JP2004164565A - 数値検索装置および数値検索方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速に所望の順位の数値を検索することができる数値検索装置および数値検索方法を実現することを目的にする。
【解決手段】本発明は、デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、頻度分布の分解能を指示する分解能指示手段と、この分解能指示手段の指示する分解能で、記憶部の数値データの頻度分布を求める頻度分布作成部と、この頻度分布作成部の求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部とを設け、分解能指示手段は、演算部の演算結果に基づいて、頻度分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明は、デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、頻度分布の分解能を指示する分解能指示手段と、この分解能指示手段の指示する分解能で、記憶部の数値データの頻度分布を求める頻度分布作成部と、この頻度分布作成部の求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部とを設け、分解能指示手段は、演算部の演算結果に基づいて、頻度分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル化された複数の数値データのなかから、所望の順位の数値を検索する数値検索装置および数値検索方法に関し、詳しくは、高速に所望の順位の数値を検索することができる数値検索装置および数値検索方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有限な母数からなる数値データ群の解析や統計に、平均値、最大値、最小値と共に、一番小さな値から所望の順位の数値データが用いられることが多い。特に、数値データ群の真ん中の順位となる数値データは、中央値とよばれ、平均値よりも有用なものとして用いられる場合がある。例えば、母数の数値データ群に極端な異常値が含まれると、異常値によって平均値は影響されてしまうが、中央値は影響を受けにくい。
【０００３】
この中央値は、母数の数が奇数の場合（（母数＋１）／２）番目の数値データが中央値になり、母数の数が偶数の場合（母数／２）番目の数値データと（母数／２＋１）番目の数値データとの平均値が中央値になる。
【０００４】
そして中央値を検索する方式は多々あるが、最もシンプルな方式として全ての数値データを逐次比較して大きさの順に並べ替えて中央値の検索をしたり（例えば、特許文献１参照）、直接中央値を検索するものがある。
【０００５】
図１１は、中央値を直接検索する従来の数値検索装置の構成例を示す。図１１において、メモリ１０は、記憶部であり９個の数値データｄ１〜ｄ９が先頭から順番に格納される。もちろん、メモリ１０は、数値データｄ１〜ｄ９を所望数格納できるが、説明を簡単にするため９個としてある。比較手段１１は、メモリ１０の数値データｄ１〜ｄ９を読み出し、中央値を出力する。
【０００６】
このような装置の動作を説明する。比較手段１１が、メモリ１０の先頭に格納されている数値データｄ１を読み出す。そして、読み出した数値データｄ１以外の数値データｄ２〜ｄ９を順番に読み出して数値データｄ１と比較し、数値データｄ１より大きな（または小さな）数値データｄ２〜ｄ９が４個あれば、この数値データｄ１を中央値として出力する。
【０００７】
ここで、数値データｄ１が中央値でなければ、比較手段１１が、メモリ１０の先頭から２番目の数値データｄ２を読み出す。そして、読み出した数値データｄ２以外の数値データｄ１、ｄ３〜ｄ９を順番に読み出して数値データｄ２と比較し、数値データｄ１より大きな（または小さな）数値データｄ１、ｄ３〜ｄ９が４個あれば、この数値データｄ２を中央値として出力する。
【０００８】
そして、数値データｄ２が中央値でなければ、以下同様に残りの数値データｄ３〜ｄ９それぞれにおいて中央値であるか比較を行う。そして、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【０００９】
このような装置において、（２Ｎ＋１）個（Ｎは正の整数）の母数のなかから中央値である（Ｎ＋１）番目の数値データを検索するには、最悪ケースで（Ｎ×Ｎ）回、平均で（（Ｎ×Ｎ）／２）回の数値データの読み出しおよび比較を行う。例えば、母数が９個の場合、最悪ケースで１６回だが、母数が１００１個の場合、最悪ケースで２５０，０００回の読み出しおよび比較が必要となる。つまり、母数が増えると著しく検索に時間がかかるという問題があった。
【００１０】
また、一般的にアナログ量をデジタル化して数値データにすると、その数値データの数が膨大になることは、今日において多くの例、例えば、デジタルオシロスコープに代表される波形測定装置がある。
【００１１】
そして、図１１に示す装置で中央値を検索すると時間がかかりすぎるため、頻度分布（度数分布）を利用した検索方式が用いられることが多い。この方式は、アナログ量を、例えば、アナログ・デジタル変換器によってデジタル化して、メモリに数値データとして格納している点に着目している。つまり、メモリに格納された数値データのとりうる値の範囲と分解能が、有限となる点に着目し、頻度分布から中央値を検索する。
【００１２】
図１２は、このような頻度分布を用いた従来の数値検索装置の構成例を示した図である。図１２において、メモリ２０は、記憶部であり、１００１個のデジタル化された数値データが格納される。もちろん、メモリ２０は数値データを所望数格納できるが、説明を簡略化するため１００１個としてある。そして、数値データは、８ビット（２８＝２５６）の分解能でデジタル化されており、とりうる数値データは２５６種類である。一例として数値データの範囲は、０〜２５５の整数とする。
【００１３】
頻度分布作成部３０は、カウント手段３１、データカウント領域３２を有し、メモリ２０の数値データを読み出し、数値データがデジタル化されたのと同じ分解能で頻度分布を作成する。カウント手段３１は、メモリ２０から読み出した数値データによって、対応するデータカウント領域３２のカウント値をインクリメントまたはクリアする。データカウント領域３２は、数値データがデジタル化されたのと同じ分解能の２５６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５を有し、カウント手段３１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００１４】
演算部４０は、頻度分布作成部３０のデータカウント領域３２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値より中央値を演算する。
【００１５】
このような装置の動作を説明する。カウント手段３１が、データカウント領域３２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値を全て”０”にクリアする。そして、カウント手段３１が、メモリ２０から数値データを逐次読み出し、読み出した数値データに対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値をインクリメントする。例えば、数値データが”８”ならば、カウント値保持手段Ｃ８の値をインクリメントし、数値データが”２５５”ならばカウント値保持手段Ｃ２５５の値をインクリメントする。
【００１６】
ここで、メモリ２０の全数値データをカウント手段３１がカウント終了したときのカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値、すなわち頻度をそれぞれＣｄ０〜Ｃｄ２５５とすれば、頻度分布は図１３に示すヒストグラムで表される。図１３は、頻度分布作成部３０によって作成された頻度分布を表したヒストグラムである。図１３において、横軸は、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５であり、縦軸は、頻度（カウント値）である。
【００１７】
そして、演算部４０がカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値Ｃｄ０〜Ｃｄ２５５を順に読み出して、累算を行い中央値を演算する。すなわち、図１３に示すヒストグラムから明らかなように、下記の式（１）を満たすカウント値保持手段Ｃｍ（ｍは、自然数で１≦ｍ≦２５５）に対応する数値データが、（２Ｎ＋１）個の数値データにおける（Ｎ＋１）番目である中央値となる。
【００１８】
（Ｎ＋１）≦Ｃｄ０
または
Ｃｄ０＋Ｃｄ１＋…＋Ｃｄ（ｍ−１）＜（Ｎ＋１）
≦Ｃｄ０＋Ｃｄ１＋…＋Ｃｄ（ｍ−１）＋Ｃｄｍ （１）
【００１９】
このように、図１２に示す数値検索装置の検索は、母数の数値データが１００１個と多くても、読み出しが１００１回、データカウント領域３２のインクリメントが１００１回、演算部４０が読み出して累算するのが最悪で２５５回となる。つまり、頻度分布作成の分解能をｐ（ｐは自然数）ビットとすれば、読み出し書き込み累算等の実行回数は、（２×（２Ｎ＋１）＋（２ｐ−１））回と表され、図１１に示す数値検索装置と比較して、母数が増加しても検索にかかる時間が指数的に増加することはない。
【００２０】
このような中央値の検索は、波形測定装置においても用いられる。波形測定装置は、被測定波形（アナログ量）をアナログ・デジタル変換器によってデジタル化して数値データにし、メモリ２０に格納し、さらにメモリ２０に格納した数値データに基づき所望の処理、解析を行い波形表示を行うものである。
【００２１】
例えば、トリガ信号を基準信号として複数回波形測定を行った場合、ノイズの影響を軽減するためには、トリガ信号から同時刻の数値データで平均値を求めるよりも、中央値を用いたほうがよい場合がある。もちろん、デジタル化した数値データは膨大な数になるが、次々と変化する被測定波形をできるだけ、間引くことなくデータ収集し、表示することが要求される。このため、図１２に示す装置を用いて、中央値の検索をできるだけ高速に行っている。
【００２２】
【特許文献１】
特開平７−１６０７２６号公報（第２−３頁）。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、アナログ量をデジタル化する際の分解能は上がってきている。また、波形測定装置において、デジタル化する際の分解能が８ビットだとしても、数値データ処理の都合上、または数値データ処理の結果、分解能がより多ビット化することは一般的になっている。例えば、１６ビット（２１６＝６５５３６）の分解能になることもある。
【００２４】
このように分解能があがると中央値の検索は、頻度分布作成部３０が作成する頻度分布よりも、作成後に演算部４０が行う累算値の演算が支配的になる。すなわち、演算部４０は、数値データがデジタル化されたのと同じ分解能の６５５３６個のカウント値保持手段からなるデータカウント領域３２からカウント値を読み出し累算する。これにより最悪ケースで６５５３５回、平均でも３２７６８回の演算時間を要する。つまり、頻度分布を作成する母数が一定でも、分解能があがると演算部４０の累積演算が増加し、中央値の検索に非常に時間がかかるという問題があった。
【００２５】
そこで本発明の目的は、高速に所望の順位の数値を検索することができる数値検索装置および数値検索方法を実現することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、
頻度分布の分解能を指示する分解能指示手段と、
この分解能指示手段の指示する分解能で、前記記憶部の数値データの頻度分布を求める頻度分布作成部と、
この頻度分布作成部の求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部と
を設け、前記分解能指示手段は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記頻度分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
頻度分布作成部は、
カウント値を保持するカウント値保持手段を複数有するデータカウント領域と、
前記記憶部の数値データを読み出し、読み出した数値データに対応する前記データカウント領域のカウント値保持手段のカウント値をインクリメントするカウント手段と
を有することを特徴とするものである。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
頻度分布作成部は、所望の順位となる数値の範囲以外の数値データの個数を加算し、前記カウント値保持手段に格納するカウント値加算手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
演算部は、累積演算を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
演算部は、中央値を求めることを特徴とするものである。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置に用いたことを特徴とするものである。
【００３２】
請求項７記載の発明は、
頻度分布の分解能を指示する手順と、
この指示される分解能で、記憶部のデジタル化された数値データの頻度分布を求める手順と、
この求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める手順と
を設け、所望の順位の数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００３３】
請求項８記載の発明は、
デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、
累積度数分布の分解能を指示する分解能指示手段と、
この分解能指示手段の指示する分解能で、前記記憶部の数値データの累積度数分布を求める累積度数分布作成部と、
この累積度数分布作成部の求めた累積度数分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部と
を設け、前記分解能指示手段は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記累積度数分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００３４】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、
