GMC-4で動く3連ナイトライダー

10年前に書いた投稿(大人の科学No24 2012/09/27)にRESが付いた。

大人の科学No24の付録の4Bitマイコン(GMC-4)で動く3連ナイトライダーのプログラムを紹介した記事で、
・プログラム38ワード、データ2ワード
が最小と書いた。これに対して、
・プログラム37ワード、データ1ワード
に短縮できるという内容だった。

昔書いたコードを探したが見つからなかった、あれからPCを2回くらい変えたし、当時使っていたNASは死んだ。
まあ、1度書いたコードは簡単に書けるだろうと思って書き始めたら、38ワードは38hワードの間違いかと思うくらい書けなかった。
2週間以上ハマってしまった。

Qiitaの投稿では、当時の動画に初期状態が無いという理由で初期化を省略してある。
当時ココログは動画のサイズ1MBに制限されていたので初期状態を含めることができなかったのだが、初期状態は表示している。
記憶が正しければ、データ2ワード使用しているのは、データメモリ5Eh,5Fhのビットパターンを表示する CAL DSPRを使用して初期状態を表示しているからだ。初期状態を表示しなくて良いなら、データメモリを使わないで書ける。
↓こんな感じ

	ORG	0	;
INIT:
	TIA	1h	;	
 			;2 
L1:
	CAL	SETR	;
	AIY	3h	;
			;4
	AO		;
	CAL	RSTR	;
	CAL	TIMR	;
	AIY	Ch	;
	JUMP	L1	;	
			;10
L3:
	AIY	4h	;
	AO
	CAL	SETR	;
			;5
	AIY	Dh	;
	CAL	RSTR	;
	CAL	TIMR	;
	CIY	3h	;
	JUMP	L3	;
	JUMP	INIT	;
			;12
			; Total 35
こ

↑はプログラム35ワード/データ０ワードだ。
今のところこれが最小だと主張しておこう(^^。

なぜ今のところかというと、元記事で最小と主張していたプログラム38ワード/データ2ワードで初期状態を表示するために必要なプログラム4ワード/データ2ワードを省略すると、プログラム34ワード/データ0ワードで書ける．．．はず。

↓動画、GMC4simを使いました。

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プログラミング言語ランキング

2022年にGitHubでもっとも使用されたプログラミング言語が発表されている。
Top3はJavascript,Python,Java、PHPとRubyが減りTypescript大躍進といったところか。

プログラミング言語ランキングと言えば TIOBE index for Novenber 2022を見ると、
Top3はPython,C,JavaだJavascriptは7位で6位のVisualBasicより低い。
TIOBE indexの方が対象が広いから違いがあるのだろう。そういえば、GitHubでVisualBasicは見たことが無い。

すきなプログラミング言語ランキング(2021/4/12)で22位のScratchはそのうち20位以内に入るのではと書いた。
2022/11のランキングでScratchはなんと17位になっていた。
すごいぞ! SwiftやRubyより上位じゃないか!
kidsプログラマーが増えているのだろう。未来は明るい。

そういえば最近Scratchでプログラムを書いてない。

昔書いた8Qeen問題を解くプログラムを張っておこう。 
緑の旗を押すと始まる。

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AWSでサービス構築

日々AWSのジャングルを探検している。

週2日勤務している職場で、AWSでサービスを立ち上げようとしているのだけど、週3日は別の職場で「ほぼ1人情シス」をやっているし、知見はLAMPあたりで止まっているから、クラウドやフレームワークからお勉強しなければならないので、なかなか捗らない。

立ち上げようとしているシステムは昔だったら外注するくらいの規模だと思う。
昔システムを外注するときには、電気工事屋さん、サーバー屋さん、ソフトやさん、元請の営業さんと打ち合わせが必要だったけど、今時は内製できるようになったから、ほぼ、自分の席で完結している。
“ほぼ”なのは、テレワークできないから。

自席で完結しているとはいえ、昔、サーバー構築した経験は無駄ではない。
思うような動作をしない時の原因の特定手法や手段は同じだ。
さらに、GUIが無くても困らないことが、結構重要ではないかと思う。

GUIといえば、今でもUIは苦手だ。
プログラミングを勉強し始めた時にはGUIはなかった。
そして、簡単にGUI作れるようになったが、自分が作ったGUIを見るとイマイチだ。
はっきり言って、ダサい。

WebアプリもPHPでゴリゴリ書いていたけど、UIは自分でもダサいと思っていた。
イケてるサイトのUIをパックって参考にするのだが、ダサさが滲み出てくるのだ。orz
センスがないのだと諦めている。

