プログラムの改善

Question

###前提・実現したいこと
C言語で数値計算のプログラムを書きました。
効率が悪いところや、他の書き方がありましたら、アドバイスしていただけると助かります。

###該当のソースコード

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

double rh=1.;
double w;
int main(){

while (rh <= 3){
if (0<=rh && rh<=1){
w = 1.-3.*pow(rh,2)/2.+3.*pow(rh,3)/4.;
}
else if(1<=rh && rh<=2){
w = pow((2-rh),3)/4.;
}
else{
w=0;
}
printf("%f %f\n",rh,w);
rh += 0.1;
}
return 0;
}

###発生している問題・エラーメッセージ

問題はありませんが、上記のプログラム以外でも良い書き方があれば教えていただきたいです。

###試したこと
現在勉強中で他の書き方も試していますが、何か良い方法があればアドバイスいただきたいです。

Comments

[swordone]

そもそも何をしようとしているかもわからないのに、アドバイスも何も無いと思いますが。

[fuzzball]

関係のないタグを付けないで下さい。

[ttyp03]

C言語以外のタグをつけているのにはどういった意図があるのですか？

[takito]

他サイトで同じ質問が。どうやらタグの言語でそれぞれにコードを見てみたいようですね？どのような学習のためかわかりませんが、Java,C++,FORTRANでのご自身のコードも載て具体的な理由や意図を書かれた方が、適切な回答やアドバイスを得られると思いますよ。

[swordone]

編集前の質問を見ると、JavaとかFORTRANでのコードを教えてくれって言うないようになってるんですよね。だからタグがその辺りのものがついたままになっている。
この質問に切り替えた以上、関係ないタグは外すべきです。

[mikann_]

申し訳ありません。不適切なタグを付けていました。訂正いたしました。ご意見ありがとうございます。

Answer 1

• インデントされていない。
• rhとwがグローバル変数である必要性がない。変数のスコープは最小限にすべき。
• ある値からある値までを数ステップずつ刻むならfor文の方がわかりやすい。
• たかが二乗、三乗にpow()は不要。普通に掛けた方が速くなる。
• 計算部分は関数に分けるべき。インライン関数にすれば速度も落ちない。
• 1.でdoubleで表現すると1と見分けが付きにくい。1.0とすべき。
• そもそも自動昇格されるのだから、浮動小数点数のリテラルにする意味はない。
• 条件分岐が冗長。0≦rh≦1, 1≦rh≦2, 他 よりも、rh<0, rh≦1, rh≦2, 他 の方が比較回数が1回減る。
• 3. * pow(rh, 2) / 2.とするより 1.5 * pow(rh, 2)なのでは。最適化で同じにはなりそうだけど。
• C言語ではint main(void)かint main(int argc, char* argv[])である。C言語では(void)と()は意味が異なる。
• C言語とありながら、タグにはJava、C++、FORTRANとあるが、他の言語でも良いと言うことか？

#include <stdio.h>

static inline double calc(double x)
{
	if (x < 0) {
		return 0;
	} else if (x <= 1) {
		return 1 - 1.5 * x * x + 0.75 * x * x * x;
	} else if (x <= 2) {
		double y = 2 - x;
		return y * y * y / 4;
	} else {
		return 0;
	}
}

int main(void)
{
	for (double rh = 1; rh <= 3; rh += 0.1)
		printf("%f %f\n", rh, calc(rh));
	return 0;
}

Comments

[yuba]

0.1刻みを表現するところは、katoyさんのやっておられるように直前で10で割るやり方が精度上の問題を排除できて良いかと思います。

Answer 2

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

double func(double rh) {
  double ans = 0;
  if (0.0 <= rh && rh <= 1.0) {
    ans = 1.0 - 3.0 * pow(rh, 2) / 2.0 + 3.0 * pow(rh, 3) / 4.0;
  }
  else if (1.0 < rh && rh <= 2.0) {
    ans = pow((2.0 - rh), 3) / 4.0;
  } else {
    ans = 0;
  }
  return ans;
}

int main(void) {
  // [1.0 ... 3.0] の間の値を 0.1 刻みで変化させていく
  for (int i = 10; i <= 30; i++) {
    double rh = i / 10.0;
    printf("%f %f\n", rh, func(rh));
  }
  return 0;
}

主な変更点：
＊ 値の計算部分を関数として独立させた。
＊ rh を 0.1 刻みで変化させるループを while から for に変更した。
＊ rh += 0.1 は計算誤差が累積していく可能性があるので、
ループ制御変数を整数にして、その整数から rh を求めるようにした。
＊ double の数値は 1. でなく 1.0 のように記述するようにした。
＊ 適宜 SPACE を挿入して読みやすくした。

Comments

[yuba]

効率を求められているので、powはやはり、raccyさん、matobaaさんのやっておられるように乗算に開いた方がよさそうです。
http://homepage1.nifty.com/herumi/adv/adv43.html#004
3桁ほど遅いので。

[katoy]

参考として、double での足し算をたくさん繰り返すと計算誤差が累積されてくる例を示します。
```c
#include <stdio.h>
int main(void) {
double r = 10.0;
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
r += 0.000001;
}
printf("%.16f\n", r);
return 0;
}
```
実行例：
```
$ gcc x.c
$ ./a.out
10.0999999999251600
```
11.0 ピッタリにはなりません。

Answer 3

インデントもなければコメントもない。
なにやってんのか/なにをもとめているのかわからん。
ウチの新人がこんなコード書いてきたら窓から投げ捨てる。

Answer 4

#include <stdio.h>

static inline double w(double rh) {
  return (rh<=0) ? 0 :
         (rh<=1) ? 1.0 - (3.0 * rh * rh / 2.0) + (3.0 * rh * rh * rh / 4.0) :
         (rh<=2) ? (2.0-rh) * (2.0-rh) * (2.0-rh) / 4.0 :
         0;
}

int main(void) {
  for(double rh=1.0; rh<=3.0; rh+=0.1) {
    printf("%f %f\n",rh,w(rh));
  }
  return 0;
}

主な変更点:

• 値の計算部分を関数wとして独立させて可読性を上げた。
• ループを while から for に変更し、ループに関する仕様をfor文に集めて可読性を上げた。
• double の数値は 1. でなく 1.0 のように記述するようにして可読性を上げた。
• 適宜 SPACE を挿入して可読性を上げた。
• 三項演算子を使って可読性を上げた。三項演算子かわいい。
• pow を開いた。math.h を捨てた。