累積度数分布作成部は、
カウント値を保持するカウント値保持手段を複数有するデータカウント領域と、
前記記憶部の数値データを読み出し、読み出した数値データに対応する前記データカウント領域のカウント値保持手段のカウント値をインクリメントするカウント手段と
を有することを特徴とするものである。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９に記載の発明において、
演算部は、中央値を求めることを特徴とするものである。
【００３６】
請求項１１記載の発明は、請求項８〜１０のいずれかに記載の発明において、被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置に用いたことを特徴とするものである。
【００３７】
請求項１２記載の発明は、
累積度数分布の分解能を指示する手順と、
この指示される分解能で、記憶部のデジタル化された数値データの累積度数分布を求める手順と、
この求めた累積度数分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める手順と
を設け、所望の順位の数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例を示した構成図である。ここで、図１２と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、メモリ２０は、１６ビットの分解能でデジタル化された数値データが記憶されており、とりうる数値データは６５５３６種類である。一例として、数値データの範囲は、０〜６５５３５の整数とする。
【００３９】
頻度分布作成部５０は、カウント手段５１、データカウント領域５２を有し、頻度分布作成部３０の代わりに設けられ、指示された分解能で、メモリ２０から数値データを読み出して頻度分布（度数分布）を作成する。カウント手段５１は、メモリ２０から読み出した数値データによって、対応するデータカウント領域５２のカウント値をインクリメントまたはクリアする。データカウント領域５２は、指示される分解能に対応した個数、例えば１６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を有し、カウント手段５１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００４０】
演算部４０は、頻度分布作成部５０のデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値より累積演算を行い中央値を演算する。分解能指示手段６０は、演算部４０の求めた中央値によって、頻度分布作成部５０に、頻度分布を作成する分解能を指示する。
【００４１】
このような装置の動作を説明する。
カウント手段５１が、データカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値を全て”０”にクリアする。クリア後、分解能指示手段６０が、例えば、数値データの上位４ビットの分解能で第１回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０に行う。
【００４２】
そして、頻度分布作成部５０が、分解能指示手段６０からの指示に従って、カウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てた後、頻度分布作成部５０のカウント手段５１が、メモリ２０から数値データを読み出し、図２に示すように、指示された上位４ビットの分解能でデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。
図２は、分解能指示手段６０によって指示された分解能における頻度分布作成の数値の範囲（階級の幅）、および数値の範囲に対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を表した図である。
【００４３】
すなわち、カウント手段５１が、００００（１６）〜０ＦＦＦ（１６）（数値データを１６進数で表示してある）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０をインクリメントし、１０００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１をインクリメントし、２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２をインクリメントし、以下同様にして、Ｆ０００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５をインクリメントする。
【００４４】
このようにして、カウント手段５１が、メモリ２０から読み出した数値データに対応するデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントし、全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲、例えば、カウント値保持手段Ｃ２に対応する２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。但し、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５なので、式（１）におけるｍの範囲は、１≦ｍ≦１５となる。
【００４５】
そして、分解能指示手段６０が、中央値の存在する数値の範囲２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）において分解能をさらに４ビットあげて、上位８ビットの分解能で第２回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０に行う。
【００４６】
これにより、頻度分布作成部５０がカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てる。そして、頻度分布作成部５０のカウント手段５１が、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリア後、メモリ２０から数値データを読み出し、指示された上位８ビットの分解能でデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。
【００４７】
すなわち、カウント手段５１が、２０００（１６）〜２０ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０をインクリメントし、２１００（１６）〜２１ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１をインクリメントし、２２００（１６）〜２２ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２をインクリメントし、以下同様にして、２Ｆ００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５をインクリメントする。
【００４８】
このようにして、再度全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。
【００４９】
もちろん、第１回目と第２回目とでカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５にカウントされる数値データ数が異なるが（第１回目は、メモリ２０に記憶される全数値データに対して、第２回目は数値の範囲２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）における数値データが対象）、演算部４０は、式（１）の演算を行う前に、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値を全て加算して数値の範囲２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）における数値データの個数を求め、この個数から中央値の対応する（Ｎ＋１）番目を求めておくと良い。
【００５０】
そして、分解能指示手段６０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、上位１２ビットの分解能で第３回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０に行う。
【００５１】
以下同様に、頻度分布作成部５０が、指示された上位１２ビットの分解能で頻度分布を作成する。そして、演算部４０が中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。
【００５２】
これにより、分解能指示手段６０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、数値データがデジタル化されているのと同じ１６ビットの分解能で第４回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０にする。そして、頻度分布作成部５０が１６ビットの分解能で頻度分布を作成する。さらに、演算部４０がこの頻度分布から中央値を検索し、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【００５３】
このような装置、および図１２に示す装置における中央値の検索にかかる実行回数を図３に示す。図１に示す装置は、メモリ２０からの読み出しが１００１回、データカウント領域５２のインクリメントが１００１回、演算部４０が読み出して累算が最悪で１５回となる。そして、この一連の動作を４回行うので、図３に示すようにトータルで８０６８回となり、図１２に示す装置の６７５３７回と比較して、実行回数を非常に抑えることがことができる。
【００５４】
このように、分解能指示手段６０が、メモリ２０に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を頻度分布作成部５０に指示し、この指示された分解能で頻度分布作成部５０が頻度分布を作成する。そして演算部４０が頻度分布より中央値を求める。また、分解能指示手段６０が、演算部４０の演算結果に基づき高くした分解能を頻度分布作成部５０に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで頻度分布作成を繰り返して中央値を求めるので、数値データの分解能が高くとも中央値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に中央値を検索することができる。
【００５５】
例えば、被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置において、数値データを格納するメモリ２０の容量は所定量であり格納できる数値データ数は決まっているが、メモリ２０の数値データから中央値の検索を高速に行えるので、メモリ２０の容量がいっぱいになりにくく、波形測定を中断せずに連続して行うことができる。
【００５６】
また、データカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５は、数値データの分解能（２１６＝６５５３６）の個数分を必要としないので、データカウント領域５２を少なくすることができる。これにより、小型化およびコストを抑えることができる。
【００５７】
［第２の実施例］
図４は、本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図４において、頻度分布作成部５０のカウント領域５２に、カウント値保持手段ＣＬ、ＣＵが設けられ、カウント手段５１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００５８】
このような装置の動作を説明する。
このような装置は、図１に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、第２回目以降の頻度分布作成において、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＵのカウント値をクリア後に、カウント手段５１がメモリ２０から読み出した数値データが前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さい場合はカウント値保持手段ＣＬをインクリメントし、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きい場合は、カウント値保持手段ＣＵをインクリメントする。
【００５９】
すなわち、図５に示すように、第１回目の頻度分布作成において、カウントＣＬ、ＣＵはインクリメントされないが、第２回目以降は、カウント手段５１が、００００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段ＣＬをインクリメントし、３０００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段ＣＵをインクリメントする。ここで、図５は、分解能指示手段６０によって指示された分解能における頻度分布作成の数値範囲、および数値範囲に対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＵを表した図である。
【００６０】
そして、再度全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。もちろん、式（１）の累算において、演算部４０は、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０からでなく、カウント値保持手段ＣＬのカウント値ＣｄＬ、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０の順に累算を行い、最後に加算するのはカウント値保持手段ＣＵのカウント値ＣｄＵとなる。
【００６１】
このように、カウント手段５１がメモリ２０から読み出した数値データが前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さい場合はカウント値保持手段ＣＬをインクリメントし、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きい場合は、カウント値保持手段ＣＵをインクリメントする。そして、演算部４０は、カウント値保持手段ＣＬ、Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＵの順に累積演算し中央値を検索する。これにより、図１に示す装置と比較して、演算部４０は、中央値を検索する前にカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の加算を行って数値データの個数を求める必要が無い。従って、より高速に中央値を検索することができる。
