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順序統計量

中央値、四分位数など

 

中央値、最大値、最小値、四分位数などを求めるVisual C++プログラムを作成した。これらの統計量については＜岡本安晴「データ分析のための統計学入門」2009、おうふう；第２章：統計量＞などを参照されたい。プログラムは、ウェブサイト＜テキストファイル入出力＞で説明したプログラムに下記のようにコードを書き加えて作成した。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

        //

        //              Quick Sort

        //

        void qSort( double * d, int Lb, int Ub ){

                if (Lb < Ub){

                        int p = (Lb + Ub) / 2;

                        double c = d[p];

                        int i = Lb;

                        int j = Ub;

                        do {

                                while (d[i] < c) i++;

                                while (c < d[j]) j--;

                                if (i <= j){

                                        double v = d[i];

                                        d[i] = d[j];

                                        d[j] = v;

                                        i++;

                                        j--;

                                }

                        } while (i <= j);

                        qSort(d, Lb, j);

                        qSort(d, i, Ub);

                }

                return;

        }

 

 

        double calc_at_p( double * d, int n, double p ){

                double pos = 0.5 + n * p;

 

                if (pos <= 1) return d[0];

                if (pos >= n) return d[n-1];

 

                int j = int(pos);

                double w1 = pos - j;

                double w2 = 1.0 - w1;

                return w2 * d[j-1] + w1 * d[j];

        }

 

 

        private: System::Void button1_Click(System::Object^  sender, System::EventArgs^  e) {

                                 //

                                 //             入出力ファイルの名の設定

                                 //

                                 openFileDialog1->Title = "入力データファイル名";

                                 if (openFileDialog1->ShowDialog() == System::Windows::Forms::DialogResult::Cancel) return;

                                 saveFileDialog1->Title = "出力ファイル名";

                                 if (saveFileDialog1->ShowDialog() == System::Windows::Forms::DialogResult::Cancel) return;

 

                                 button1->Enabled = false;

 

                                 using namespace System::IO;

                                 //

                                 //             入力ストリームと出力ストリームの設定

                                 //

                                 StreamReader ^ fin = gcnew StreamReader( openFileDialog1->FileName, System::Text::Encoding::GetEncoding("shift-jis") );

                                 StreamWriter ^ fout = gcnew StreamWriter( saveFileDialog1->FileName, false, System::Text::Encoding::GetEncoding("shift-jis") );

 

                                 fout->WriteLine("Data file..." + openFileDialog1->FileName);

 

                                 String ^s;

                                 while(true){

                                         s = fin->ReadLine();

                                         if (s->Length > 0)

                                                 if (s[0] == '/') break;

                                 }

                                 int n = 0;

                                 while(true){

                                         s = fin->ReadLine();

                                         if (s[0] == '/') break;

                                         n++;

                                 }

                                 fin->Close();

 

                                 double * x;

                                 x = new double[n];

                                 fin = gcnew StreamReader( openFileDialog1->FileName, System::Text::Encoding::GetEncoding("shift-jis") );

                                 while(true){

                                         s = fin->ReadLine();

                                         if (s->Length > 0)

                                                 if (s[0] == '/') break;

                                 }

                                 for (int i = 0; i < n; i++){

                                         s = fin->ReadLine();

                                         x[i] = double::Parse(s);

                                 }

                                 fin->Close();

                                //

                                //            データの書き出し   

                                //

                                 fout->WriteLine();

                                 fout->WriteLine("Data...");

                                 for (int i = 0; i < n; i++)

                                         fout->WriteLine(String("x[").PadLeft(10) + (i+1).ToString() + "] = " + x[i].ToString());

 

                                 qSort( x, 0, n-1 );

                                 fout->WriteLine();

                                 fout->WriteLine("Order statistic...");

                                 for (int i = 0; i < n; i++)

                                         fout->WriteLine(String("x(").PadLeft(10) + (i+1).ToString() + ") = " + x[i].ToString());

 

                                 double Vmin = x[0];

                                 double Vmax = x[n-1];

                                 double Med;

                                 if ((n % 2) == 0){

                                                Med = (x[(n / 2) - 1] + x[n / 2]) / 2.0;

                                 }else{

                                                Med = x[n / 2];

                                 }

 

                                 double Q1 = calc_at_p( x, n, 0.25 );

                                 double Q3 = calc_at_p( x, n, 0.75 );

 

                                 fout->WriteLine();

                                 fout->WriteLine("min = " + Vmin.ToString());

                                 fout->WriteLine("Q1  = " + Q1.ToString("F3"));

                                 fout->WriteLine("Med = " + Med.ToString("F3"));

                                 fout->WriteLine("Q3  = " + Q3.ToString("F3"));

                                 fout->WriteLine("max = " + Vmax.ToString());

                                 fout->WriteLine();

                                 fout->WriteLine("四分位範囲= " + (Q3-Q1).ToString("F3"));

                                 fout->WriteLine("四分位偏差= " + ((Q3-Q1)/2).ToString("F3"));

 

                                 fout->Close();

                                 MessageBox::Show(saveFileDialog1->FileName + " was saved.");

                                 Close();

                         }

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

このプログラムを実行すると図１のウィンドウが表示される。

図１

 

「button1」ボタンのクリックで入力データ名設定用ダイアログウィンドウが図２のように表示される。

図２

 

入力データファイル名を指定して「開く」ボタンをクリックすると、計算結果出力用のファイル名設定を求めるダイアログウィンドウが表示される（図３）。

図３

 

出力はテキストファイルとして書き出されるので、ファイル名の拡張子は「.txt」としておく。出力ファイル名の設定後、「保存」ボタンをクリックすると計算がはじまり、計算終了後図４のメッセージウィンドウが表示される。

図４

 

メッセージウィンドウの「ＯＫ」ボタンのクリックでプログラムが終了する。

入力データは、図５に示すようにスラッシュ/で始まる行の次の行からデータを１行に１つずつ書く。

図５

 

データの終了もスラッシュ/で始まる行で終わる。すなわち、データはスラッシュで始まる行で挟まれた形で用意する。

図５のファイルを入力データとしたときの出力ファイルは次のようになっている。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　出力ファイル例：ここから　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

Data file...F:\yasuharu\www\LaCoocan\introprg\calcMedian\calcMed\calcMed\Data4.txt

 

Data...

        x[1] = 4

        x[2] = 2

        x[3] = 3

        x[4] = 1

 

Order statistic...

        x(1) = 1

        x(2) = 2

        x(3) = 3

        x(4) = 4

 

min = 1

Q1  = 1.500

Med = 2.500

Q3  = 3.500

max = 4

 

四分位範囲= 2.000

四分位偏差= 1.000

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　出力ファイル例：ここまで＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

 

プログラム・ファイルは圧縮ファイルcalcMed.zipとしてまとめた。ファイル名calcMed.zipをクリックしてダウンロードしたものをマウスの右ボタンクリックで表示されるメニュ「解凍」あるいは「展開」などを選ぶと解凍できる。解凍したものはVisual C++などで開いてビルド実行することができる。実行形式ファイルcalcMed.exeも用意したので、ファイル名calcMed.exeをクリックしてダウンロード実行することができる。実行形式ファイルは.NET Framework3.5対応である。

 

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