照度分布計算その11 - Mathematicaとのインターフェイス

回折によるレーザ照度の計算の続き。今週は横浜のうちに帰ってるけど、雨降りなのですることがない。あーめーが、ふーりまーす、あーめがーふーるー、とりあえずMathematicaをフロントエンドに使うことにしたのでそのインターフェイスSMathematicaIOクラスを作っておく。

と、こんなインターフェイス。

@interface SMathematicaIO : NSObject
- (int)parse;
- (int)writeBack:(NSDictionary *)result;
@end

インスタンス変数は、ない。これならObjective-CのクラスではなくてCの関数として実装した方がいいけど、まあ、どっちでもええわ。javaならクラスメソッドの集合として実装されるたぐいのもの。

Mathematicaの上から

In[1]:= RunThrough["./a.out", {lambda->0.633, apertureDiameter->5.0}]

なんて入力するとa.outが起動され、その標準入力にRunThroughの第2引数が文字列に変換されて（この場合だと"{lambda -> 0.633, apertureDiameter -> 5.0}"）渡される。

-parseは標準入力からこれを読み込んで、パラメータを設定する。こんなの

static NSString	*nextToken();
static char	buf[256];
static NSString	*reals = @"-0123456789.";
@implementation SMathematicaIO
- (int)parse
{
    static NSString *rule = @"->";
    NSCharacterSet  *numset = [NSCharacterSet
              characterSetWithCharactersInString:reals];
    SParameters     *par = [SParameters currentParameters];
    NSString        *str;
    NSCharacterSet  *alnum = [NSCharacterSet
                              alphanumericCharacterSet];
	
    while ((str = nextToken()) != nil) {
        if ([str rangeOfCharacterFromSet:alnum].location
                    != NSNotFound) {
            if ([str isEqualToString:kHelpString])
                return kMathematicaNeedsHelp;

            if ([par querryFor:str] != nil) {
                NSString    *r = nextToken();
                if ((r != nil) && [r isEqualToString:rule]) {
                    NSString    *val = nextToken();
                    if ((val != nil) &&
                        ([val rangeOfCharacterFromSet:numset].location
                                != NSNotFound)) {
                        NSNumber    *num = [NSNumber numberWithDouble:
                                                [val doubleValue]];
                        [par setValue:num for:str];
                    }
                    else
                        return kParseError;
                }
                else
                    return kParseError;
            }
        }
    }
    return kProcessedSuccessfully;
}

おお、なんかいかにもプログラミングしてるみたい！これは、nextToken()という標準入力に入った文字列をトークンに分解する関数を呼んでwhileループを一回りしたら一つパラメータが設定される、というもの。

このnextToken()は、実はいんちきをした。こんなの。

static NSString	*nextToken()
{
    char    *bp = buf;
    char    *be;
    if (scanf(" %s", buf) > 0) {
        if (*bp == '{')
            bp ++;
        be = bp + strlen(bp) - 1;
        if ((*be == '}') || (*be == ','))
            *be = '\0';
        return [NSString stringWithCString:bp
                encoding:NSASCIIStringEncoding];
    }
    else
        return nil;
}

禁断のscanf()を使った。formatに" %s"とするとisspace()がTRUE（スペース、タブ、改行など）で区切られたのを切り出す。RunThrough[]は式の間にスペースを必ず入れるのでそれを利用している。ただし、Listを表す括弧"{"、"}"やコンマの間にはスペースを入れないので、それを切り離す必要があるが、今回はどっちみち必要なくなるのであったら捨てることにした。やりかたはかっこわるい。RunThrough[]が作る文字列しか読まないと決めうちしてるのでこうしたけど、良い子はまねをしてはいけません。

書き出しはもっと簡単。

- (int)writeBack:(NSDictionary *)result
{
    const char  *buf = [[result mathematicaStyleDescription]
                        cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];
    if (buf == NULL)
        return kParseError;

    printf(buf);
    return kProcessedSuccessfully;
}

結果として渡されたNSDictionaryに前回作ったmathematicaStyleDescriptionを投げて、それをCの文字列に変換して標準出力に書き出すだけ。NSDictionaryはMathematicaのRule（a->b）の形にするのでRunThrough[]がかえってきたときはMathematicaの上で評価してしまえばいい。

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