【００６２】
［第３の実施例］
図６は、本発明の第３の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、頻度分布作成部５０のカウント領域５２に、カウント値保持手段ＣＬａ、ＣＵａが新たに設けられ、加算したカウント値を保持する。また、頻度分布作成部５０にカウント値加算手段５３が新たに設けられ、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＬａに加算したカウント値を格納する。さらに、カウント値加算手段５３は、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＵａに加算したカウント値を格納する。
【００６３】
このような装置の動作を説明する。
このような装置は、図１に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、第２回目以降の頻度分布作成において、カウント手段５１によってカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリアされる前に、カウント値加算手段５３が、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＬａに加算したカウント値を格納する。例えば、図２において、カウント値保持手段Ｃ０、Ｃ１それぞれのカウント値Ｃｄ０、Ｃｄ１を加算したカウント値を格納する。さらに、カウント値加算手段５３は、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＵａに加算したカウント値を格納する。例えば、図２において、カウント値保持手段Ｃ３〜Ｃ１５それぞれのカウント値Ｃｄ３〜Ｃｄ１５を加算したカウント値を格納する。
【００６４】
そして、再度全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。もちろん、式（１）の累算において、演算部４０は、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０からでなく、カウント値保持手段ＣＬａのカウント値ＣｄＵａ、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０の順に累算を行い、最後に加算するのはカウント値保持手段ＣＵａのカウント値ＣｄＵａとなる。
【００６５】
このように、カウント手段５１によってカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリアする前に、カウント値加算手段５３が前回求めた中央値の存在する数値の範囲以外のカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＬａ、ＣＵａに格納する。そして、演算部４０は、カウント値保持手段ＣＬａ、Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＵａから順に累積演算し中央値を検索する。これにより、図１に示す装置と比較して、演算部４０は、中央値を検索する前にカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の加算を行って数値データの個数を求める必要が無い。従って、より高速に中央値を検索することができる。
【００６６】
［第４の実施例］
図７は本発明の第４の実施例を示した構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図７において、メモリ２０は、１６ビットの分解能でデジタル化された数値データが記憶されており、とりうる数値データは６５５３６種類である。一例として、数値データの範囲は、０〜６５５３５の整数とする。
【００６７】
累積度数分布作成部７０は、頻度分布作成部５０の代わりに設けられ、カウント手段７１、データカウント領域７２を有し、指示された分解能で、メモリ２０から数値データを読み出して累積度数分布を作成する。カウント手段７１は、メモリ２０から読み出した数値データによって、対応するデータカウント領域７２のカウント値をインクリメントまたはクリアする。データカウント領域７２は、指示される分解能に対応した個数、例えば１６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を有し、カウント手段７１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００６８】
演算部８０は、演算部４０の代わりに設けられ、累積度数分布作成部７０のデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値より中央値を演算する。
【００６９】
分解能指示手段９０は、分解能指示手段６０の代わりに設けられ、演算部８０の求めた中央値によって、累積度数分布作成部７０に、累積度数分布を作成する分解能を指示する。
【００７０】
このような装置の動作を説明する。
カウント手段７１が、データカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値を全て”０”にクリアする。クリア後、分解能指示手段９０が、例えば、数値データの上位４ビットの分解能で第１回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０に行う。
【００７１】
そして、累積度数分布作成部７０が、分解能指示手段９０からの指示に従って、カウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てた後、累積度数分布作成部７０のカウント手段７１が、メモリ２０から数値データを読み出し、図８に示すように指示された上位４ビットの分解能でデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。図８は、分解能指示手段６０によって指示された分解能における累積度数分布作成の数値の範囲（階級の幅）、および数値の範囲に対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を表した図である。
【００７２】
つまり、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のそれぞれに対応する数値の範囲は、カウント値保持手段Ｃ０が００００（１６）〜０ＦＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ１がカウント値保持手段Ｃ０よりも上位４ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ２がカウント値保持手段Ｃ１よりも上位４ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）、となり、以下同様にしてカウント値保持手段Ｃ１５がカウント値保持手段Ｃ１４よりも４ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）となる。
【００７３】
従って、図１に示す装置は度数分布を作成するので、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に対応する数値の範囲は重ならないが、図７に示す装置は累積度数分布を作成するので、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれの階級の下限値は、同じ００００（１６）であり、上限値が上位４ビット分大きくなっていく。
【００７４】
そして、カウント手段７１が、メモリ２０から読み出した数値データとカウント保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の上限値とを比較して、数値データと上限値が等しいカウント保持手段Ｃ０〜Ｃ１５および上限値より小さいカウント保持手段Ｃ０〜Ｃ１５をインクリメントする。具体的には、カウント手段７１が、００００（１６）〜０ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５をインクリメントし、１０００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１〜Ｃ１５をインクリメントし、２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２〜Ｃ１５をインクリメントし、以下同様にして、Ｆ０００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５のみをインクリメントする。
【００７５】
このようにして、カウント手段７１が、数値データに対応するデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。全数値データによる累積度数分布作成の例を図８に示す。図８において、数値データの個数は１００１個とし、横軸はカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５（階級）であり、縦軸はカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれのカウント値（累積度数）Ｃｄ０〜Ｃｄ１５を示している。
【００７６】
そして、全数値データによる累積度数分布作成後、演算部８０が、数値の範囲が最も狭いカウント値保持手段Ｃ０から順に下記の式（２）を満たすか演算し、最初に式（２）を満たすカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を検索する。すなわち、図９に示す累積度数分布から明らかなように、下記の式（２）を満たすカウント値保持手段Ｃｎ（ｎは、自然数で０≦ｎ≦１５）に対応する数値データＣｄｎが、（２Ｎ＋１）個の数値データにおける（Ｎ＋１）番目である中央値を含むことになる。
【００７７】
（Ｎ＋１）≦Ｃｄｎ （２）
【００７８】
例えば、カウント値保持手段Ｃ７に対応する７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の数値の範囲を中央値として検索する。そして、この数値の範囲７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）を分解能指示手段９０に出力する。なお、カウント値保持手段Ｃ７の数値の範囲は００００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）だが、カウント値保持手段Ｃ６の数値の範囲００００（１６）〜６ＦＦＦ（１６）には中央値が存在しないので、７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の範囲を中央値として演算部８０が、分解能指示手段９０に出力する。
【００７９】
そして、分解能指示手段９０が、中央値の存在する数値の範囲７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）において分解能をさらに４ビットあげて、上位８ビットの分解能で第２回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０に行う。
【００８０】
これにより、累積度数分布作成部７０がカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てる。そして、累積度数分布作成部７０のカウント手段７１が、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリア後、メモリ２０から数値データを読み出し、指示された上位８ビットの分解能でデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。
【００８１】
すなわち、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれの階級の下限値は、第１回目と同じ００００（１６）であり、各カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の上限値は、中央値の存在する７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の範囲で上位８ビット分大きくなっていく。
【００８２】
つまり、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のそれぞれに対応する数値の範囲は、カウント値保持手段Ｃ０が００００（１６）〜７０ＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ１がカウント値保持手段Ｃ０よりも上位８ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜７１ＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ２がカウント値保持手段Ｃ１よりも上位８ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜７２ＦＦ（１６）、となり、以下同様にしてカウント値保持手段Ｃ１５がカウント値保持手段Ｃ１４よりも８ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）となる。
【００８３】
そして、カウント手段７１が、００００（１６）〜７０ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５をインクリメントし、７１００（１６）〜７１ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１〜Ｃ１５をインクリメントし、７２００（１６）〜７２ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２〜Ｃ１５をインクリメントし、以下同様にして、７Ｆ００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５のみをインクリメントする。
