JP4547774B2 - グラフ表示制御装置、及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はグラフ表示制御装置、及び記憶媒体に係り、詳細には、関数式に対応するグラフを描画するグラフ表示制御装置、及び記憶媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、グラフ作成表示機能を備えたグラフ関数電卓が教育の現場やエンジニアの技術計算用に利用されている。グラフ関数電卓は様々な関数演算プログラムを内蔵しており、入力された式に基づくグラフ作成表示、入力された数表に基づくグラフ作成表示等が可能である。
【0003】
また、プログラム機能、統計計算機能、数式処理機能等も備え、プログラム機能を利用した複雑なくり返し演算や、統計計算機能を利用したデータ解析、数式処理機能を利用した数式の演算や簡略化等の処理が可能となり、数学のみならず物理や化学の分野でも学習効果を発揮する
【0004】
図4を参照して従来のグラフ描画について説明する。図4に示すように、グラフ関数電卓では、グラフ表示画面40の左下座標が(Xmin,Ymin)、右上座標が(Xmax,Ymax)と設定されている。あるいはこの範囲はユーザによって変更可能である。図4(a)に示すように、式y=f(x)がXmin≦x≦XmaxでYmin≦y≦Ymaxの範囲にある場合は、表示画面40内にy=f(x)のグラフG10、X軸4x、及びY軸4yが描画される。
【0005】
一方、式y=f(x)がXmin≦x≦Xmaxでy<YminまたはYmax<yの範囲にある場合は、図4(b)に示すように、表示画面40にy=f(x)のグラフG10は描画されず、X軸4x及びY軸4yのみが描画される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、表示画面40の範囲外にグラフG10がある場合は画面内に表示されない。この場合はグラフG10が表示画面の上下左右どちらの位置にあるのか一見して分からないため、ユーザはグラフG10を画面内に表示させるためにカーソルキーを使って表示範囲を移動(スクロール)させたり、範囲の設定を変更するなどしてグラフを探す必要があり、操作が煩雑であった。
【0007】
本発明の課題は、グラフが表示画面外にある場合に、容易な操作でグラフを画面内に表示させることができるグラフ表示制御装置、及び記憶媒体を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るグラフ表示装置は、グラフ式を入力する入力手段と、グラフの表示画面の表示範囲を設定する表示範囲設定手段と、前記入力手段により入力されたグラフ式に基づいてグラフを描画するグラフ描画手段と、このグラフ描画手段により描画されるグラフが前記表示範囲設定手段で設定された表示範囲外となる場合に、前記入力手段により入力されたグラフ式から極を算出する算出手段と、前記グラフ描画手段により描画されるグラフが前記表示範囲設定手段で設定された表示範囲外となる場合に、前記算出手段で算出された極が位置する方向を示す方向マークを表示させ、極が複数ある場合は、画面中央に最も近い極の位置を示すように前記方向マークを表示させるマーク表示制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、入力されたグラフ式についてグラフ描画する場合に、グラフが設定された表示範囲外になる場合は、グラフの極の位置を示す方向マークが表示され、極が複数ある場合は、画面中央に最も近い極の位置を示すように前記方向マークを表示させるので、グラフのある方向を特定して的確にスクロール方向を示すことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係るグラフ表示制御装置の一実施の形態である計算装置1を詳細に説明する。本発明は例えば関数演算機能を有する小型電子計算機(いわゆる関数電卓)やパーソナルコンピュータ等に適用される。
【0018】
まず構成を説明する。
図1は本実施の形態の計算装置1の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、計算装置1はCPU(Central Processing Unit)2、入力部3、表示部4、表示駆動回路5、RAM(Random Access Memory)6、ROM(Read Only Memory)7、記憶装置8、及び記憶媒体9によって構成されている。
