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2017-01更新 熊本高専
森下功啓
VBAで
数値計算01
本資料の目次
数値計算の紹介と本資料への導入
プログラミングの初歩をおさらい
Excelのマクロ作成
VBAの解説
課題
その他
2
数値計算の紹介と
本資料への導入
3
シリーズ内容≒数値計算
この講義の内容は、ざっくり言うと数値計算です。
つまり、微分・積分・行列計算・連立方程式などをコン
ピュータに計算させるために、代表的な解法と実装(コー
ディング:プログラムを書く行為)を取り扱います。
ついでに、VBA(Visual Basic Application)という、Excel
のマクロの使い方も学びます。
4
マクロって?
あるソフトウェアの中で動作させるプログラムをマクロと言
います。主に、手動で行っていた作業を自動化させるこ
とを目的で使われます。マクロは何らかのプログラミング言
語で記述されます。
例えば、LabVIEWやArcGISやQGISや画像処理系ソフトウェア
ではPythonが使われており、Googleスプレッドシートでは
javascript、ExcelやWordではVBAが使われています。
5
VBAって?
プログラミング言語のBasicにGUI操作のためのライブラリを一体
化させたVisual Basicをスクリプト化されたものがVBAです。
ExcelとWordで利用できます。事務屋さんに大人気です。なお、
MacとWindowsとでは操作感が異なるので注意が必要です。
6
数値計算の例
7
図1 太陽電池の等価回路
これは太陽電池のモデルです。この
パネルの出力電流Iと出力電圧Vを求
めるには、数値計算を利用します。
8
基礎式
*変数はイタリック体、添字やexpなどはイタリック体にしないのが普通
だが、この例では守られていないので注意
9
中
略
10
*一部に誤字がある
11*このプログラムはVisual Basic .NETで記述されている。
12*このプログラムはVisual Basic .NETで記述されている。
13*このプログラムはVisual Basic .NETで記述されている。
もっといい記述がある
気がする・・・。
・・・何やっているの?
f(x) = 0という方程式を解くために、解析的に(数学の理論
的)微分を行い、ニュートン法により方程式を満たすxを求め
ました。
方程式と解法をプログラムで表現して計算させています。
14
この資料の位置づけ
手計算で数学の問題が解けても、現実的な問題は解けません。
複雑な問題ではプログラムを作ります。
ところで、今やフルスクラッチ(一から全部書く行為)はバ
グの温床となりやすいため推奨されていません。この資料の
読者はライブラリ(プログラムを機能ごとにまとめたもの)
を利用することの方が多いでしょう。それを考えると計算結
果が間違っているかどうかをチェックする技術の方が重要か
もしれません。
しかしながら、本資料で扱う基本的なアルゴリズムと実装方
法は様々な計算問題の基礎として重要です。
15
プログラミングの
初歩をおさらい
16
コンピュータとは
一つ一つ具体的なことを書かないとだめ
人間みたいに雰囲気を読んでくれない
アルファベットで英語みたいな文章を書く
文法がある
コンピュータは複数のことが同時にできない
普通は細かな時間でプログラムを切り替えている
17
*javascript勉強会@未来会議室より引用
プログラムって何?
コンピュータへの命令
足し算や引き算ができる
文字を画面に表示できる
計算することを評価と呼ぶ
18
*javascript勉強会@未来会議室より引用
変数
コンピュータは計算した瞬間に結果を忘れる
結果を利用するために一時的に箱なようなものが必要
複雑な計算をするためには変数を使う
変数を使うために、宣言が必要
19
*javascript勉強会@未来会議室より引用
@javascript @Python@C @VBA
いろんな言語の変数宣言例
代入
プログラムではイコール(=)は同じという意味では
なく入れるという意味
入れるということを代入と呼ぶ
ここでは変数aに7を代入している
20
*javascript勉強会@未来会議室より引用
@VBA
文字列
文字列は文字が並んだもの 例えば "abc"
VBAの文字列はダブルコーテーション「”」で囲む
21
*javascript勉強会@未来会議室より引用
左は、「BASIC」という文字列を代入しようとしてBASICという変数の
代入と認識され正常な動作を期待できない。初心者あるあるの典型例だ。
誤 正 @VBA@VBA
配列
変数は箱
配列は箱がつらなったもの
配列は英語でarray
配列は箱に数字を割り振る
数字は0から始まる(0,1,2,3,4,...)