【００８４】
このようにして、再度全数値データによる累積度数分布作成後、演算部８０が式（２）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段９０に出力する。もちろん、（Ｎ＋１）の値は、第１回目の値と同じ”５０１”となる。
【００８５】
そして、分解能指示手段９０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、上位１２ビットの分解能で第３回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０に行う。
【００８６】
以下同様に、累積度数分布作成部７０が、指示された上位１２ビットの分解能で累積度数分布を作成する。そして、演算部８０が中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段９０に出力する。
【００８７】
これにより、分解能指示手段９０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、数値データがデジタル化されているのと同じ１６ビットの分解能で第４回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０にする。そして、累積度数分布作成部７０が１６ビットの分解能で累積度数分布を作成する。さらに、演算部８０がこの累積度数分布から中央値を検索し、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【００８８】
このように、分解能指示手段９０が、メモリ２０に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を累積度数分布作成部７０に指示し、この指示された分解能で累積度数分布作成部７０が累積度数分布を作成する。そして演算部８０が累積度数分布より中央値を求める。また、分解能指示手段９０が、演算部８０の演算結果に基づき高くした分解能を累積度数分布作成部７０に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで累積度数分布作成を繰り返して中央値を求めるので、数値データの分解能が高くとも中央値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に中央値を検索することができる。
【００８９】
例えば、被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置において、数値データを格納するメモリ２０の容量は所定量であり格納できる数値データ数は決まっているが、メモリ２０の数値データから中央値の検索を高速に行えるので、メモリ２０の容量がいっぱいになりにくく、波形測定を中断せずに連続して行うことができる。
【００９０】
また、データカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５は、数値データの分解能（２１６＝６５５３６）の個数分を必要としないので、データカウント領域５２を少なくすることができる。これにより、小型化およびコストを抑えることができる。
【００９１】
また、図１、図４、図６に示す装置と比較して、累積度数分布作成部７０が累積度数分布を作成するので、演算部８０が累積演算を行う必要が無く、より高速に中央値の検索を行うことができる。
【００９２】
さらに、演算部８０は２回目以降の演算において、図１に示す装置のようにカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に保持されるカウント値を加算したり、図４、図６に示す装置のようにカウント値保持手段ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａを必要としない。これにより、装置の小型化、コストを抑えることができる。
【００９３】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
（１）図１、図４、図６、図７に示す装置において、数値データは、メモリ２０に１６ビットの分解能でデジタル化され格納される構成を示したが、デジタル化される分解能は所望の分解能でよい。
【００９４】
（２）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、数値データは、正の整数を一例としてあげたが、実数としてよい。
【００９５】
（３）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、分解能指示手段６０、９０が指示する分解能は上位４ビット、８ビット、１２ビット、１６ビットとする構成を示したが、所望の分解能のビット数を指示してよい。
【００９６】
（４）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、演算部４０、８０は頻度分布または累積度数分布から中央値を検索し、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する構成を示したが、演算部４０、８０は、中央値の含まれる数値の範囲を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力してもよい。
【００９７】
（５）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、中央値の検索を行う構成を示したが、所望の順位となる数値の範囲または数値の検索を行ってもよい。
【００９８】
（６）また、図１、図７に示す装置において、データカウント領域５２、７２は１６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を有する構成を示したが、分解能指示手段６０、９０からの指示される分解能よりも多く設けてもよい。同様に図４、図６もカウント値保持手段は何個設けてもよい。
【００９９】
（７）また、図１に示す装置において、頻度分布作成部５０は、頻度分布の階級の幅を図２に示すように等間隔とする構成を示したが、第２回目からは等間隔とせず、図１０に示すようにしてもよい。すなわち、カウント値保持手段Ｃ０の下限値は常に００００（１６）とし、カウント値保持手段Ｃ１５の上限値をＦＦＦＦ（１６）としてもよい。これにより、図１に示す装置のようにカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に保持されるカウント値を加算したり、図４、図６に示す装置のようにカウント値保持手段ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａを必要としない。これにより、装置の小型化、コストを抑えることができる。
【０１００】
（８）また、図１、図４、図６に示す装置において、演算部４０は数値の値が小さいカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａ（例えば、図１に示す装置では、カウント値保持手段Ｃ０）のカウント値から累積演算を行う構成を示したが、数値の値が大きい方から累積演算を行っても良い。
【０１０１】
（９）また、図７に示す装置において、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれの階級の下限値は、同じ００００（１６）であり、上限値を異なる値とする構成を示したが、上限値を同じＦＦＦＦ（１６）とし、下限値を異なる値とする構成としてもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜６によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を頻度分布作成部に指示し、この指示された分解能で頻度分布作成部が頻度分布を作成する。そして演算部が頻度分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。また、分解能指示手段が、演算部の演算結果に基づき高くした分解能を頻度分布作成部に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで頻度分布作成を繰り返して所望の順位の数値を求めるので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０３】
請求項３によれば、カウント値加算手段が所望の順位となる数値の範囲以外のカウント値を加算して、カウント値保持手段に格納し、演算部はカウント値保持手段の累積演算を行い所望の順位となる数値の範囲または数値を検索する。これにより、図１に示す装置と比較して、演算部は、所望の順位となる数値の範囲または数値を検索する前にカウント値保持手段の加算を行って数値データの個数を求める必要が無い。従って、より高速に所望の順位となる数値を検索することができる。
【０１０４】
請求項７によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を指示し、この指示された分解能で頻度分布を作成する。そして求めた頻度分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。さらに、所望の順位となる数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くするので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０５】
請求項８〜１１によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を累積度数分布作成部に指示し、この指示された分解能で累積度数分布作成部が累積度数分布を作成する。そして演算部が累積度数分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。また、分解能指示手段が、演算部の演算結果に基づき高くした分解能を累積度数分布作成部に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで累積度数分布作成を繰り返して所望の順位の数値を求めるので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０６】
また、累積度数分布作成部が累積度数分布を作成するので、演算部が累積演算を行う必要が無く、より高速に所望の順位となる数値の範囲または数値を検索することができる。
【０１０７】
請求項１２によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を指示し、この指示された分解能で累積度数分布を作成する。そして求めた累積度数分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。さらに、所望の順位となる数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くするので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０８】
また、累積度数分布を作成し、この累積度数分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を検索するので、累積演算を行う必要が無く、より高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の一例を示した図である。
【図３】図１に示す装置と図１２に示す従来装置の実行回数を表した図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示した構成図である。
【図５】図４に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の一例を示した図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示した構成図である。
【図７】本発明の第４の実施例を示した構成図である。
【図８】図７に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の一例を示した図である。
【図９】図７に示す装置における累積度数分布の一例を示した図である。
【図１０】図１に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の他の一例を示した図である。
【図１１】従来の数値検索装置の第１の構成を示した構成図である。
【図１２】従来の数値検索装置の第２の構成を示した構成図である。
【図１３】ヒストグラムの一例を示した図である。
【符号の説明】
２０ メモリ
４０、８０ 演算部
５０ 頻度分布作成部
５１、７１ カウント手段
５２、７２ データカウント領域
６０、９０ 分解能指示手段
７０ 累積度数分布作成部
Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａ カウント値保持手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル化された複数の数値データのなかから、所望の順位の数値を検索する数値検索装置および数値検索方法に関し、詳しくは、高速に所望の順位の数値を検索することができる数値検索装置および数値検索方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有限な母数からなる数値データ群の解析や統計に、平均値、最大値、最小値と共に、一番小さな値から所望の順位の数値データが用いられることが多い。特に、数値データ群の真ん中の順位となる数値データは、中央値とよばれ、平均値よりも有用なものとして用いられる場合がある。例えば、母数の数値データ群に極端な異常値が含まれると、異常値によって平均値は影響されてしまうが、中央値は影響を受けにくい。
【０００３】
この中央値は、母数の数が奇数の場合（（母数＋１）／２）番目の数値データが中央値になり、母数の数が偶数の場合（母数／２）番目の数値データと（母数／２＋１）番目の数値データとの平均値が中央値になる。
【０００４】
そして中央値を検索する方式は多々あるが、最もシンプルな方式として全ての数値データを逐次比較して大きさの順に並べ替えて中央値の検索をしたり（例えば、特許文献１参照）、直接中央値を検索するものがある。
【０００５】
