推測できるなどの統計学的な意味は持たないと思います。

[episteme]

正規分布する乱数食わせてみればいいよ。単純にはＮ個の一様乱数の平均を取ればNを大きくすると正規分布する。

[pepperleaf]

確かに、正規分布する乱数を食わしてみれば、良いですね。

なお、計算式のみは、ざっと見た限り、そんなもんて感じでした。
平均を取って、それぞれの点数と平均の差の二乗。
(ただ、毎回、平均の計算してるのは無駄っぽいですが)

そういう意味では、計算は合っている? (他にも問題はあるとの事ですが)

[mikan_555]

正規分布する乱数を生成する方法があるのですね。（実を言うと今回作成した乱数発生の関数は授業時に与えられたサンプルの数値を少しいじっただけで仕組みはあまり理解できていないのが現状です）

平均値の関数の呼び出しについてご指摘ありがとうございます。今までは動けばいいかなと思って気にしたことがあまりなかったのですがやはり今後長いプログラムを書くようになることを考えると同じ記述を何度も書くのはよくないですよね、、、

まだまだ勉強不足だなと実感いたしました。　正規分布する乱数についても調べてみようと思います。ありがとうございます。