フレームワークを使うと、UIとロジック、MVCパターンのViewと Model、Controlが分離できる。
開発要員が足りなくて1人で書くことになるから関係なかったりするのだけれど、分離できればあとからセンスがある人に書き直してもらうことがでる。

UIデザインができて、コードも書ける人は貴重なんだろうな。

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Excelの配列式

Excelの関数は配列(範囲)を入力できたり、出力できることを最近(と言っても１年前)知った。

入力はサポートが終わったExcel2010でも対応していた。

例えば、品名、単価、数量、で合計を求める集計表は品名ごとに金額を求めて、SUM関数で合計を求める。
↓こんな感じ

SUM関数に配列式を使うと、

商品ごとの金額を求めなくても、SUM関数1つで合計を求めることができる。
でも、これだけでは、あまり有り難みがないかもしれない。

Excel for Microsoft365や Excel2021では、配列を出力できるFILTER関数が使える。

表から列を条件で検索して、該当する行を抽出したいことは結構ある。
FILTER関数を使わなくてもできるけど、作業用の列が必要で、かなり面倒だから、FILTER関数だけで実現できるとありがたい。

↓は生徒を科目ごとに5段階評価した一覧表から、最も良い評価の生徒を抜き出すという例。
(5があれば5が最も良い評価だが、5がなければ4が最も良い評価になる)

セルG3に

=INDEX(FILTER($A3:$E22,RANK(B3:B22,B$3:B$22)<=$H$1),,1)

を入力して、H3からJ3にコピーすると作業用の列やシートがなくても抽出することができる。
ところが、この式を一発で入力することは難しい。
実際にこの式を入力するために、作業用の表を作った。(^^;

仕事でユーザが更新した一覧表を基にメールの設定を行うという作業がある。
行(レコード)が挿入、削除されたり、項目が変更されるのだが、一覧表が大きくなると、変更部分がわからないくなる。
これまで目視で変更部分をチェックしていたらしい。
はっきり言って、目視のチェックは人間の仕事ではない!!

ということで、FILTER関数とVLOOKUP関数を組み合わせて変更部分を抽出するシートを作った。
30分でできると思ったら、1日近くかかってしまった。orz
プログラムが書けるならVBAやPowerShellで処理するほうが楽だと思った。

ここから本題

FILTER関数はマクロやスクリプトと比べてわかり易いわけではない。
説明なしに上のようなシートを受け取ったら、マクロやスクリプトと同じように「ナンノコッチャ」である。

FILTER関数に限らず、受け取った人が理解できないなら、ブラックボックス化するしかないのだが、Excelなら誰かがメンテナンスできると誤解している人は多い。

後々メンテナンスできなくなるからと、スクリプトやRPAを使うことをためらう人がいたりする。
Excelは個人作業は効率化できるけれど、業務フローを変えることは難しい。

ExcelかRPAかではなく、業務フローを変えるために必要なことは何かを考えることが必要だ。

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ローコード・プログラミング

　最近「DX」「内製化」「ローコード」がIT業界で流行っていて、日経コンピュータでANAの内製化が紹介されていた。

　ITC業界で長く働いてきて、今は小さな事業所で「ほぼ1人情シス」をやっている。「ほぼ1人情シス」の立場で「内製化」を考えてみた。
「ほぼ1人情シス」は通常業務があるので大掛かりなシステムは作れない、手間や時間がかかる業務フローを効率化するくらいだ。

　今流行りのノーコード、ローコードプログラミングで簡単にシステムが作れるという、売り文句は　1/4くらい正しい。ツールを売る立場ならそう言うだろう。
用意されたテンプレートで間に合うかちょっと手を入れるくらいなら、Excelでデータベース関数が使えるくらいのスキルがあれば作れると思う。

　ところが、現実の業務がテンプレートにハマることは稀だ。業務をテンプレートに合わせなくてはならなくなる。

　例えば、PowerAutomateのテンプレートに休暇承認フローがある。
申請者がSharePointのリストにタイトル、取得日を入力すると、マネージャ(承認者)にメールとTeamsで通知され、メッセージ中の承認／却下ボタンを押すと、リストに、承認／却下が入力されるというもの。このフローは簡単で初心者でも作れるようにマイクロソフトが考えている。説明もあるので試してみるにはちょうどよい。

しかし、作れることと運用できることは違う。
現在、休暇承認を違うフローで運用している場合、変えられるかどうかが内製化の効果が現れるかどうかの分かれ目だ。

　さらに、テンプレートの構造まで手を入れてようとすると、プログラミングのスキルが必要になる。
たまたま、プログラミングのスキルを持った人、例えば、Excelマクロが書ける人がいる場合は、テンプレートを参考に独自にシステムが作れるだろう。