【0019】
CPU2は、入力部3を介して入力される指示に基づいて、ROM7または記憶装置8から所定のプログラムを読み出してRAM6に一時格納し、当該プログラムに基づく各種処理を実行して計算装置1の各部を集中制御する。すなわち、CPU2は、前記読み出した所定プログラムに基づいて各種処理を実行し、その処理結果をRAM6内のワークメモリに格納するとともに、表示駆動回路5により表示データを生成し、表示部4に表示させる。また、入力部3を介して入力される指示に基づいて、前記処理結果を記憶装置8を介して記憶媒体9に保存させる。
【0020】
本実施の形態の計算装置1においてグラフを描画する場合、CPU2はROM7または記憶装置8に記憶されているグラフ描画処理プログラムに基づいて後述するグラフ描画処理(図2参照)を実行する。
【0021】
グラフ描画処理(図2参照)において、CPU2は描画するグラフ表示画面41の範囲(レンジ)の設定を受け付ける。また、グラフの式(以下、グラフ式と呼ぶ。)の入力を受け付け、入力されたグラフ式に対応するグラフをレンジの設定されたグラフ表示画面41に描画する。このとき、グラフが表示画面内に入るか否かを判定し、表示画面に入らない場合は、グラフを表示画面内に誘導するため、どちら側にスクロールすればよいかを示すスクロールマークを表示する(図3の4a〜4d参照)。本発明では表示画面中央に一番近いグラフの極を検索し、その極を指し示すように、スクロールマークを表示する方法をとる。グラフの極を探すには、グラフ式をy=f(x)とした場合、導関数dy/dx=f’(x)=0となる点(Xp,Yp)を探せばよい。
【0022】
入力部3は、テンキー3a、文字キー、各種関数キー3k、各種演算子キー3b群から構成されるデータ入力キー、カーソルやトレースポインタを移動させる際に操作されるカーソルキー「←」、「→」、「↑」、「↓」3c〜3f、選択を確定したり、演算を実行させる際に操作される「EXE」キー3g、実行中の処理を終了または中止する際に操作される「ESC」キー3h、グラフを描画する際に操作される「DRAW」キー3i、「SHIFT」キー3j等の各種キー群によって構成され、押下されたキーの押下信号をCPU2に出力する。
【0023】
表示部4は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、表示駆動回路5から入力される駆動信号に基づく各種表示を行う。表示駆動回路5は、CPU2から入力される表示データに基づく駆動信号を生成して、表示部4の表示制御を行う。
【0024】
RAM6は、計算装置1において指定されたアプリケーションプログラム、入力指示、入力データ、及び処理結果等を一時格納するワークメモリを有する。
【0025】
ROM7は、本実施の形態の計算装置1に対応する基本プログラム、及び当該基本プログラムに対応するアプリケーションプログラムを複数記憶している。すなわち、計算装置1の電源がON状態にされた際に実行する初期表示プログラム、メニュー選択プログラム、各種関数演算プログラム、統計演算処理プログラム、及びグラフ描画プログラム等の書き換え不要な基本プログラムの他、本実施の形態の計算装置1において実行する処理プログラムを格納している。
【0026】
記憶装置8は、プログラムやデータ等が予め記憶されている記憶媒体9を有しており、この記憶媒体9は磁気的、光学的記憶媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。この記憶媒体9は記憶装置8に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着するものであり、この記憶媒体9には上記基本プログラム、当該計算装置1に対応する各種処理に対応したアプリケーションプログラム、及び当該各種処理プログラムで処理されたデータ等を記憶する。
【0027】
また、この記憶媒体9に記憶するプログラム、データ等は、その一部若しくは全部をサーバやクライアント等の他の機器からネットワーク回線等の伝送媒体を介して伝送制御部(図示省略)から受信して記憶する構成にしてもよく、更に、記憶媒体9はネットワーク上に構築されたサーバの記憶媒体であってもよい。更に、前記プログラムをネットワーク回線等の伝送媒体を介してサーバやクライアントへ伝送してこれらの機器にインストールするように構成してもよい。
【0028】
次に、動作を説明する。