VBAは1から始めることもできる・・・。
数字を添字(そえじ)・要素番
号・インデックスと呼ぶ
22
@javascript
*javascript勉強会@未来会議室より引用
条件分岐
状況を判断して処理を分ける条件分岐にはifを使う
23
*足し算の結果が10より大きいか小さいかを判断する例@javascript
*javascript勉強会@未来会議室より引用
ループ(繰り返し処理)
繰り返し処理を行うにはforを使う
24
*0から9までの合計を計算する例@javascript
*javascript勉強会@未来会議室より引用
関数
関数を使うことで、繰り返し使える処理を作成できる
関数は処理に名前をつけて、再利用ができる
25
*3回’Hello World’を表示するために関数を用いた例@javascript
*javascript勉強会@未来会議室より引用
引数
関数には変数を渡すことができる
渡す変数のことを引数と呼ぶ
26
*渡された変数を表示する関数の例@javascript
*javascript勉強会@未来会議室より引用
アルゴリズムとデータ構造
英単語を覚えても英語は話せない
英語の文法、言い回しなどの学習が必要
問題を解くための手段 →アルゴリズム
アルゴリズムはある特定の手順で答えを導き出せるもの
パターンが有るのである程度は覚える必要がある。
例えば、配列の中にある数字をすべて足して、合計を求
める方法は?
どんな変数をどのように保持するか →データ構造
27
*javascript勉強会@未来会議室より引用
EXCELのマクロ作成
28
マクロの開発環境立ち上げ
1. 「開発」タブをクリック
2. 「Visual Basic」をクリック
29
*タブが表示されていない場合@Windows
左上の「ファイル」→「オプション(左メニューの一番下)」→「リボンの
ユーザ設定」→右側のチェックボックス群にある「開発」を☑→OK
※画像はExcel2010のものです
Visual Basic
開発タブ
開発環境の見方
30
プログラムの実行・一時停止・停止ボタン
プロパティ
プロジェクト
(シートなど
の構造)
※画像はExcel2010のものです
エディタ領域
(デフォルトではエディタは
開いていない)
SHEET1にマクロを書く準備
31※画像はExcel2016@Win10のものです
Sheet1をダブルクリック 左のエディタが開
いて、Sheet1にマ
クロを書く準備が
できた。
□を押して、最大
化しておこう
VBAでHELLO WORLD
以下のコードを書いて、実行してみよう。(F5キーでも実行可)
32
Sub Test()
Range("A1") = "Hello World."
End Sub
*コピペ用
※画像はExcel2016@Win10のものです
こんな画面が出てきたら
実行したい関数を選択して、実行を押す。
33
*カーソルが関数から外れているとこの画面が出ます。
結果
A1セルに”Hello World.”が表示されていれば成功だ。
34※画像はExcel2016@Win10のものです
作成済みマクロの実行方法
開発タブ→「マクロ」クリック→関数選択→「実行」クリック
35※画像はExcel2016@Win10のものです
マクロ付きファイルの保存
「名前を付けて保存」から、拡張子として「.xlsm」を選択する。
36※画像はExcel2016@Win10のものです
デバッグモード
ブレークポイントを設定すると、プログラムの実行をそこで
一時停止させることができる。その後、キーボード操作に
よって一行ずつ実行させることができる。
37※画像はExcel2016@Win10のものです
一時停止後にF8キーを押すと1行ずつ進む
止めたいとこ
ろでクリック
マウスオーバーで変数の中身を表示してくれる。
ウォッチ式の追加
デバッグモードで一時停止中に変数を監視できる。
38
変数を右クリック→ウォッチ式の追加
監視中の変数の一覧が表示される。
*何かしらのウィンドウが開くが、通常はそのままOKなどをクリック
VBAの解説
39
VBAができること
他のExcelブックの処理
セルデータの読み込み/書き出し
罫線を引くなどの手動で行える操作の全て
ファイル入出力
40
VBAが苦手なこと
エラー原因の追求
エラー処理
シリアル通信
ネットからデータを取ってくる
綺麗なグラフを描く
綺麗なコードを短く書く
最近の科学的な操作全般
41
VBAができない(困難な)こと
オブジェクト指向プログラミング
最近のデータベースサーバとの連携
42
VBAの文法と用語 1
43
内容 文法
返り値のない関数
(VBでは関数のようなス
コープ単位をプロシージャ
という)
Sub <関数名>()
‘ 何か処理。Exit Subで途中脱出が可能である。
End Sub
例:
Sub get_tani()
‘ 何か処理
End Sub
返り値のある関数 Function <関数名>() as <返り値の型>
<関数名> = <なにかオブジェクト>
End Function
<関数名>に代入された値が返り値となる。
*PowerPointのおせっかいで、シングルコーテーションやダブルコーテーションの表示上おかしいので注意
