名前空間

C++を使用するときに、include文の後に

using namespace std;
と宣言していた。
これは、C++を学び始めた頃に
"おまじないとして宣言しておくこと"
といわれたので何も考えずに宣言していた。
けど、namespaceってなんだ？

名前空間

namespaceは日本語では名前空間と言われている。

じゃーその実態はなんなのか？

簡単にいうと、
(複数のファイルで構成される)プログラムを書いたときに、名前(関数でも変数でも)の衝突を避けるためのもの
と言う事らしい。

coutって何となく使っていたけれど、これはiostreamをincludeしたら使用できる関数。
けれど、ただ
cout << "hogehoge";
では使用できない。
std::cout << "hogehoge";
とする必要がある。これは、iostream内でcoutがstdという名前空間の中で書かれている事が原因である。

いちいちstd::coutと書いていたら面倒なので、そのファイル内ではcoutと書かれたらstd::coutを使用すると宣言していたのが、
using namespace std;

これによって、
cout << "hogehoge";
としても、そのファイル内ではstd::coutの事なのね、とコンパイラーさんは理解してくれる。

TSplineの境界条件の設定の方法

ROOTで点を補間しようと思った時に、点のある区間はスプライン補間で行い、その外は別の関数で補間することを考えた。
その際に、端点でスプラインと任意の関数が滑らかにつながるようにしたい。
このとき、TSplineに境界条件を入れることを考える。
CernのTSpline3の説明を見ると、

TSpline3(const char* title, const TGraph* g, const char* opt = 0, Double_t valbeg = 0, Double_t valend = 0)

となっており、valbegとvalendに端点の１階微分を境界条件として入れてあげれば良さそう。
デフォルトでは0となっているoptを設定しなければならない。
このoptに何を設定するかがわかりづらかった。
どうやらこのページを見ると、optにcharで"b1e1"と入れると、1階微分の境界条件が設定されるようだ。

試しにやってみたのが以下のプログラム(pythonで動かしてみた)。
ここでは、外の点は端から2点をつないだ直線でつなぐことを考えて、境界条件として端から２点の傾きを求めた。

>>> import ROOT as pR
>>> import array
>>> a = array.array("d",[1,2,3,4,5]) 
>>> b = array.array("d",[10,3,7,4,8])
>>> g = pR.TGraph(len(a),a,b)
>>> g.SetMarkerStyle(2)
>>> s = pR.TSpline3("s",g) # 境界条件を設定しないスプライン
>>> s.SetLineColor(2) #赤色
>>> tmp = [pR.Double(),pR.Double(),pR.Double(),pR.Double()]
>>> # 左端の傾き
>>> g.GetPoint(0,tmp[0],tmp[1]) # 始点
>>> g.GetPoint(1,tmp[2],tmp[3]) # 始点のお隣
>>> derF = (tmp[3]-tmp[1])/(tmp[2]-tmp[0])
>>> # 右端の傾き
>>> g.GetPoint(g.GetN()-2,tmp[0],tmp[1]) # 終点一つ前
>>> g.GetPoint(g.GetN()-1,tmp[2],tmp[3]) # 終点
>>> derE = (tmp[3]-tmp[1])/(tmp[2]-tmp[0])
>>> s2 = pR.TSpline3("s2",g,"b1e1",derF,derE) # 境界条件を設定したスプライン
>>> s2.SetLineColor(3) # 緑色
>>> 
>>> g.Draw("AP")
>>> s.Draw("same")
>>> s2.Draw("same")

gnuplot小技

gnuplotでの小技のまとめ

1, エラーバーの端っこ消す

set bar 0

2, ２つの関数で囲んだ部分をfillする

plot "+" us 1:(f(\$1)):(g(\$1)) with filled curves closed

注意すべきことは、関数f(x), g(x)を括弧でくくること。
そうしないと、undefined value といわれる。

PyROOTを使いこなすためには…？

PyROOTを使ってROOTファイルの解析を行う。

設定方法はGoogleで検索すれば見つかるでしょう…
問題は使い方！そんなに普及していない(?)のか日本語記事がなかなか見つからない！！
ROOT自体を使いこなしている訳ではないので，Python内で何のオブジェクトを使えばいいのかに結構悩んだ。。。