図2はグラフ描画処理を説明するフローチャートであり、図3はグラフ表示画面41に表示されるスクロールマークの表示例である。
【0029】
ここで、このフローチャートに含まれる各機能を実現するためのプログラムは、読み取り可能なプログラムコードの形態でROM7または記憶媒体9に格納されており、CPU2はこのプログラムコードにしたがった動作を逐次実行する。
また、CPU2は伝送媒体を介して伝送されてきた上述のプログラムコードにしたがった動作を逐次実行することもできる。すなわち、記憶媒体9の他、伝送媒体を介して外部供給されたプログラム/データを利用してこの実施形態特有の動作を実行することもできる。
【0030】
まず、メニュー画面(図示省略)においてグラフ描画機能が選択され、実行指示が入力されると、CPU2は範囲設定画面(図示省略)を表示部4に表示し、グラフ表示画面41の表示範囲(レンジ)として左下座標(Xmin,Ymin)及び右上座標(Xmax,Ymax)の設定を受け付ける(ステップS1)。次に、グラフ式を入力するため、グラフ式入力画面(図示省略)を表示する。そして任意のグラフ式の入力を受け付ける(ステップS2)。
【0031】
このように、グラフ表示画面41の範囲が設定され、グラフ式y=f(x)が入力された後、入力部3の「EXE」キー3gが押下されるとRAM6に入力したグラフ式を格納する。その後、入力部3の「DRAW」キー3iが押下され、グラフ描画指示が入力されると、CPU2は設定された範囲のグラフ表示画面41を表示部4に表示するとともに、当該グラフ表示画面41に対するグラフ描画を行う。グラフ表示画面41にはグラフの他、X軸4x及びY軸4yも表示される(ステップS3)。
【0032】
その後、CPU2は表示範囲内(Xmin≦X≦XmaxかつYmin≦Y≦Ymax)にグラフがあるか否かを判断する。つまり、グラフ式によって得られる座標(X,Y)がXmin≦X≦XmaxでY<YminまたはYmax<Yの範囲にあるならば、グラフは範囲外にあると判断する。グラフが範囲内にない場合は(ステップS4;範囲外)、範囲内への誘導を促すためのスクロールマークを表示するためにステップS5以降の処理を実行する。ひとつでもYmin≦Y≦Ymaxとなる点(X,Y)があった場合は範囲内にグラフがあるとして(ステップS4;範囲内)、そのまま処理を終了する。グラフ表示画面41にはグラフが描画される。
【0033】
グラフが範囲内にない場合は、グラフ表示画面41内の上側にグラフがあるか(Y>Ymax)、下側にグラフがあるか(Y<Ymin)の情報を一旦RAM6に格納し、CPU2はグラフ式の極を求める。すなわち、グラフ式y=f(x)の微分値y’=f’(x)=0となる点を求める(ステップS5)。そして、極の有無及び個数を調べる(ステップS6)。ここで、極を検索する範囲を、例えばグラフ表示画面41のX方向の幅XL=Xmax−Xminを基準に、Xの範囲を左右に2倍した範囲、すなわち、(Xmin−2XL)≦X≦(Xmax+2XL)と設定する。この範囲内でy’=f’(x)=0となる点を全て求める。なお、この処理内では周知の微分演算方法及び極を求める演算方法を用いることとし、その詳細についての説明を省略する。
【0034】
極が求められなかった場合は(ステップS6;極なし)、y=f(x)のグラフは検索範囲内で単純増加または単純減少のグラフであるので、RAM6に記憶した上側にグラフがあるか、下側にグラフがあるかの情報により、上範囲外(Y>Ymax)か下範囲外(Y<Ymin)かを判断する(ステップS7)。グラフ表示画面41の上側にグラフがある場合(ステップS7;Y>Ymax)は、グラフ表示画面41を上側にスクロールするように指示する「↑」のスクロールマークをグラフ表示画面41の一部、例えば右肩部に追加表示する(ステップS8)。グラフ表示画面41の下側にグラフがある場合(ステップS7;Y<Ymin)は、グラフ表示画面41を下側にスクロールするように指示する「↓」のスクロールマークを追加表示する(ステップS9)。
【0035】
極が1個ある場合は(ステップS6;極1コ)、極の座標M(Xp,Yp)を求める(ステップS10)。そして、極のY座標Ypがグラフ表示画面41の上側にあるか(Yp>Ymax)、下側にあるか(Yp<Ymin)を判断する(ステップS11)。
【0036】