VBAの文法と用語 2
関数の引数は、
ByVal <変数名> As <変数型> または、
ByRef <変数名> As <変数型> で渡す。
ByValは値渡し,ByRefは参照渡しとなる。「参照渡し」はC言語で
いうところのポインタ渡しに近い。以下に引数の例を示す。
44
Function get_tani(ByVal point As Integer) As String
If point < 60 Then
get_tani = ”不可”
Else
get_tani = ”合格”
End If
End Function
点数から合否を判定してくれる関数の例
VBAの文法と用語 3
45
内容 文法
コメントアウト ‘(シングルコーテーション)
複数行コメントアウト 存在しない
Integerなどに対する代入演算子 =
オブジェクトに対する代入 Set <変数名> = <代入する変数>
比較演算子(等号,略,不等号) =, <=, >=, <, >, <>
if文 If <条件文> Then <実行文>
論理演算子 And, Or, Not
*PowerPointのおせっかいで、シングルコーテーションやダブルコーテーションの表示がおかしいので注意
VBAの文法と用語 4
46
内容 文法
for文 For <カウント変数> = <初期値>To <終値> Step <ステップ数(省略可)>
‘ 処理
Next <カウント変数>
while ググってね
変数 明示的に宣言しない場合はバリアント型となり、メモリを食う。
明示する場合は以下の様に書く。
Dim <変数名> As <型>
配列 Dim <変数名>(要素数) As <型>
利用例
Dim students(6) As Integer
students(0) = 1 ‘ 要素番号は0から利用する(1からにも調整可)
students(1) = 2
セル Cells(行番号, 列番号) ただし、番号は1から数える。
Range(”セル名”) こちらはセルの名前で指定する組み込み関数
VBAの算術演算子
演算子 説明 例 得られる結果
+ 足し算 8 + 5 13
- 引き算 10 - 4 6
* 掛け算 3 * 5 15
/ 割り算 8 / 5 1.6
¥ 割り算の商 8 ¥ 5 1
Mod 割り算の余り 8 Mod 5 33
^ べき乗 6 ^ 2 36
& 文字列の結合 ”hage” & ”ta” ”hageta”
47
VBAの変数の型
型名 型指定文字 格納できるデータ
ブール型 Boolean TrueまたはFalse
バイト型 Byte 0~255までの整数
整数型 Integer -32,768~32,767の整数
長整数型 Long -2,147,483,648~2,147,483,647の整数
通貨型 Currency
-922,337,203,685,477.5808 ~ 922,337,203,685,477.5807の固定小
数点数
単精度浮動小数点数型 Single
負の値:約-3.4×10(38乗)~-1.4×10(-45乗) 正の値:約1.4×10(-
45乗)~1.8×10(38乗)
倍精度浮動小数点数型 Double
負の値:約-1.8×10(308乗)~-4.0×10(-324乗) 正の値:約
4.9×10(-324乗)~1.8×10(308乗)
日付型 Date
日付:西暦100年1月1日~西暦9999年12月31日 時刻:0:00:00 ~
23:59:59
文字列型 String 任意の長さの文字列
オブジェクト型 Object オブジェクト
バリアント型 Variant すべてのデータ
48
関数名と配列名が同じとき
代入していれば、配列とみなされる。
明示的に関数として扱いたい場合は、名前空間を明示する。
49
関数名と配列名が同じ
コメントアウトを取るとエ
ラーとなる。
*Call <関数名>(arg)でも行けるかも
準用した方が良いルール
関数と配列を区別するために、
関数名の先頭は大文字とする。
変数の先頭文字は小文字とする。
読み易い変数名とするために、長い名前はアンダーバーで
つなぐか先頭を大文字にする。例えば、 「test_value」
「testValue」
他のブックに保存されたマクロを呼び出さない
下手すると呼び出し構造がループして、何が何だか・・・
ファイルの指定に絶対パスを使わない
マクロ入りのExcelファイルを配布した場合、利用者の技量が低いとCドライブ
直下に環境を再現するフォルダ構造を作ることもある。
i, j, k, l, m, nはfor文で使われやすいので他での使用を避ける。50
練習問題
51
問1
本スライドに記載したjavascriptのコードをVBAに書き換えてく
ださい。なお、コンソールへの出力はセルへの出力と読み替え
ます。
52
その他
53
参考文献
SAK Streets - VB 開発言語資料
 http://sak.cool.coocan.jp/w_sak3/doc/sysbrd/sak3vb.htm
 基本的にVB6.0の解説だが、VBAにほぼそのまま適用できる。かなり詳しい。
54

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