図１１は、中央値を直接検索する従来の数値検索装置の構成例を示す。図１１において、メモリ１０は、記憶部であり９個の数値データｄ１〜ｄ９が先頭から順番に格納される。もちろん、メモリ１０は、数値データｄ１〜ｄ９を所望数格納できるが、説明を簡単にするため９個としてある。比較手段１１は、メモリ１０の数値データｄ１〜ｄ９を読み出し、中央値を出力する。
【０００６】
このような装置の動作を説明する。比較手段１１が、メモリ１０の先頭に格納されている数値データｄ１を読み出す。そして、読み出した数値データｄ１以外の数値データｄ２〜ｄ９を順番に読み出して数値データｄ１と比較し、数値データｄ１より大きな（または小さな）数値データｄ２〜ｄ９が４個あれば、この数値データｄ１を中央値として出力する。
【０００７】
ここで、数値データｄ１が中央値でなければ、比較手段１１が、メモリ１０の先頭から２番目の数値データｄ２を読み出す。そして、読み出した数値データｄ２以外の数値データｄ１、ｄ３〜ｄ９を順番に読み出して数値データｄ２と比較し、数値データｄ１より大きな（または小さな）数値データｄ１、ｄ３〜ｄ９が４個あれば、この数値データｄ２を中央値として出力する。
【０００８】
そして、数値データｄ２が中央値でなければ、以下同様に残りの数値データｄ３〜ｄ９それぞれにおいて中央値であるか比較を行う。そして、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【０００９】
このような装置において、（２Ｎ＋１）個（Ｎは正の整数）の母数のなかから中央値である（Ｎ＋１）番目の数値データを検索するには、最悪ケースで（Ｎ×Ｎ）回、平均で（（Ｎ×Ｎ）／２）回の数値データの読み出しおよび比較を行う。例えば、母数が９個の場合、最悪ケースで１６回だが、母数が１００１個の場合、最悪ケースで２５０，０００回の読み出しおよび比較が必要となる。つまり、母数が増えると著しく検索に時間がかかるという問題があった。
【００１０】
また、一般的にアナログ量をデジタル化して数値データにすると、その数値データの数が膨大になることは、今日において多くの例、例えば、デジタルオシロスコープに代表される波形測定装置がある。
【００１１】
そして、図１１に示す装置で中央値を検索すると時間がかかりすぎるため、頻度分布（度数分布）を利用した検索方式が用いられることが多い。この方式は、アナログ量を、例えば、アナログ・デジタル変換器によってデジタル化して、メモリに数値データとして格納している点に着目している。つまり、メモリに格納された数値データのとりうる値の範囲と分解能が、有限となる点に着目し、頻度分布から中央値を検索する。
【００１２】
図１２は、このような頻度分布を用いた従来の数値検索装置の構成例を示した図である。図１２において、メモリ２０は、記憶部であり、１００１個のデジタル化された数値データが格納される。もちろん、メモリ２０は数値データを所望数格納できるが、説明を簡略化するため１００１個としてある。そして、数値データは、８ビット（２８＝２５６）の分解能でデジタル化されており、とりうる数値データは２５６種類である。一例として数値データの範囲は、０〜２５５の整数とする。
【００１３】
頻度分布作成部３０は、カウント手段３１、データカウント領域３２を有し、メモリ２０の数値データを読み出し、数値データがデジタル化されたのと同じ分解能で頻度分布を作成する。カウント手段３１は、メモリ２０から読み出した数値データによって、対応するデータカウント領域３２のカウント値をインクリメントまたはクリアする。データカウント領域３２は、数値データがデジタル化されたのと同じ分解能の２５６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５を有し、カウント手段３１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００１４】
演算部４０は、頻度分布作成部３０のデータカウント領域３２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値より中央値を演算する。
【００１５】
このような装置の動作を説明する。カウント手段３１が、データカウント領域３２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値を全て”０”にクリアする。そして、カウント手段３１が、メモリ２０から数値データを逐次読み出し、読み出した数値データに対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値をインクリメントする。例えば、数値データが”８”ならば、カウント値保持手段Ｃ８の値をインクリメントし、数値データが”２５５”ならばカウント値保持手段Ｃ２５５の値をインクリメントする。
【００１６】
ここで、メモリ２０の全数値データをカウント手段３１がカウント終了したときのカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値、すなわち頻度をそれぞれＣｄ０〜Ｃｄ２５５とすれば、頻度分布は図１３に示すヒストグラムで表される。図１３は、頻度分布作成部３０によって作成された頻度分布を表したヒストグラムである。図１３において、横軸は、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５であり、縦軸は、頻度（カウント値）である。
【００１７】
そして、演算部４０がカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ２５５のカウント値Ｃｄ０〜Ｃｄ２５５を順に読み出して、累算を行い中央値を演算する。すなわち、図１３に示すヒストグラムから明らかなように、下記の式（１）を満たすカウント値保持手段Ｃｍ（ｍは、自然数で１≦ｍ≦２５５）に対応する数値データが、（２Ｎ＋１）個の数値データにおける（Ｎ＋１）番目である中央値となる。
【００１８】
（Ｎ＋１）≦Ｃｄ０
または
Ｃｄ０＋Ｃｄ１＋…＋Ｃｄ（ｍ−１）＜（Ｎ＋１）
≦Ｃｄ０＋Ｃｄ１＋…＋Ｃｄ（ｍ−１）＋Ｃｄｍ （１）
【００１９】
このように、図１２に示す数値検索装置の検索は、母数の数値データが１００１個と多くても、読み出しが１００１回、データカウント領域３２のインクリメントが１００１回、演算部４０が読み出して累算するのが最悪で２５５回となる。つまり、頻度分布作成の分解能をｐ（ｐは自然数）ビットとすれば、読み出し書き込み累算等の実行回数は、（２×（２Ｎ＋１）＋（２ｐ−１））回と表され、図１１に示す数値検索装置と比較して、母数が増加しても検索にかかる時間が指数的に増加することはない。
【００２０】
このような中央値の検索は、波形測定装置においても用いられる。波形測定装置は、被測定波形（アナログ量）をアナログ・デジタル変換器によってデジタル化して数値データにし、メモリ２０に格納し、さらにメモリ２０に格納した数値データに基づき所望の処理、解析を行い波形表示を行うものである。
【００２１】
例えば、トリガ信号を基準信号として複数回波形測定を行った場合、ノイズの影響を軽減するためには、トリガ信号から同時刻の数値データで平均値を求めるよりも、中央値を用いたほうがよい場合がある。もちろん、デジタル化した数値データは膨大な数になるが、次々と変化する被測定波形をできるだけ、間引くことなくデータ収集し、表示することが要求される。このため、図１２に示す装置を用いて、中央値の検索をできるだけ高速に行っている。
【００２２】
【特許文献１】
特開平７−１６０７２６号公報（第２−３頁）。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、アナログ量をデジタル化する際の分解能は上がってきている。また、波形測定装置において、デジタル化する際の分解能が８ビットだとしても、数値データ処理の都合上、または数値データ処理の結果、分解能がより多ビット化することは一般的になっている。例えば、１６ビット（２１６＝６５５３６）の分解能になることもある。
【００２４】
このように分解能があがると中央値の検索は、頻度分布作成部３０が作成する頻度分布よりも、作成後に演算部４０が行う累算値の演算が支配的になる。すなわち、演算部４０は、数値データがデジタル化されたのと同じ分解能の６５５３６個のカウント値保持手段からなるデータカウント領域３２からカウント値を読み出し累算する。これにより最悪ケースで６５５３５回、平均でも３２７６８回の演算時間を要する。つまり、頻度分布を作成する母数が一定でも、分解能があがると演算部４０の累積演算が増加し、中央値の検索に非常に時間がかかるという問題があった。
【００２５】
そこで本発明の目的は、高速に所望の順位の数値を検索することができる数値検索装置および数値検索方法を実現することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、
頻度分布の分解能を指示する分解能指示手段と、
この分解能指示手段の指示する分解能で、前記記憶部の数値データの頻度分布を求める頻度分布作成部と、
この頻度分布作成部の求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部と
を設け、前記分解能指示手段は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記頻度分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
頻度分布作成部は、
カウント値を保持するカウント値保持手段を複数有するデータカウント領域と、
前記記憶部の数値データを読み出し、読み出した数値データに対応する前記データカウント領域のカウント値保持手段のカウント値をインクリメントするカウント手段と
を有することを特徴とするものである。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
頻度分布作成部は、所望の順位となる数値の範囲以外の数値データの個数を加算し、前記カウント値保持手段に格納するカウント値加算手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
演算部は、累積演算を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
演算部は、中央値を求めることを特徴とするものである。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置に用いたことを特徴とするものである。
【００３２】
請求項７記載の発明は、
頻度分布の分解能を指示する手順と、
この指示される分解能で、記憶部のデジタル化された数値データの頻度分布を求める手順と、
この求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める手順と
を設け、所望の順位の数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００３３】
請求項８記載の発明は、
デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、
累積度数分布の分解能を指示する分解能指示手段と、
この分解能指示手段の指示する分解能で、前記記憶部の数値データの累積度数分布を求める累積度数分布作成部と、
この累積度数分布作成部の求めた累積度数分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部と
を設け、前記分解能指示手段は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記累積度数分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００３４】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、
累積度数分布作成部は、
カウント値を保持するカウント値保持手段を複数有するデータカウント領域と、
前記記憶部の数値データを読み出し、読み出した数値データに対応する前記データカウント領域のカウント値保持手段のカウント値をインクリメントするカウント手段と
を有することを特徴とするものである。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９に記載の発明において、
演算部は、中央値を求めることを特徴とするものである。
【００３６】
請求項１１記載の発明は、請求項８〜１０のいずれかに記載の発明において、被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置に用いたことを特徴とするものである。
【００３７】
請求項１２記載の発明は、
累積度数分布の分解能を指示する手順と、
この指示される分解能で、記憶部のデジタル化された数値データの累積度数分布を求める手順と、
この求めた累積度数分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める手順と
を設け、所望の順位の数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とするものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例を示した構成図である。ここで、図１２と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、メモリ２０は、１６ビットの分解能でデジタル化された数値データが記憶されており、とりうる数値データは６５５３６種類である。一例として、数値データの範囲は、０〜６５５３５の整数とする。
【００３９】
頻度分布作成部５０は、カウント手段５１、データカウント領域５２を有し、頻度分布作成部３０の代わりに設けられ、指示された分解能で、メモリ２０から数値データを読み出して頻度分布（度数分布）を作成する。カウント手段５１は、メモリ２０から読み出した数値データによって、対応するデータカウント領域５２のカウント値をインクリメントまたはクリアする。データカウント領域５２は、指示される分解能に対応した個数、例えば１６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を有し、カウント手段５１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００４０】
演算部４０は、頻度分布作成部５０のデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値より累積演算を行い中央値を演算する。分解能指示手段６０は、演算部４０の求めた中央値によって、頻度分布作成部５０に、頻度分布を作成する分解能を指示する。