グラフ表示画面41の上側に極のY座標Ypがある場合(ステップS11;Yp>Ymax)は、グラフ表示画面41を上側にスクロールするように指示する「↑」のスクロールマークを表示する(ステップS12)。グラフ表示画面41の下側に極のY座標Ypがある場合(ステップS11;Yp<Ymin)は、グラフ表示画面41を下側にスクロールするように指示する「↓」のスクロールマークを表示する(ステップS13)。極のY座標YpがYmin≦Yp≦Ymaxの範囲にある場合は(ステップS11;Ymin≦Yp≦Ymax)、そのままステップS14へ移行する。
【0037】
ステップS14では、極のX座標Xpがグラフ表示画面41の右側にあるか(Xp>Xmax)、左側にあるか(Xp<Xmin)を判断する(ステップS14)。
グラフ表示画面41の右側に極のX座標Xpがある場合(ステップS14;Xp>Xmax)は、グラフ表示画面41を右側にスクロールするように指示する「→」のスクロールマークを表示する(ステップS15)。グラフ表示画面41の左側に極のX座標Xpがある場合(ステップS11;Xp<Xmin)は、グラフ表示画面41を左側にスクロールするように指示する「←」のスクロールマークを表示する(ステップS16)。極のX座標XpがXmin≦Xp≦Xmaxの範囲にある場合は(ステップS14;Xmin≦Xp≦Xmax)、そのまま処理を終了する。
【0038】
また、ステップS6において極が複数あると判断された場合は(ステップS6;極複数)、それぞれの極M1,M2,M3,・・・の座標と画面中央の座標
(X0,Y0)
=(Xmin+(Xmax−Xmin)/2,Ymin+(Ymax−Ymin)/2)
との距離L1,L2,L3,・・・を算出し(ステップS17)、距離が一番近い極を選択し、その座標M(Xp,Yp)を求める(ステップS18)。各極の座標を(Xp1,Yp1),・・・(Xpn,Ypn)とすると、グラフ表示画面41中央の座標(X0,Y0)との距離Lnは、次式(1)から求められる。
【0039】
Ln2=(Xpn−X0)2+(Ypn−Y0)2・・・(1)
【0040】
その後、ステップS11〜ステップS16の処理と同様に、選択した極の位置を指し示すようにスクロールマークをグラフ表示画面41の一部に表示する。
【0041】
図3にスクロールマークの具体的な表示例を示す。
グラフを描画した際にグラフ表示画面41にX軸4x及びY軸4yのみ描画され、グラフが画面外にある場合は、まず所定の検索範囲内で極を検索し、その座標を求める。
図3(a)に示すように、極が1個であり、その極M(Xp,Yp)の位置が
Xp<Xmin,Ymin≦Yp≦Ymax
の場合は、図2のフローチャートのステップS10→ステップS11(Ymin≦Yp≦Ymax)→ステップS14(Xp<Xmin)→ステップS16の処理によって、左への移動を促す「←」のスクロールマーク4aを表示画面右肩部に表示する。
【0042】
図3(b)に示すように、極が1個であり、その極M(Xp,Yp)の位置が
Xp>Xmax,Yp<Ymin
の場合は、図2のフローチャートのステップS10→ステップS11(Yp<Ymin)→ステップS13の処理によって、下への移動を促す「↓」のスクロールマーク4cを表示画面右肩部に表示する。また、ステップS14(Xp>Xmax)→ステップS15の処理によって、右への移動を促す「→」のスクロールマーク4bを表示画面右肩部に追加表示する。
【0043】
また、図3(c)に示すようにグラフに極が複数ある場合は、ステップS17の処理によって各極M1,M2,M3と画面中央の座標(X0,Y0)との距離L1,L2,L3を算出し、ステップS18の処理によって距離が一番短い極の座標を求める。図3(c)に示す例では、L1>L2>L3であるので、極M3までの距離L3が最短である。CPU2は極M3の座標(Xp3,Yp3)を求める。そして、極M3(Xp3,Yp3)の位置が、
Xmin≦Xp3≦Xmax,Yp3>Ymax
と判断すると、図2のフローチャートのステップS11(Yp>Ymax)→ステップS12によって上への移動を促す「↑」のスクロールマーク4dを表示画面右肩部に表示する。
【0044】
このようにグラフ表示画面41に表示されるスクロールマークに従って、入力部3のカーソルキー3c〜3fを押下操作すると、その方向にグラフ表示画面41をスクロールし、表示されなかったグラフをグラフ表示画面41内に表示させることができる。
【0045】
