比較実験

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比較実験

あるプログラムの性能を評価しただけでは、そのプログラムがよいプログラムかどうかはわからない。「よい」とは「よりよい」という意味であり、相対的な評価である。

あるプログラムがよいとは別のプログラムと比較してよりよいということしか言えない。このような明確な結論を得るためには２つの実験対象を比較する必要がある。このような実験を比較実験という。

実験１　プログラムの比較

元のプログラム（付録A）と改良されたプログラム（付録B）を比較せよ。プログラムの文面だけでなく実行時間も比較すること。

傾向分析

１つのプログラムを測定するだけでは点をプロットしただけだが、２つのプログラムを測定すると点を２つに増やすことができる。２つの点は線となる。すなわち変化の傾向を知ることができる。さらに３つ、４つと点を増やすにしたがって変化はより明確になってくる。これは科学的方法の帰納的推論である。

あるプログラムがパラメータに応じて異なる振る舞いをする場合、パラメータを連続して変化させると振る舞いの変化を明確にすることができる。

比較実験を行うときには、比較したい項目だけを変化させる。一度に複数の項目を変化させると変化の原因を特定することができなくなってしまう。

実験２　Nに対する実行時間の変化

サンプルプログラム（付録C）のパラメータNを変化させ、実行時間の変化を調べよ。

また、対数グラフを作成し、その傾向について考察せよ。

本日の内容をレポートR3として提出せよ。このレポートはすぐに採点せず、次回の実験で使用する。

付録A　元のプログラム

#include <stdio.h>

void main() { int x, a, b, c, d;

scanf("%d", &x);

for(a=0; a<=x; a=a+1)

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for(b=a; b<=x; b=b+1) for(c=b; c<=x; c=c+1)

for(d=c; d<=x; d=d+1) if (a*a+b*b+c*c+d*d == x)

printf("%d^2+%d^2+%d^2+%d^2=%d\n",a, b, c, d, x);

}

付録B　改良されたプログラム

#include <stdio.h>

void main() { int x, a, b, c, d;

scanf("%d", &x);

for(a=0; a*a<=x; a=a+1)

for(b=a; a*a+b*b<=x; b=b+1)

for(c=b; a*a+b*b+c*c<=x; c=c+1)

for(d=c; a*a+b*b+c*c+d*d<=x; d=d+1) if (a*a+b*b+c*c+d*d == x)

printf("%d^2+%d^2+%d^2+%d^2=%d\n",a, b, c, d, x);

}

付録C　素数のプログラム

#include <stdio.h>

#define N 10000

void main() {

int n, k, f, c = 0;

for(n=2; n<=N; n=n+1) { f = 1;

for(k=2; k*k<=n; k=k+1) { if (n % k == 0) {

f = 0;

break;

}

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} if (f) {

c = c + 1;

} }

printf("%d\n", c);

}