【００４１】
このような装置の動作を説明する。
カウント手段５１が、データカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値を全て”０”にクリアする。クリア後、分解能指示手段６０が、例えば、数値データの上位４ビットの分解能で第１回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０に行う。
【００４２】
そして、頻度分布作成部５０が、分解能指示手段６０からの指示に従って、カウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てた後、頻度分布作成部５０のカウント手段５１が、メモリ２０から数値データを読み出し、図２に示すように、指示された上位４ビットの分解能でデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。
図２は、分解能指示手段６０によって指示された分解能における頻度分布作成の数値の範囲（階級の幅）、および数値の範囲に対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を表した図である。
【００４３】
すなわち、カウント手段５１が、００００（１６）〜０ＦＦＦ（１６）（数値データを１６進数で表示してある）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０をインクリメントし、１０００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１をインクリメントし、２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２をインクリメントし、以下同様にして、Ｆ０００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５をインクリメントする。
【００４４】
このようにして、カウント手段５１が、メモリ２０から読み出した数値データに対応するデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントし、全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲、例えば、カウント値保持手段Ｃ２に対応する２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。但し、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５なので、式（１）におけるｍの範囲は、１≦ｍ≦１５となる。
【００４５】
そして、分解能指示手段６０が、中央値の存在する数値の範囲２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）において分解能をさらに４ビットあげて、上位８ビットの分解能で第２回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０に行う。
【００４６】
これにより、頻度分布作成部５０がカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てる。そして、頻度分布作成部５０のカウント手段５１が、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリア後、メモリ２０から数値データを読み出し、指示された上位８ビットの分解能でデータカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。
【００４７】
すなわち、カウント手段５１が、２０００（１６）〜２０ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０をインクリメントし、２１００（１６）〜２１ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１をインクリメントし、２２００（１６）〜２２ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２をインクリメントし、以下同様にして、２Ｆ００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５をインクリメントする。
【００４８】
このようにして、再度全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。
【００４９】
もちろん、第１回目と第２回目とでカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５にカウントされる数値データ数が異なるが（第１回目は、メモリ２０に記憶される全数値データに対して、第２回目は数値の範囲２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）における数値データが対象）、演算部４０は、式（１）の演算を行う前に、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値を全て加算して数値の範囲２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）における数値データの個数を求め、この個数から中央値の対応する（Ｎ＋１）番目を求めておくと良い。
【００５０】
そして、分解能指示手段６０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、上位１２ビットの分解能で第３回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０に行う。
【００５１】
以下同様に、頻度分布作成部５０が、指示された上位１２ビットの分解能で頻度分布を作成する。そして、演算部４０が中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。
【００５２】
これにより、分解能指示手段６０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、数値データがデジタル化されているのと同じ１６ビットの分解能で第４回目の頻度分布作成の指示を頻度分布作成部５０にする。そして、頻度分布作成部５０が１６ビットの分解能で頻度分布を作成する。さらに、演算部４０がこの頻度分布から中央値を検索し、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【００５３】
このような装置、および図１２に示す装置における中央値の検索にかかる実行回数を図３に示す。図１に示す装置は、メモリ２０からの読み出しが１００１回、データカウント領域５２のインクリメントが１００１回、演算部４０が読み出して累算が最悪で１５回となる。そして、この一連の動作を４回行うので、図３に示すようにトータルで８０６８回となり、図１２に示す装置の６７５３７回と比較して、実行回数を非常に抑えることがことができる。
【００５４】
このように、分解能指示手段６０が、メモリ２０に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を頻度分布作成部５０に指示し、この指示された分解能で頻度分布作成部５０が頻度分布を作成する。そして演算部４０が頻度分布より中央値を求める。また、分解能指示手段６０が、演算部４０の演算結果に基づき高くした分解能を頻度分布作成部５０に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで頻度分布作成を繰り返して中央値を求めるので、数値データの分解能が高くとも中央値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に中央値を検索することができる。
【００５５】
例えば、被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置において、数値データを格納するメモリ２０の容量は所定量であり格納できる数値データ数は決まっているが、メモリ２０の数値データから中央値の検索を高速に行えるので、メモリ２０の容量がいっぱいになりにくく、波形測定を中断せずに連続して行うことができる。
【００５６】
また、データカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５は、数値データの分解能（２１６＝６５５３６）の個数分を必要としないので、データカウント領域５２を少なくすることができる。これにより、小型化およびコストを抑えることができる。
【００５７】
［第２の実施例］
図４は、本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図４において、頻度分布作成部５０のカウント領域５２に、カウント値保持手段ＣＬ、ＣＵが設けられ、カウント手段５１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００５８】
このような装置の動作を説明する。
このような装置は、図１に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、第２回目以降の頻度分布作成において、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＵのカウント値をクリア後に、カウント手段５１がメモリ２０から読み出した数値データが前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さい場合はカウント値保持手段ＣＬをインクリメントし、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きい場合は、カウント値保持手段ＣＵをインクリメントする。
【００５９】
すなわち、図５に示すように、第１回目の頻度分布作成において、カウントＣＬ、ＣＵはインクリメントされないが、第２回目以降は、カウント手段５１が、００００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段ＣＬをインクリメントし、３０００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段ＣＵをインクリメントする。ここで、図５は、分解能指示手段６０によって指示された分解能における頻度分布作成の数値範囲、および数値範囲に対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＵを表した図である。
【００６０】
そして、再度全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。もちろん、式（１）の累算において、演算部４０は、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０からでなく、カウント値保持手段ＣＬのカウント値ＣｄＬ、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０の順に累算を行い、最後に加算するのはカウント値保持手段ＣＵのカウント値ＣｄＵとなる。
【００６１】
このように、カウント手段５１がメモリ２０から読み出した数値データが前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さい場合はカウント値保持手段ＣＬをインクリメントし、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きい場合は、カウント値保持手段ＣＵをインクリメントする。そして、演算部４０は、カウント値保持手段ＣＬ、Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＵの順に累積演算し中央値を検索する。これにより、図１に示す装置と比較して、演算部４０は、中央値を検索する前にカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の加算を行って数値データの個数を求める必要が無い。従って、より高速に中央値を検索することができる。
【００６２】
［第３の実施例］
図６は、本発明の第３の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、頻度分布作成部５０のカウント領域５２に、カウント値保持手段ＣＬａ、ＣＵａが新たに設けられ、加算したカウント値を保持する。また、頻度分布作成部５０にカウント値加算手段５３が新たに設けられ、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＬａに加算したカウント値を格納する。さらに、カウント値加算手段５３は、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＵａに加算したカウント値を格納する。
【００６３】
このような装置の動作を説明する。
このような装置は、図１に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、第２回目以降の頻度分布作成において、カウント手段５１によってカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリアされる前に、カウント値加算手段５３が、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも小さな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＬａに加算したカウント値を格納する。例えば、図２において、カウント値保持手段Ｃ０、Ｃ１それぞれのカウント値Ｃｄ０、Ｃｄ１を加算したカウント値を格納する。さらに、カウント値加算手段５３は、前回求めた中央値の存在する数値の範囲よりも大きな数値の範囲に存在するカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＵａに加算したカウント値を格納する。例えば、図２において、カウント値保持手段Ｃ３〜Ｃ１５それぞれのカウント値Ｃｄ３〜Ｃｄ１５を加算したカウント値を格納する。
【００６４】
そして、再度全数値データによる頻度分布作成後、演算部４０が式（１）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段６０に出力する。もちろん、式（１）の累算において、演算部４０は、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０からでなく、カウント値保持手段ＣＬａのカウント値ＣｄＵａ、カウント値保持手段Ｃ０のカウント値Ｃｄ０の順に累算を行い、最後に加算するのはカウント値保持手段ＣＵａのカウント値ＣｄＵａとなる。