以上説明したように、計算装置1はグラフを描画する際に、グラフが表示範囲外にある場合、そのグラフの極を検索してその座標と表示範囲とを比較し、ユーザによるスクロール操作を促す表示を行う。極がない場合は、検索範囲内で単調減少または単調増加のグラフであり、グラフのy座標が表示範囲の上側にあるか下側にあるかを判断し、上または下へのスクロールを促す表示を行う。また、極が複数ある場合は画面中央の座標と各極との距離を算出し、最短距離にある極の座標について表示範囲と比較する。
【0046】
従って、グラフが表示範囲外にある場合に、ユーザにカーソルキー3c〜3fによるスクロール操作を促す「↑」、「↓」、「→」、「←」のスクロールマーク4a〜4dを表示するようにしたことにより、グラフを画面内に表示させるにはどの方向にスクロールさせればよいかを瞬時に理解させることができる。またグラフ表示画面41内に誘導させる基準として、画面中央座標に一番近い極を選択するようにしたので、必要最小限のキー操作でグラフを画面内に表示させることができる。
【0047】
なお、上述の実施の形態ではスクロールマークを「↑」、「↓」、「→」、「←」としてカーソルキー3c〜3fの操作による4方向への移動を促すマークとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、「1」〜「9」をテンキー配列で表示し、入力部3のテンキー3aの操作によって、上下左右に加え、斜め右上、斜め右下、斜め左上、斜め左下の8方向にスクロールを促すようにしてもよい。
【0048】
また、上述の実施の形態では、極の検索範囲をグラフ表示画面41のX方向の幅XLを左右に2倍に広げた範囲としたが、これに限定されるものではなく、任意の範囲に変更可能である。
【0049】
【発明の効果】
請求項1及び2記載の発明によれば、グラフが表示画面外にある場合に、グラフの極の位置を示すように方向マークを表示させ、極が複数ある場合は、画面中央に最も近い極の位置を示すように前記方向マークを表示させるので、ユーザはどちらの方向にスクロールすればよいか確認でき、容易な操作でグラフを表示画面内に表示さる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るグラフ表示制御装置の一実施の形態である計算装置1の構成を示すブロック図である。
【図2】グラフ描画処理を説明するフローチャートである。
【図3】グラフ表示画面41に表示されるスクロールマークの表示例である。
【図4】従来の関数電卓におけるグラフ描画を説明する図である。
【符号の説明】
1 計算装置
2 CPU
3 入力部
4 表示部
4a 「←」のスクロールマーク
4b 「→」のスクロールマーク
4c 「↓」のスクロールマーク
4d 「↑」のスクロールマーク
4x X軸
4y Y軸
41 グラフ表示画面
5 表示駆動回路
6 RAM
7 ROM
8 記憶装置
9 記憶媒体
Claims (2)
- グラフ式を入力する入力手段と、
グラフの表示画面の表示範囲を設定する表示範囲設定手段と、
前記入力手段により入力されたグラフ式に基づいてグラフを描画するグラフ描画手段と、
このグラフ描画手段により描画されるグラフが前記表示範囲設定手段で設定された表示範囲外となる場合に、前記入力手段により入力されたグラフ式から極を算出する算出手段と、
前記グラフ描画手段により描画されるグラフが前記表示範囲設定手段で設定された表示範囲外となる場合に、前記算出手段で算出された極が位置する方向を示す方向マークを表示させ、極が複数ある場合は、画面中央に最も近い極の位置を示すように前記方向マークを表示させるマーク表示制御手段と、
を備えることを特徴とするグラフ表示制御装置。 - コンピュータを、
グラフ式を入力する入力手段と、
グラフの表示画面の表示範囲を設定する表示範囲設定手段と、
前記入力手段により入力されたグラフ式に基づいてグラフを描画するグラフ描画手段と、
このグラフ描画手段により描画されるグラフが前記表示範囲設定手段で設定された表示範囲外となる場合に、前記入力手段により入力されたグラフ式から極を算出する算出手段と、
前記グラフ描画手段により描画されるグラフが前記表示範囲設定手段で設定された表示範囲外となる場合に、前記算出手段で算出された極が位置する方向を示す方向マークを表示させ、極が複数ある場合は、画面中央に最も近い極の位置を示すように前記方向マークを表示させるマーク表示制御手段と、
して機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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