しかし、慎重に考えなければならない。
解決すべき問題と解決方法を考えないで、思いつきで初めたり、「ちょっとやってよ」のような要求を引き受けると、時間と労力をかけたけど使われないシステムが出来上がる。

外注しても解決したい問題を解決できるシステムが、内製できるなら価値がある。しかし、問題が解決できないなら内製しても価値はない。

ノーコード、ローコードで内製しようとしたときに、
標準の機能で実現できない場合、現状の作業の効率化になっていないか、考えたほうがよい。
紙＋ハンコでもクラウド＋RPAでも、その仕事がやらなくてよいなら、無駄だということだ。
やらなくて良い仕事を効率化しても意味はないのだ。

　さらに^2、
標準の機能だけで実現できず、拡張機能を使わなければならない場合は、「1人情シス」では難しいと思う。「1人情シス」に求められているのは内製化ではなく、解決すべき問題をを外注先に伝えられることだろう。

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　PowerAutomate/PowerAppsのカスタムコネクタやOffice scriptを使うとできることが広がるのだけど、全然ローコードではない。

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すきなプログラミング言語ランキング

2021/4のTIOBEランキングが発表された。

Cが首位に返り咲いたとか、Java3位に転落し、代わりにPythonが2位に躍進したようだ。
誰も触れないのだが、注目したのは、22位のScratchだ、もう少しで20位圏内に入るんじゃないだろうか。
そのうち、業務用のプログラムもScratchでないと書けないという新人が現れるかも。

scratchはMITが教育向けに作った visual型の言語で、小中学校で多く使われている。

タイピング・スキルが低いときにテキスト型言語でプログラミングを始めると、ソースコードの入力に時間がかかったり、タイプミスが多くなる。
タイプミスは文法誤りになり、コンパイル時、実行時にエラーになるので、アルゴリズムやプログラムの論理構造を考える前に、文法誤りを直さなければならない。初心者はまず、この壁を乗り越えなくてはならない。
最近の処理系は親切なのでエラーやウォーニングをたくさん出力してくれるけど、閉じかっこを1つ忘れただけでいくつもエラーが出てきたら心が折れてしまう。

visual型の言語はキーワードや構造をブロックにすることで、キーボードを使用せずマウスで操作できるようにしてあるので、文法誤りは発生しない。
子供の教育用に使われる言語は命令ブロックを使用したvisual型の言語か、ブロックエディタを使った環境が用意されているようだ。

昔マイコン少年だったオヤジたちは、Syntax Errorと戦って言語をマスターした。だからといって、今の子供達にそれを求めるべきではないと思う。昔は、テキスト型言語しかなかっただけのことだ。

昔のマイコン少年たちは、当時のオヤジたちに、昔は手書きでコーディングして、パンチカードで入力したものだ。エディタを使うからデバッグができないんだ。などと勘違いの指摘を受けたものだ。

昔のコンピュータはコンパイルに時間がかかったし、共用していたから、コンパイルの回数を減らすために文法誤りは事前にチェックしておかなければならなかった。
教育用に使うには不便なので、実行しながらエラーやバグを修正しながらプログラミングできるインタプリタのBASICが使われた。

昔のマイコン少年は今でも子供達にBASICを教えるたがるのだけれど、もし、昔にJavaScriptや PythonがあったらそれでもBASICを選んだのだろうか？

ここに「IchigoJam」と「SmileBASIC」と「MIT Scratch」の比較がある。辛辣な意見だけど結構当たってる。

昔はBASICで業務に使うプログラムを作ることは考えられなかったが、言語が拡張され、CPUパワーが高くなったら、BASICで業務用のプログラムが作られるようになった。
ひょっとすると、Scratchで業務用のプログラムを書くようになるかもしれない。

Scratchで8Queen問題を解くプログラムを書いてみた。 
緑の旗を押すと始まる。

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テキストプログラミング ＜大人の先入観で決めてはならない＞

「テキストプログラミングは小学生には難しいは大人の思い込み」松田孝氏　ReseMom.biz (2020/10/29)

★重要なことは、大人の先入観で決めてはならないということ。誰にとっても、ビジュアルプログラミングよりテキストプログラミングが良いわけではない。

松田孝氏は、

　大人は、テキストプログラミングは小学生には難しいと考えがちだ。しかし、松田氏はこれは大人の思い込みだという。松田氏の経験から、子どもたちは「テキストプログラミングはかっこいい」といい、ビジュアルとテキストを選ばせると「テキストをやりたい」という子どもが多いのだという。「子どもたちは、実はゲームを通してキーボード操作に慣れている。文字の入力に慣れていないのは、トレーニングしていないから。最初はキーボード入力できなくても、子ども同士の学び合いで身に付けていくのです。もうひとつ、3年生からはローマ字を習い、英語活動が始まります」と説明し、「そういう意味からも、テキストプログラミングはこれからの時代にマッチしていると思います」とする。