ってことでROOTを使い始めて，というかPyROOTを使い始めて数ヶ月経ったので，新しくROOTファイルを作る方法について重点をおいてまとめてみる。


・PythonにROOTをimport

>>> import PyROOT as pR

・ROOTファイルを開く

>>> # 既存のfileを開く
>>> f_in = pR.TFile("test.root")
>>> # 新しいroot fileを作る
>>> f_new = pR.TFile("output.root","recreate")

・１次元ヒストグラム
TH1を使う。

>>> # 0から1024の間を1024ビンに区切ったヒストグラム
>>> h1 = pR.TH1D("h1","h1",1024,0,1024)
>>> h1.SetBinContent(10,10)  # 10ビン目に10つめる 
>>> h1.Fill(350) # 350ビン目に1つだけつめる。
>>> h1.Draw()    # 描画

以上の操作で以下の図ができる。

・ディレクトリ構造を作る

>>> # カレントディレクトリの表示
>>> f_new.pwd()
output.root:/
>>>
>>>
>>> # ディレクトリ操作
>>> cur_dir = pR.gDirectory
>>> cur_dir.ls()
TFile**  output.root  
 TFile*  output.root   
>>> cur_dir.pwd()
output.root:/
>>>
>>>
>>> # ディレクトリ作成
>>> subdir = f_new.mkdir("subdir")
>>> f_new.ls()
TFile**  output.root  
 TFile*  output.root   
  TDirectoryFile*  subdir subdir  
  KEY: TDirectoryFile subdir;1 subdir
>>>
>>>
>>> # ディレクトリ移動
>>> f_new.cd("subdir")
True
>>> cur_dir.pwd()
output.root:/subdir
>>> f_new.pwd()
output.root:/
>>>
>>>
>>> # subdir 内に平均が512で分散が10となる
>>> # ガウス分布のヒストグラムを作る
>>> h1 = pR.TH1D("h1","h1",1024,0,1024)
>>> for i in range(1000) :
...    h1.Fill(pR.gRandom.Gaus(512,10)
>>> cur_dir.ls()
TDirectoryFile*       subdir subdir
 OBJ: TH1D      h1    h1 : 0 at: 0x7faa9aeec930 
>>>
>>>
>>> # 上位ディレクトリへ移動
>>> f_new.cd("../")
>>> cur_dir.pwd()
output.root:/
>>> f_new.ls()
TFile**         output.root
 TFile*         output.root
  TDirectoryFile*             subdir subdir
   OBJ: TH1D    h1    h1 : 0 at: 0x7faa9aeec930
>>>
>>>
>>> # 平均が512で分散が10となる
>>> # ガウス分布のヒストグラムを作る
>>> h2 = pR.TH1D("h2","h2",1024,0,1024)
>>> for i in range(1000) :
...    h2.Fill(pR.gRandom.Gaus(512,10)
>>> f_new.ls()
TFile**         output.root
 TFile*         output.root
  TDirectoryFile*             subdir subdir
   OBJ: TH1D    h1    h1 : 0 at: 0x7faa9aeec930
  OBJ: TH1D     h2    h2 : 0 at: 0x7faa9e10e730
>>>
>>>
>>> # ヒストグラムを作る
>>> h3 = pR.TH1D("h3","h3",1024,0,1024)
>>> f_new.ls()
TFile**         output.root
 TFile*         output.root
  TDirectoryFile*             subdir subdir
   OBJ: TH1D    h1    h1 : 0 at: 0x7faa9aeec930
  OBJ: TH1D     h2    h2 : 0 at: 0x7faa9e10e730 
  OBJ: TH1D     h3    h3 : 0 at: 0x7faa9dba1ec0
>>>
>>>
>>> # ヒストグラムの削除
>>> h3.Delete()
>>> f_new.ls()
TFile**         output.root
 TFile*         output.root
  TDirectoryFile*             subdir subdir
   OBJ: TH1D    h1    h1 : 0 at: 0x7faa9aeec930
  OBJ: TH1D     h2    h2 : 0 at: 0x7faa9e10e730
>>>
>>>
>>> # ヒストグラムをファイルへ書き込み，閉じる
>>> f_new.Write()
>>> f_new.Close()

