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numerical-mode.l

1. はじめに

この手のプログラムを走らせる場合、xyzzy を含む Emacs ライクなエディターで入力ファイルを編集し、 プログラムを 走らせ、結果を GNUPLOT で表示するというサイクルをとります。 これには以下の特徴があります。

1. 入力ファイル名から、実行ファイル、出力ファイルを知ることが出来る。
2. バックアップを取らないと以前のファイルは消えてしまう。

1. 入力ファイル名から、実行するプログラムを決め、自動的に実行する。
2. 自動的にバックアップを作成する。
3. GNUPLOT を呼び出し、プロット用データをプロットする。

numerical-mode.l はこの仕様を満たすマクロを簡単に 書くためのモードです。実際に使うにはソースを書き換える必要がありますが、書き換える範囲は 最小限になるように工夫してあります。まず、簡単な例を示し、それから、ソースの書き換え方を示します。

2. 準備

2.1. gnuplot のインストール

• GNUPLOTの第一歩
• gnuplot のページ (Takeno Lab)

wgnuplot.exe と同じディレクトリに入っている pgnuplot.exe は、他のプログラムから gnuplot にコマンドを渡すのに使います。

環境変数 GDFONTPATH をフォントのあるディレクトリ（例えば、"C:\WINDOWS\FONTS\"）に設定しておくと png ファイル (portable network graphics) にイメージを書き出すときにそのディレクトリにある TrueType (*.ttf) フォントと Adobe Type 1 (*.pfa) フォントが使用できます。

2.2 numerical-mode.l のインストール

1. まず、ダウンロードした numerical.lzh を解凍します。解凍すると以下の８つのファイルが生成されます。

   numerical-mode.l

   マクロ本体

   edit-inp.l

   入力ファイル編集補助マクロ

   bullet.exe, bullet.c, bullet.inp

   弾道をシミュレートするプログラムの実行ファイル、ソースコード、入力ファイル。

   lorentz.exe, lorentz.c, lorentz.inp

   Lorentz attractor を描くプログラムの実行ファイル、ソースコード、入力ファイル。

2. bullet.exe, lorentz.exe を適当なディレクトリ（例えば C:\usr\bin\） に保存します。
3. bullet.inp, lorentz.inp はそれぞれ別のディレクトリに保存します。 (例えば C:\usr\bullet\ と C:\usr\lorentz\)
4. numerical-model.l をエディターで開いて以下の編集を行います。
   • (mark 1) のある行の *gnuplot-command* を自分の pgnuplot にあわせて書き換えます。 wgnuplot.exe ではなく pgnuplot.exe です。
   • (mark 2a), (mark 2b) のコメントのある行の "c:/usr/bin/bullet.exe", "c:/usr/bin/lorentz.exe" を実行ファイルを保存したディレクトリにあわせて書き換えます。
5. 書き換えた、numerical-mode.l を /site-lisp に保存して、バイトコンパイルします。
   (byte-compile-file "./site-lisp/numerical-mode.l")

6. .xyzzy に次の２行を加えます。
   (setq *auto-mode-alist* (acons "\\.inp$" 'ed::numerical-mode *auto-mode-alist*))
   (autoload 'ed::numerical-mode "numerical-mode" t)
7. ダンプファイルを再作成します。

3. テスト

gcc -o foo.exe foo.c -O

3.1. bullet

図１：46 cm 砲の弾道

3.1. Lorentz attractor

図２：Lorentz attractor

4. numerical.l に数値計算プログラムを登録する

defnumeric の書式は以下の通りです。

defnumeric

書式： (defnumeric name (exec-file inp-file backup-file-1 ....backup-file-n) body)

• name: 登録する関数の名前。
• exec-file: 実行ファイル名をフルパスで指定。
• inp-file: 入力ファイル名。
• backup-file-1 ....backup-file-n: バックアップを取るファイルのリスト。
• body: 定義の本体。主に GNUPLOT に渡すコマンドを記述する。

;;; defining bulllet 
(defnumeric bullet ( "c:/usr/bin/bullet.exe" "bullet.inp" "bullet.log")    ; (mark 2a)
    (with-vars-in-log ("bullet.log"
           (v0 "initial +speed += +")
           (angle "firing +angle += +")
           (vf "flight +distance += +"))
      (with-plot ("bullet.plt")
	("re=6.37e6~%")
	("set title \"trajectory of bullet\\n\\~%")
	("v0=~F (m s-1), firing angle = ~F (degree), range of deposit = ~F (m)\"~%"
		v0 angle vf)
	("set size ratio -1~%")
	("set xlabel \"distance/m\"~%")
	("set ylabel \"height/m\"~%")
	("plot \"bullet.dat\" us 2:3 t \"trajectory\"  w l 1,\\~%")
	("sqrt(re*re-x*x)-re t \"earth surface\" w l 5~%"))))
 	   
;;; defining lorentz
(defnumeric lorentz ("c:/usr/bin/lorentz.exe" "lorentz.inp" "lorentz.log")  ; (mark 2b)
    (with-vars-in-log ("lorentz.log" (a "a += +")(b "b += +")(c "c += +"))
       (with-plot ("lorentz.plt")
	 ("set title \"Lorentz's attractor\\n a = ~A, b = ~A, c = ~A\"~%" a b c)
	 ("set ticslevel 0~%")
	 ("set xlabel \"X\"~%")
	 ("set ylabel \"Y\"~%")
	 ("set zlabel \"Z\"~%")
	 ("set view 78,221~%")
	 ("splot \"lorentz.dat\" us 2:3:4 t \"trajectory\" w l 1~%"))))

with-vars-in-log

書式： (with-vars-in-log (log-file-name (var₁ regexp₁ char₁)...... (var_n regexp_n char_n)) body)

• log-file-name: ログファイル名。
• var_i: ログファイルから読み込む変数名。
• regexp_i: var_i のある行の var_i までの文字列。 正規表現^注２で記述可。
• char_i: var_i の後の文字を指定。 文字の指定は "#\(char)" で行います。例えば、"[" という文字を指定したいときには "#\[" と記述します。 var_i の後の文字がスペースまたは改行なら指定する必要はありません。
• body: 本体。

with-plot

書式： (with-plot (plot-file) (command₁)...(command_n))

• plot-file: gnuplot へわたすコマンドファイル名。
• command_i: コマンドファイルに書き込むコマンド。 format 関数の書式部と変数部。
  つまり、(format stream form var₁ ..var_n) の form と var₁..var_n の部分を 括弧でくくったものです。

5. デフォルトのキーマップ

7. その他のカスタマイズ

変数	記述
*gnuplot-command*	pgnuplot をフルパスで指定します。
*numerical-mode-map*	キーバインドを指定します。
*numerical-mode-hook*	例えば入力ファイル編集用の関数などを追加します。

入力ファイルの編集補助マクロの例として edit-inp.l を作ってみました。 使い方は以下の通りです。

1. edit-inp.l を /site-lisp にコピーし、バイトコンパイルし、ダンプファイルを再作成します。
2. .xyzzy に次の１行を加えます。
   
   (add-hook 'ed::*numerical-mode-hook* #'(lambda () (require "edit-inp")))
3. 入力ファイル (*.inp) を開いて "Alt-v" を押すと、それぞれのパラメータについて値をミニバッファ から値を聞いてくるので、変更しない場合はそのままリターンを押し、変更する場合は値をミニバッファに 入力します。

6. おわりに

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