とおっしゃる。そのとおりだと思う。昔のマイコン少年はテキストプログラミングしか選択肢がなかったが、ちゃんとプログラミングしていた。

　Scratchなどビジュアルプログラミング言語でプログラムを書くときに、ちょっと凝った構造にすると構造がわかりにくくなる。

　例えば、↓はネコが矢印キーで動く方向を変えるプログラムだ。がデフォルトの大きさの場合は下が切れるのでスクロールしなければ全体が見えない。

全体が見えるまで縮小する機能(マイナスの虫眼鏡)はある。しかし、当然小さくなる。

これより複雑な構造をプログラムを書いているのを見ると感心する。「うまく動かないんです」と相談を受けたときに、肩越しに画面を見ただけで構造を理解するのは大変だったりする。

　Scratchで書いた立派なゲームが公開されているが、コードを見るとすごく不雑で構造が分かりにくい。自分がこの量のコードを書くなら、とてもブロックエディタでは書く気になれない。

　昔のエディタは25行とか40行だった。関数や手続きなど一まとまりの処理は1画面に収まるように書けと言われていた。条件分岐や繰返しなどの構造が画面跨ぎになってスクロールしなければ処理の全体が見えないコードは格段にバグが増える。

　そう考えると、ビジュアルプログラミングでブロックエディタを使う場合は簡単なサンプルくらいのシンプルなプログラムを書くくらいがちょうど良くて、プログラミングに興味を持った人には、テキストプログラミングを教えた方が良いと思う。

★重要なのは、ビジュアルプログラミングよりテキストプログラミングが良いわけではないということ。

　人それぞれに向いたプログラミング環境があるのだ。さらに、プログラミングより、絵と絵を動かすことに興味がある子には、複雑なコードを書いていてもScratchが良いのだ。　大人の先入観で決めてはならないのだと思う。

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Scratchの疑問

　Scratchのサンプルをみていると、疑問に感じることがある。

疑問１：「ずっと」ブロック

　とりあえず「ずっと」ブロックを使ってその中で処理を行っているサンプルをよく見かける。疑問は、なぜ、ずっとブロックの中で終わるのか？　である。
例えば↓のようなサンプルだ。

このプログラムの意図は「スプライトが端に触れたら止まる」であろう。そうであれば、繰り返し処理は「ずっと」ではなく「＜＞まで繰り返す」が適当だろう。

そういえば、「ずっと」繰り返すの意味や、「ずっと」と「＜＞まで繰り返す」の違いを説明しない。

「ずっと」ブロックの意味を説明しないから、学習者がサンプルを改造するときに、よく間違う。学習者に子供が多いからといってもちゃんと説明すべきだと思う。

　NHK for Schoolの「Whyプログラミング」では、スクラッチを始めよう。(04:54あたり)で「ずっと」ブロックを説明している。

疑問２：イベントドリブン

　Scratchはイベントドリブンで書けるようになっている。
ところが、↓のようなサンプルを見かける。

「ずっと」ブロックの中で押されている↑↓→キーで条件分岐している例だ。
どうしても条件分岐を使いたいなら、わからなくもないが、キー押下はイベントが用意されているので↓のように書くとスッキリする。

Scratchの「全てを止める」ブロックは、イベントの発生まで止めないので、↑の例では、スプライトが端に触れると移動は止まるが、↑↓→キーで向きは変わる。ちょっとハマってしまった。

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ルビィのぼうけん

ルビィのぼうけん　リンダ・リウカス作　鳥居雪訳

　この絵本は、新しいことを覚えるのが好きな女の子、ルビィ(Ruby)、変わり者と呼ばれているペンギンたち、孤独が好きな雪豹(Snow Reopard)、ときどきオジャマ虫を育てている狐、カップケーキを作っているロボット、ニシキヘビがペットのジャンゴが登場する。

　IT業界にいる人は思わずニヤリとしてしまう。　そうそう、仕事で旅行にでかけているルビィのお父さんの写真は、まつもとさんに似ている。　もし、主人公がパールちゃんだったら、おばさんだから、物語が変わってしまう。

　この絵本は、リンダ・リウカス氏は子どもたちが「プログラマー的思考」ができるようになるために書いたようだけど、文科省がはじめた「プログラミング教育」の「プログラミング的思考」で参考にされているようだ。