【００６５】
このように、カウント手段５１によってカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリアする前に、カウント値加算手段５３が前回求めた中央値の存在する数値の範囲以外のカウント値を加算して、カウント値保持手段ＣＬａ、ＣＵａに格納する。そして、演算部４０は、カウント値保持手段ＣＬａ、Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＵａから順に累積演算し中央値を検索する。これにより、図１に示す装置と比較して、演算部４０は、中央値を検索する前にカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の加算を行って数値データの個数を求める必要が無い。従って、より高速に中央値を検索することができる。
【００６６】
［第４の実施例］
図７は本発明の第４の実施例を示した構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図７において、メモリ２０は、１６ビットの分解能でデジタル化された数値データが記憶されており、とりうる数値データは６５５３６種類である。一例として、数値データの範囲は、０〜６５５３５の整数とする。
【００６７】
累積度数分布作成部７０は、頻度分布作成部５０の代わりに設けられ、カウント手段７１、データカウント領域７２を有し、指示された分解能で、メモリ２０から数値データを読み出して累積度数分布を作成する。カウント手段７１は、メモリ２０から読み出した数値データによって、対応するデータカウント領域７２のカウント値をインクリメントまたはクリアする。データカウント領域７２は、指示される分解能に対応した個数、例えば１６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を有し、カウント手段７１によってカウントまたはクリアされ、カウント値を保持する。
【００６８】
演算部８０は、演算部４０の代わりに設けられ、累積度数分布作成部７０のデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値より中央値を演算する。
【００６９】
分解能指示手段９０は、分解能指示手段６０の代わりに設けられ、演算部８０の求めた中央値によって、累積度数分布作成部７０に、累積度数分布を作成する分解能を指示する。
【００７０】
このような装置の動作を説明する。
カウント手段７１が、データカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値を全て”０”にクリアする。クリア後、分解能指示手段９０が、例えば、数値データの上位４ビットの分解能で第１回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０に行う。
【００７１】
そして、累積度数分布作成部７０が、分解能指示手段９０からの指示に従って、カウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てた後、累積度数分布作成部７０のカウント手段７１が、メモリ２０から数値データを読み出し、図８に示すように指示された上位４ビットの分解能でデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。図８は、分解能指示手段６０によって指示された分解能における累積度数分布作成の数値の範囲（階級の幅）、および数値の範囲に対応するカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を表した図である。
【００７２】
つまり、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のそれぞれに対応する数値の範囲は、カウント値保持手段Ｃ０が００００（１６）〜０ＦＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ１がカウント値保持手段Ｃ０よりも上位４ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ２がカウント値保持手段Ｃ１よりも上位４ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）、となり、以下同様にしてカウント値保持手段Ｃ１５がカウント値保持手段Ｃ１４よりも４ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）となる。
【００７３】
従って、図１に示す装置は度数分布を作成するので、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に対応する数値の範囲は重ならないが、図７に示す装置は累積度数分布を作成するので、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれの階級の下限値は、同じ００００（１６）であり、上限値が上位４ビット分大きくなっていく。
【００７４】
そして、カウント手段７１が、メモリ２０から読み出した数値データとカウント保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の上限値とを比較して、数値データと上限値が等しいカウント保持手段Ｃ０〜Ｃ１５および上限値より小さいカウント保持手段Ｃ０〜Ｃ１５をインクリメントする。具体的には、カウント手段７１が、００００（１６）〜０ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５をインクリメントし、１０００（１６）〜１ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１〜Ｃ１５をインクリメントし、２０００（１６）〜２ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２〜Ｃ１５をインクリメントし、以下同様にして、Ｆ０００（１６）〜ＦＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５のみをインクリメントする。
【００７５】
このようにして、カウント手段７１が、数値データに対応するデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。全数値データによる累積度数分布作成の例を図８に示す。図８において、数値データの個数は１００１個とし、横軸はカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５（階級）であり、縦軸はカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれのカウント値（累積度数）Ｃｄ０〜Ｃｄ１５を示している。
【００７６】
そして、全数値データによる累積度数分布作成後、演算部８０が、数値の範囲が最も狭いカウント値保持手段Ｃ０から順に下記の式（２）を満たすか演算し、最初に式（２）を満たすカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を検索する。すなわち、図９に示す累積度数分布から明らかなように、下記の式（２）を満たすカウント値保持手段Ｃｎ（ｎは、自然数で０≦ｎ≦１５）に対応する数値データＣｄｎが、（２Ｎ＋１）個の数値データにおける（Ｎ＋１）番目である中央値を含むことになる。
【００７７】
（Ｎ＋１）≦Ｃｄｎ （２）
【００７８】
例えば、カウント値保持手段Ｃ７に対応する７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の数値の範囲を中央値として検索する。そして、この数値の範囲７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）を分解能指示手段９０に出力する。なお、カウント値保持手段Ｃ７の数値の範囲は００００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）だが、カウント値保持手段Ｃ６の数値の範囲００００（１６）〜６ＦＦＦ（１６）には中央値が存在しないので、７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の範囲を中央値として演算部８０が、分解能指示手段９０に出力する。
【００７９】
そして、分解能指示手段９０が、中央値の存在する数値の範囲７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）において分解能をさらに４ビットあげて、上位８ビットの分解能で第２回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０に行う。
【００８０】
これにより、累積度数分布作成部７０がカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に数値の範囲を割り当てる。そして、累積度数分布作成部７０のカウント手段７１が、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をクリア後、メモリ２０から数値データを読み出し、指示された上位８ビットの分解能でデータカウント領域７２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のカウント値をインクリメントする。
【００８１】
すなわち、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれの階級の下限値は、第１回目と同じ００００（１６）であり、各カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の上限値は、中央値の存在する７０００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の範囲で上位８ビット分大きくなっていく。
【００８２】
つまり、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５のそれぞれに対応する数値の範囲は、カウント値保持手段Ｃ０が００００（１６）〜７０ＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ１がカウント値保持手段Ｃ０よりも上位８ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜７１ＦＦ（１６）となり、カウント値保持手段Ｃ２がカウント値保持手段Ｃ１よりも上位８ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜７２ＦＦ（１６）、となり、以下同様にしてカウント値保持手段Ｃ１５がカウント値保持手段Ｃ１４よりも８ビット分数値の範囲が大きい００００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）となる。
【００８３】
そして、カウント手段７１が、００００（１６）〜７０ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５をインクリメントし、７１００（１６）〜７１ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１〜Ｃ１５をインクリメントし、７２００（１６）〜７２ＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ２〜Ｃ１５をインクリメントし、以下同様にして、７Ｆ００（１６）〜７ＦＦＦ（１６）の範囲にある数値データはカウント値保持手段Ｃ１５のみをインクリメントする。
【００８４】
このようにして、再度全数値データによる累積度数分布作成後、演算部８０が式（２）により中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段９０に出力する。もちろん、（Ｎ＋１）の値は、第１回目の値と同じ”５０１”となる。
【００８５】
そして、分解能指示手段９０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、上位１２ビットの分解能で第３回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０に行う。
【００８６】
以下同様に、累積度数分布作成部７０が、指示された上位１２ビットの分解能で累積度数分布を作成する。そして、演算部８０が中央値を検索し、検索した数値範囲を中央値として、分解能指示手段９０に出力する。
【００８７】
これにより、分解能指示手段９０は、中央値が存在する数値の範囲の分解能をさらに４ビットあげて、数値データがデジタル化されているのと同じ１６ビットの分解能で第４回目の累積度数分布作成の指示を累積度数分布作成部７０にする。そして、累積度数分布作成部７０が１６ビットの分解能で累積度数分布を作成する。さらに、演算部８０がこの累積度数分布から中央値を検索し、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【００８８】
このように、分解能指示手段９０が、メモリ２０に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を累積度数分布作成部７０に指示し、この指示された分解能で累積度数分布作成部７０が累積度数分布を作成する。そして演算部８０が累積度数分布より中央値を求める。また、分解能指示手段９０が、演算部８０の演算結果に基づき高くした分解能を累積度数分布作成部７０に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで累積度数分布作成を繰り返して中央値を求めるので、数値データの分解能が高くとも中央値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に中央値を検索することができる。
【００８９】
例えば、被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置において、数値データを格納するメモリ２０の容量は所定量であり格納できる数値データ数は決まっているが、メモリ２０の数値データから中央値の検索を高速に行えるので、メモリ２０の容量がいっぱいになりにくく、波形測定を中断せずに連続して行うことができる。
