プログラミング基礎Ⅱ

Python応用

専門

基礎・理論

S

4Q

金曜日

7限

茂木 健一

28名

1単位

小学校でもプログラミング教育が始まろうとしていて、英語や算数のようにあたりまえの教養になりつつある。あなたの眼の前にあるパソコンやスマホで動いているアプリがどのようにして動いているのか、どのようにして作ればよいのか理解することは、どのような職業についていても必ず役に立つことであろう。
自分のアイデアをインターネット上で実現する手助けにもなる。簡単なサービスであれば自分ひとりで作ることも可能である。
この講義では、たくさんあるプログラミング言語の中でも、WEBサイトや人工知能、IoTデバイスでもよく使われ、初心者にとっても導入・理解しやすいPython言語を使ってすすめる。
Ⅱでは基礎的なアルゴリズムを理解しより実践的な効率の良いプログラミングの考え方を実習を通して理解していく。最終的には実例として簡単なディープラーニングを使い「銀行業における営業成約を予測する」のプログラムを理解し、自分でも同じような二項分類のディープラーニングを作成できるようにしていく。
最近のスクールなどではいきなりWebやAI開発から着手し、かなりの部分がブラックボックスなまま進められる講義が多い。できる限り初心者でもわかりやすいように教え、プログラムのコピペだけではなく自分で考えながら課題を進め、ブラックボックスな部分がなくなるように講義を進めていく。

・Pythonの高度な文法が理解できる
・一般的なPythonプログラムが作成できる
・一般的なクラス・アルゴリズムを理解できる
・二項分類のディープラーニングプログラムが作成できる

Python、オブジェクト指向・クラス、アルゴリズム、ディープラーニング、銀行業における営業成約を予測する

オブジェクト指向基礎

関数以外にもプログラムを便利に再利用する方法がある。クラスを覚えて、拡張性の高いプログラムの考え方を学びましょう。キーワードごとに実際に動かしながら理解を深めていく。
キーワード：class・メソッド・インスタンス

遠隔授業

オブジェクト指向応用

クラスにはいくつかの利用パターンがある。代表的な使い方の解説をしながら具体的に目的に応じたユースケースを理解していく。キーワードごとに実際に動かしながら理解を深めていく。
キーワード：カプセル化・抽象化・ポルモーフィズム・継承

遠隔授業

アルゴリズム基礎

特定の問題を解決するための手順がアルゴリズムである。一般的に知られているアルゴリズムを参考にし、自分のアルゴリズムの知識の引き出しを増やしましょう。キーワードごとに実際に動かしながら理解を深めていく。
キーワード：FizzBuzz・線形探索・再帰

遠隔授業

アルゴリズム・並べ替え

並び替えのアルゴリズムには多くの種類がある。一般的に知られている並び替えのアルゴリズムを参考にし、自分のアルゴリズムの知識の引き出しを増やしましょう。キーワードごとに実際に動かしながら理解を深めていく。
キーワード：バブルソート・選択ソート・カウントソート・クイックソート

遠隔授業

ディープラーニングのためのPythonと数学

いままで学んできた基本文法・データ構造・アルゴリズムを応用し、ディープラーニングのプログラムを作っていく。そのために、基礎的なディープラーニングに必要なモジュール群と簡単な数学を学ぶ。
キーワード：Pandas,Numpy,Matplot,Keras,ニューラルネットワーク、活性化関数、損失関数

遠隔授業

ディープラーニングの開発プロセス

ディープラーニングの開発は主に、データ入手、データ加工、モデル作成、学習、評価のステップで実行する。各ステップごとに目的と手法を明確にする。また、具体的に「銀行業における営業成約を予測する」プログラムをもとに、具体的なPythonの処理内容を解説し、自分でも自由に予測プログラムを作成できるようにする。単純な二項分類を対象とする。
キーワード：処理パターン・データ入手・データ加工・モデル作成・学習・評価・銀行業における営業成約を予測する

遠隔授業

ディープラーニングのチューニング

入手したデータをそのままディープラーニングで学習するだけでは予測精度は上がらない。前出の「銀行業における営業成約を予測する」プログラムを改修し、精度を上げていくステップを解説しながら数値が変化していくことを実感してもらう。
キーワード：accuracy・チューニング・銀行業における営業成約を予測する

遠隔授業

課題発表と総括

課題に関するレポートを作成し一部発表を行う。アドバイスを通じながら総括を行っていく。
キーワード：課題提出・アドバイス

遠隔授業

講義・実習・課題

授業内課題　40％
最終課題（試験）　20％
授業内での発言　40％

※Ⅰの講義を修了済み、またはⅠの実習と課題内容をすべて実施し理解していること
１．受講時にChromeが動作するPC（OSはMac／WindowsXP／Vista／Windows7・8・8.1・10のいずれか）を持ち込めること
２．新規フォルダーやファイルの作成、既存ファイルを開いて編集ができること
３．持ち込んだ自分のPCを理解しており、管理者権限を所有し、ノートンセキュリティなどのセキュリティ機能を停止できること
４．持ち込んだPCをインターネットに接続できること

毎回・教員が作成する資料を利用し、テキストは毎回ファイルとして共有し配布する。

参考文献については講義内で適宜紹介する。