Julia超入門｜複合体 - ari23の研究ノート

今回はJulia言語の複合体を扱います🐜

開発環境
解説
- 極座標系
- 複合体
  - クラスを模倣
問題｜点pの移動
おわりに
参考文献

開発環境

開発環境は以下の通りです。

項目	内容
OS	Windows 10 Home 64bit
Julia	1.6.3
Cmder	1.3.14

※Cmderは必須ではありません

解説

複合体の書き方について、スクリプトを見ながら簡単に解説します。以下をpointppolar.jlファイルとしてコピペして、動かしながら確認してください。

＜スクリプト例>

struct Point
    x::Float64
    y::Float64
end

function radial(p::Point)
    r = sqrt(p.x^2 + p.y^2)
end

function angle(p::Point)
    r = atan(p.y / p.x)
    #r = atan(p.y, p.x)  # こちらでもよい
end

function main()
    # xy座標点P
    p = Point(1.0, 1.0)

    # 各フィールドを表示
    println(p.x)
    println(p.y)

    # 原点からの距離を計算
    r = radial(p)
    θ = angle(p)

    # 計算結果を出力
    println(r)
    println(θ)
    println(θ/pi*180)
end

if abspath(PROGRAM_FILE) == @__FILE__
    main()
end

＜出力結果＞

C:\ari23\dev\julia
λ julia pointppolar.jl
1.0
1.0
1.4142135623730951
0.7853981633974483
45.0

極座標系

例として直交座標系から極座標系への変換を扱います。まず直交座標系とは、平面上に直交した2本の直線x軸とy軸において、交点または原点からの距離で位置を表現します（(x, y)など）。

一方極座標系とは、始線（x軸）上にある極（原点）からの距離と偏角で位置を表現します（(r, θ)など）。¹

図で表すと以下の通りです。こちらの方がわかりやすいですね。

この直交座標系から極座標系へ変換する式を以下に示します。上の図と見比べながら、式を確認してください。

$\displaystyle \begin{align} \left\{ \begin{array}{l} r &= \sqrt{x^2 + y^2} \\ \theta &= \tan ^{-1} \dfrac{y}{x} \end{array} \right. \end{align}$

複合体

Julia言語での複合体とは、C言語などの構造体と同じで、複数の値（名前付きフィールド）をまとめて管理できる機能または型です。struct文を使って、以下のように定義します。

struct 複合体名
～フィールド～
end

一般に::を使って、フィールドに型注釈を付与します。

定義した複合体は、以下のように宣言することでオブジェクトを作ります。

オブジェクト = 複合体名(フィールド初期値）

ここで、上記スクリプト例を見てみましょう。 x座標とy座標の値をもつPoint型を定義し、初期値(1.0, 1.0)をもつオブジェクトpを生成しています。

そして、この直交座標系にあるpを、極座標系に変換する2つの関数radialとangleを使って計算しています。計算結果も正しいですね。

クラスを模倣

ところで、Julia言語にはJava言語にあるクラスという概念がありません。しかし、前回学習した「引数に型注釈を施す関数」を利用すると、上記のようにクラスを模倣することが可能です。

例として、以下にJavaで書いたPointクラスの一部を示します。上記スクリプト例と比べてみてください。※デバッグしてないので要注意

class Point{
    double x,
    double y,

    pabulic double radial() {
        r = sqrt(this.x^2 + this.y^2)
        return r
        }
}

その他詳細は公式ドキュメントを参照してください。

問題｜点pの移動

Point型のオブジェクト点pを移動させる関数を作成してください。

回答はこちら。

おわりに

Juliaの複合体を簡単にまとめました。

Juliaにはクラスはありませんが、私はC言語から入ったクチなので、実はこの複合体の方がしっくりきます。

以上、参考になれば幸いです(^^)

次はこちら。

参考文献

参考文献は以下の通りです。

Julia Documentation
Julia公式のドキュメントです。英語ですが、とても丁寧に書かれていて、疑問はだいたい解消されるのではと思います。読み応えも十分。
1から始めるJuliaプログラミング
公式ドキュメントの分量があまりに多くて、もう少しまとまったものが欲しいと思って購入しました。基本から応用まで幅広くカバーされつつ、量も丁度良いです。

リンク

このように平面上の極座標系を円座標といいます。↩