てな感じかな。やり方にはいろいろあるだろうけど自分が試してみてできたやり方が上の方法。(なんかみにくいね…)

Pyxplotでグラフを描く！

gnuplotにかわるdraw系のツールないかなと思ったら、Pyxplotというツールを発見！ベクター形式の図もかけるようだ。

早速、homebrewでインストールした。インストールする際に、MacTeXと同時にインストールされたghostscriptを--with-x11オプションをつけてインストールし直せといわれたので、それに従い再インストールした。

使ってみた感想はgnuplotの上位版と言えばいいのかな？

gnuplotとほとんど変わらないコマンドを用いることができるようで、ラベルやタイトルなどには$\LaTeX$のコマンドを用いることができ、きれいに図を描くことができた。

以下に試しに描いてみた図を２つ載せる。

set term png color
set output "test.png"　# 図１　キャプションあり
set xlabel "$x$"
set ylabel "$y$"
plot y=150*sin(x)/x title "$y=\frac{150\sin(x)}{x}$" ,\ 
y=tan(x)/x title "$y=\frac{\tan(x)}{x}$" 
set nokey
set output "test2.png" # 図２　キャプションなし
plot y=150*sin(x)/x title,\
y=tan(x)/x title

図1　キャプションあり

図2　キャプションなし

ちなみにgnuplotで同じグラフを描いてpostscriptで出力すると以下のようになる。(図は画面キャプチャしたもの)

図3　gnuplotによるグラフ

gnuplotのほうが多少かくかくしているように見える。Pyxplotのほうが奇麗な図がかけることがわかった。

参考

Pyxplot Home : http://pyxplot.org.uk/index.html

gnuplotでの縦線

gnuplotで\( x = \mathrm{const.}\)の縦線の入れ方は、

set arrow from x1,y1 to x2,y2 nohead

とすればいい。そうすれば\((x_1,y_1)\)から\((x_2,y_2)\)へ伸びる線が引ける。

<< 例 >>

set xrange[0:8]
set yrange[0:8]
y=4
set arrow 1 from 4,0 to 4,8 nohead
set arrow 2 from 6,2 to 6,6 nohead lc rgb "forest-green" lw 4
plot y

Texworksのタイプセットの編集

TeXを書くときは、TeXworksを用いて書いている。 

TeXに画像を貼付けようとしたときにxbb fileがないと

!LaTeX Error: `foo.xbb' not found. Use -shell-escape option to generate automatically.

というエラーを出され困ってしまうことが多々あった。
こんなときは一度ターミナルで

extractbb foo.png

とすればxbb fileが作成され、TeXworksでもコンパイルが通る。
しかしいちいち画像のはりつけで、xbb file作成するのは面倒になってくる。そこで、xbb fileがなくてもコンパイルがTeXworksで通るように、新しいタイプセットを作ることに。

その際以下の手順で新しいタイプセットを作成できた。

1. ターミナルでtexbinへ移動

cd /usr/texbin

2.pdfplatex ファイルをコピー

cp pdfplatex pdafplatex_shellescape

3.pdfplatex_shellescapeの中身を、以下のように変更

#!/bin/sh
platex --shell-escape -synctex=1 "$1" && \ 
dvipdfmx -f otf-hiragino.map "`basename "$1" .tex`"

4.TeXworksを起動しメニューバーのTeXworksから環境設定を開く。

5.タイプセットの編集をクリック

6.名前をpdfplatex+shellescapeとして(自分の好きな名前にしてOK)、プログラムをpdfplatex_shellescapeに設定。引数に$basenameを追加してOKをおす。

7.コンパイル時に作成したpdfplatex+shellescaoeを選択すればxbb fileがなくてもコンパイルできる！

以上の手順をふめばコンパイル時に必要なオプションを随時ついかして、オリジナルのタイプセットを使うことができるようになる。

ちなみに自分は横置きのタイプセットも作った。参考までに以下に示す。

#!/bin/sh 
platex -synctex=1 "$1" && \ >/br>
dvipdfmx -p a4 -l -f otf-hiragino.map "`basename "$1" .tex`"

使う際は
\documentclass[landscape]{jarticle}
とすれば横置きとなる。