　この本の「プログラマー的思考」にある要素のうち、「プログラミング的思考」で扱いにくい要素があるようだ。
「データ構造」「抽象化」「関数(一般化)」「デバッグ」が扱いにくく、「シーケンス」「小さく分ける(分解)」「ループ(繰り返し)」「アルゴリズム」は扱いやすいようだ。

　大人向けの部分に書いてある、「れんしゅう1」から「れんしゅう22」までのすべての要素を継続的に教えると「プログラマー的思考」ができるようになるのだけど、一部それも単発では「プログラマー的思考」は無理だと思ってしまう。

閑話休題

　大人向けの解説に↓こんなのがある。

　最近モヤモヤしていたことだ。

　プログラミング教育でよく使われる、code.orgの古典的な迷路(angry birds)もアルゴロジックはアルゴリズムを題材にしたものだ。　これらサイトでは正解すると少ないステップ数があることが示される。

　それはそれで良いのだけれど．．．少ないステップ数のアルゴリズムの方が良いアルゴリズムと教える人がいる。

↑これより、↓これの方が良いのだと。

「ルビィのぼうけん」の解説にあるように

異なったアル ゴリズムは、それぞれの用途によって使い分けるものです。

なのだ。

　一般的には、簡潔なアルゴリズムの方が最適であることは多い。しかし、プログラムを高速化するときに、ループを展開して順次処理にするのは常道だから、簡潔なアルゴリズムがいつも最適とは限らない。

　状況や場面によって最適のアルゴリズムは異なるから、状況や場面に合わせて選択しなければならない。　だから、複数のアルゴリズムを考えられる、頭の柔らかさ、発想の柔軟さがとても×2重要だ。

　教える人は、迷路の問題のアルゴリズムを教えるときに、「最小ステップが最適だ。」ではなく、「少ないステップにするにはどうしたらよいか？」という問いかけが必要なのだと思う。

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micro:bit ＜BLEが乗った低価格マイコンボード＞

ずいぶん前に買ったmicro:bitを出してきた。

micro:bitは英BBCが作った教育用マイコンボードで、英国では2015年に11歳と12歳の小学生全員に無料で配布したらしい。

マイコンボードとしては、(https://tech.microbit.org/hardware/)

• CPU:nRF51822 Cortex-M0 ROM:256kB RAM:16kB Clock:16MHz Bluetooth4.1内蔵
• DAPLink:MKL26Z128VFM4 Cortex-M0+
• IO:5x5LED, SWx2, SPI, I2C, GPIOx18(LED,SW,SPI,I2C排他使用)
• Sensor: 3軸加速度センサー、地磁気センサー、温度センサー(on chip), 明るさセンサー(LED使用？)

マイコンボードとして見ると盛りだくさんで、￥2,000はお買い得かもしれない。

表

裏

プログラミング環境はOnlineで提供されている。(https://makecode.microbit.org/)
教育向けを謳っているだけあって、ブロック型ビジュアル・プログラミング環境が公開されている。
困らないくらいブロックは揃っているが、文字でプログラミングしたいと言う人向けにjavascriptでもプログラムが書ける。

micro:bitの最初のプログラムは、Lチカでなくハートマークを点滅させるらしい。

これくらいなら、ブロックエディタで書けるけど、ちょっと大きくなるとブロックエディタでは見通しが悪くなる。

ダウンロードのリンクをクリックすると、HEXファイルがダウンロードされる。micro:bitにはDAPLinkが乗っているので、ダウンロードされたHEXファイルを"MICROBIT"という名前のドライブにコピーすることで、micro:bitに書きまれる。

左にシミュレータがあるので、micro:bitを書き換える前に動作を見ることができる。

ところで、このIDEはHEXファイルを読み込むと、プログラムを編集することができる。HEXファイルはバイナリデータなのになぜプログラムを復元することができるのか不思議だ。 HEXファイルの中にプログラムが書いてあるのかと思い覗いてみたが見当たらない。

調べてみると、micro:bitはMicroPythonで動いていて、IDEでダウンロードされるHEXファイルには、MicroPythonインタプリタのバイナリとMicroPythonのスクリプト(中間言語？)が入っているらしい。IDEはHEXファイルを読んでMicroPythonのスクリプト部分を読み出しているようだ。

関数も使えて、再帰呼び出しもできるようなので、5Queenをやってみた。深くなるとスタックが足りなくなるようだ。

blutooth LEがオンチップで乗っているので、micro:bitのセンサーの値をスマホやPCに送って処理させたり、スマホやPCからmicro:bitを制御したり、micro:bit同士でメッセージが送受信できる。

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