【００９０】
また、データカウント領域５２のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５は、数値データの分解能（２１６＝６５５３６）の個数分を必要としないので、データカウント領域５２を少なくすることができる。これにより、小型化およびコストを抑えることができる。
【００９１】
また、図１、図４、図６に示す装置と比較して、累積度数分布作成部７０が累積度数分布を作成するので、演算部８０が累積演算を行う必要が無く、より高速に中央値の検索を行うことができる。
【００９２】
さらに、演算部８０は２回目以降の演算において、図１に示す装置のようにカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に保持されるカウント値を加算したり、図４、図６に示す装置のようにカウント値保持手段ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａを必要としない。これにより、装置の小型化、コストを抑えることができる。
【００９３】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
（１）図１、図４、図６、図７に示す装置において、数値データは、メモリ２０に１６ビットの分解能でデジタル化され格納される構成を示したが、デジタル化される分解能は所望の分解能でよい。
【００９４】
（２）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、数値データは、正の整数を一例としてあげたが、実数としてよい。
【００９５】
（３）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、分解能指示手段６０、９０が指示する分解能は上位４ビット、８ビット、１２ビット、１６ビットとする構成を示したが、所望の分解能のビット数を指示してよい。
【００９６】
（４）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、演算部４０、８０は頻度分布または累積度数分布から中央値を検索し、検索した中央値を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する構成を示したが、演算部４０、８０は、中央値の含まれる数値の範囲を図示しない画面に表示したり、図示しない外部装置に出力してもよい。
【００９７】
（５）また、図１、図４、図６、図７に示す装置において、中央値の検索を行う構成を示したが、所望の順位となる数値の範囲または数値の検索を行ってもよい。
【００９８】
（６）また、図１、図７に示す装置において、データカウント領域５２、７２は１６個のカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５を有する構成を示したが、分解能指示手段６０、９０からの指示される分解能よりも多く設けてもよい。同様に図４、図６もカウント値保持手段は何個設けてもよい。
【００９９】
（７）また、図１に示す装置において、頻度分布作成部５０は、頻度分布の階級の幅を図２に示すように等間隔とする構成を示したが、第２回目からは等間隔とせず、図１０に示すようにしてもよい。すなわち、カウント値保持手段Ｃ０の下限値は常に００００（１６）とし、カウント値保持手段Ｃ１５の上限値をＦＦＦＦ（１６）としてもよい。これにより、図１に示す装置のようにカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５に保持されるカウント値を加算したり、図４、図６に示す装置のようにカウント値保持手段ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａを必要としない。これにより、装置の小型化、コストを抑えることができる。
【０１００】
（８）また、図１、図４、図６に示す装置において、演算部４０は数値の値が小さいカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａ（例えば、図１に示す装置では、カウント値保持手段Ｃ０）のカウント値から累積演算を行う構成を示したが、数値の値が大きい方から累積演算を行っても良い。
【０１０１】
（９）また、図７に示す装置において、カウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５それぞれの階級の下限値は、同じ００００（１６）であり、上限値を異なる値とする構成を示したが、上限値を同じＦＦＦＦ（１６）とし、下限値を異なる値とする構成としてもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜６によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を頻度分布作成部に指示し、この指示された分解能で頻度分布作成部が頻度分布を作成する。そして演算部が頻度分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。また、分解能指示手段が、演算部の演算結果に基づき高くした分解能を頻度分布作成部に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで頻度分布作成を繰り返して所望の順位の数値を求めるので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０３】
請求項３によれば、カウント値加算手段が所望の順位となる数値の範囲以外のカウント値を加算して、カウント値保持手段に格納し、演算部はカウント値保持手段の累積演算を行い所望の順位となる数値の範囲または数値を検索する。これにより、図１に示す装置と比較して、演算部は、所望の順位となる数値の範囲または数値を検索する前にカウント値保持手段の加算を行って数値データの個数を求める必要が無い。従って、より高速に所望の順位となる数値を検索することができる。
【０１０４】
請求項７によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を指示し、この指示された分解能で頻度分布を作成する。そして求めた頻度分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。さらに、所望の順位となる数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くするので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０５】
請求項８〜１１によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を累積度数分布作成部に指示し、この指示された分解能で累積度数分布作成部が累積度数分布を作成する。そして演算部が累積度数分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。また、分解能指示手段が、演算部の演算結果に基づき高くした分解能を累積度数分布作成部に再度指示する。そして、数値データの分解能と同じになるまで累積度数分布作成を繰り返して所望の順位の数値を求めるので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０６】
また、累積度数分布作成部が累積度数分布を作成するので、演算部が累積演算を行う必要が無く、より高速に所望の順位となる数値の範囲または数値を検索することができる。
【０１０７】
請求項１２によれば、分解能指示手段が、記憶部に格納される数値データの分解能よりも低い分解能を指示し、この指示された分解能で累積度数分布を作成する。そして求めた累積度数分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を求める。さらに、所望の順位となる数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くするので、数値データの分解能が高くとも数値検索の実行回数の増加を抑えることができる。これにより、高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【０１０８】
また、累積度数分布を作成し、この累積度数分布より所望の順位となる数値の範囲または数値を検索するので、累積演算を行う必要が無く、より高速に所望の順位の数値を検索することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の一例を示した図である。
【図３】図１に示す装置と図１２に示す従来装置の実行回数を表した図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示した構成図である。
【図５】図４に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の一例を示した図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示した構成図である。
【図７】本発明の第４の実施例を示した構成図である。
【図８】図７に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の一例を示した図である。
【図９】図７に示す装置における累積度数分布の一例を示した図である。
【図１０】図１に示す装置における数値範囲とカウント値保持手段Ｃ０〜Ｃ１５の対応の他の一例を示した図である。
【図１１】従来の数値検索装置の第１の構成を示した構成図である。
【図１２】従来の数値検索装置の第２の構成を示した構成図である。
【図１３】ヒストグラムの一例を示した図である。
【符号の説明】
２０ メモリ
４０、８０ 演算部
５０ 頻度分布作成部
５１、７１ カウント手段
５２、７２ データカウント領域
６０、９０ 分解能指示手段
７０ 累積度数分布作成部
Ｃ０〜Ｃ１５、ＣＬ、ＣＬａ、ＣＵ、ＣＵａ カウント値保持手段
Claims (12)
- デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、
頻度分布の分解能を指示する分解能指示手段と、
この分解能指示手段の指示する分解能で、前記記憶部の数値データの頻度分布を求める頻度分布作成部と、
この頻度分布作成部の求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部と
を設け、前記分解能指示手段は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記頻度分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とする数値検索装置。 - 頻度分布作成部は、
カウント値を保持するカウント値保持手段を複数有するデータカウント領域と、
前記記憶部の数値データを読み出し、読み出した数値データに対応する前記データカウント領域のカウント値保持手段のカウント値をインクリメントするカウント手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の数値検索装置。 - 頻度分布作成部は、所望の順位となる数値の範囲以外の数値データの個数を加算し、前記カウント値保持手段に格納するカウント値加算手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の数値検索装置。
- 演算部は、累積演算を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の数値検索装置。
- 演算部は、中央値を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の数値検索装置。
- 被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置に用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の数値検索装置。
- 頻度分布の分解能を指示する手順と、
この指示される分解能で、記憶部のデジタル化された数値データの頻度分布を求める手順と、
この求めた頻度分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める手順と
を設け、所望の順位の数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とする数値検索方法。 - デジタル化された数値データを複数個格納する記憶部と、
累積度数分布の分解能を指示する分解能指示手段と、
この分解能指示手段の指示する分解能で、前記記憶部の数値データの累積度数分布を求める累積度数分布作成部と、
この累積度数分布作成部の求めた累積度数分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める演算部と
を設け、前記分解能指示手段は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記累積度数分布作成部に指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とする数値検索装置。 - 累積度数分布作成部は、
カウント値を保持するカウント値保持手段を複数有するデータカウント領域と、
前記記憶部の数値データを読み出し、読み出した数値データに対応する前記データカウント領域のカウント値保持手段のカウント値をインクリメントするカウント手段と
を有することを特徴とする請求項８記載の数値検索装置。 - 演算部は、中央値を求めることを特徴とする請求項８または９に記載の数値検索装置。
- 被測定波形をデジタル化して数値データに変換し、所望の波形解析、波形処理を行う波形測定装置に用いたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の数値検索装置。
- 累積度数分布の分解能を指示する手順と、
この指示される分解能で、記憶部のデジタル化された数値データの累積度数分布を求める手順と、
この求めた累積度数分布から所望の順位となる数値の範囲または数値を求める手順と
を設け、所望の順位の数値の範囲に基づいて、指示する分解能を段階的に高くしていくことを特徴とする数値検索方法。
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