計算機プログラミングI

対角線の標準偏差を計算するプログラム(メソッドを使わない場合)

// 長方形の対角線の長さの標準偏差を求める
class Diagonal {
  public static void main(String[] args) {
    double epsilon = 1e-10d;	// 平方根の計算精度

    // 長方形の幅と高さが与えられているものとする
    double widths[] = new double[] { 20, 18, 24, 31, 17 }; // 長方形の幅
    double heights[] = new double[] { 4,  5,  7,  2,  3 }; // 長方形の高さ
    int size = widths.length; // 長方形の個数

    double diagonalSum = 0;     // 対角線長の合計を覚える変数
    double diagonalSqrSum = 0;  // 対角線長の2乗の合計を覚える変数
    // 各長方形の対角線長と2乗値を計算しつつ合計を求める
    for (int i = 0; i < size; i=i+1) {
      // 三平方定理より、対角線長の2乗を計算
      double diagonalSqr = widths[i]*widths[i] + heights[i]*heights[i];
      // 対角線長の2乗の合計に加算
      diagonalSqrSum = diagonalSqrSum + diagonalSqr; 

      // ニュートン法によって diagonalSqrSum の平方根を求める
      double diagonal = diagonalSqr/2;// 平方根の推定値
      double delta = diagonalSqr - diagonal*diagonal; // 誤差

      while (epsilon < Math.abs(delta)) { // 誤差が大きい間改良を続ける
	diagonal = diagonal/2 + diagonalSqr/2/diagonal;	// ニュートン法
	delta = diagonalSqr - diagonal*diagonal; // 誤差を更新
      }// ここまでが平方根計算

      diagonalSum = diagonalSum + diagonal; // 対角線長の合計を更新
      diagonalSqrSum = diagonalSqrSum + diagonalSqr; // 対角線長の2乗の合計
    }

    double diagonalAve = diagonalSum/widths.length; // 対角線長の平均値
    // 標準偏差の2乗値(公式より)
    double stdDevSqr = diagonalSqrSum/widths.length - diagonalAve*diagonalAve;

    // 標準偏差を平方根計算で求める
    double stdDev = stdDevSqr/2;// 推定値
    double delta = stdDev*stdDev - stdDevSqr; // 誤差

    while (epsilon < Math.abs(delta)) {	// 誤差が大きい間、改良を続ける
      stdDev = stdDev/2 + stdDevSqr/2/stdDev;	// ニュートン法
      delta = stdDevSqr - stdDev*stdDev; // 誤差を更新
    }//ここまでが平方根計算

    System.out.println("対角線長の標準偏差は"+stdDev+"です。");
  }
}

Hidehiko Masuhara, November 2000