Mathematicaファイルの読み書き

Documentation MathematicaMathematicaブック Mathematicaの仕組みファイルとストリーム

2.12.1 Mathematicaファイルの読み書き

特に，テキスト型インターフェースのMathematicaを使うとき，Mathematica式の定義や結果の書かれたファイルを読み書きする必要が生じる．これをどのように行うかは，1.11.1で一般的に述べられている．さらに，この節においても詳述されている．

ファイルの読込み

ファイルfactorsの内容を表示する．

In[1]:= !!factors

"(* Factors of x^20 - 1 *)

(-1 + x)*(1 + x)*(1 + x^2)*(1 - x + x^2 - x^3 + x^4)*

(1 + x + x^2 + x^3 + x^4)*(1 - x^2 + x^4 - x^6 + x^8)"

ファイルを読み込み，式として評価してその結果を返す．

In[2]:= <<factors

Out[2]=

指定のファイルが見付からないときMathematicaはメッセージを表示し，$Failedを返す．

In[3]:= <<faxors

Out[3]=

Mathematicaの読み込むファイルには任意の個数の式が書かれていてもよい．しかしそれぞれの式は新たな行に書かれていなければならない．同一の式は何行にもわたって書かれていても構わない．標準的な対話的Mathematicaセッションと同様，式は完成されると同時に評価される．しかし，対話的なセッションと異なり，ファイルに入力式を書く場合は任意の場所に空行を書いてもよく，これは無視される．

<<fileによってファイルを読むと，Mathematicaはこれを評価した最終的な結果を返す．このときの表示を抑制するには，ファイルの最後の式の末尾をセミコロンとすればよい．あるいは明示的に最後にNullと書いてもよい．

Mathematicaがファイルを読み込んでシンタックスエラーに出会うと，エラーを表示しファイルの残りの部分を無視し，$Failedを返す．シンタックスエラーがパッケージの途中で生じると，ここではBeginPackage等のコンテキスト操作関数が使われているが，Mathematicaはパッケージが読まれる前のコンテキストに復帰しようと試みる．

ファイルへの式の書出し

式をファイルtmpに書き出す．

In[4]:= Factor[x^6 - 1] >> tmp

ファイルの内容を表示する．

In[5]:= !!tmp

"(-1 + x)*(1 + x)*(1 - x + x^2)*(1 + x + x^2)"

もう 1つ式を同じファイルに書き加える．

In[6]:= Factor[x^8 - 1] >>> tmp

式は 2つとも書かれている．

In[7]:= !!tmp

"(-1 + x)*(1 + x)*(1 - x + x^2)*(1 + x + x^2)

(-1 + x)*(1 + x)*(1 + x^2)*(1 + x^4)"

expr >>> fileとすると，Mathematicaは新しい式をファイルの最後に付け加える．しかしexpr >> fileではファイルの内容を捨て，新しいexprをファイルに上書きする．

>>または >>>によってファイルに式を書くと，式は普通 Mathematicaの入力形で書かれる．したがってこの式を後で読み込んで評価することができる．しかし別のフォーマットで式を保存することもできる．それには書いた式を OutputForm等のフォーマットディレクティブに入れてやる．

計算結果の式をファイルtmpに出力形で書き込む．

In[8]:= OutputForm[ Factor[x^6 - 1] ] >> tmp

ファイルtmpに書かれた式は出力形であることを見る．

In[9]:= !!tmp

" 2 2

(-1 + x) (1 + x) (1 - x + x ) (1 + x + x )"

ファイルを使う理由の多くは，後の Mathematicaセッションで読み込んでまた使うために，Mathematicaオブジェクトの定義を保存しておくためである．>>や >>>等のオペレータで Mathematicaの式をファイルに保存することができる．また，関数 Saveを使えば，Mathematicaオブジェクトの完全な定義を，後の Mathematicaセッションで利用するのに適した形で保存できる．

定義の書出し

式を記号aに割り当てる．

In[10]:= a = 2 - x^2

Out[10]=

aの定義を Saveでファイルに書き出す．

In[11]:= Save["afile", a]

保存したファイルに aの定義が書かれている．

In[12]:= !!afile

"a = 2 - x^2"

新たなオブジェクトを Mathematicaで定義するとき，しばしばその定義は以前に定義した別のオブジェクトに依存することがある．今保存しようとしている定義でオブジェクトを作り出すことができるためには，その定義だけでなく，それが利用する別の定義もともに保存しておくことが重要である．関数 Saveは定義の内容をチェックし，その定義に必要な別の定義も同時に保存する．しかし，不必要に多くの式を保存するのを避けるため，Saveは属性(Protected)をもつ記号を保存することはない．そのような記号は組み込まれていると仮定される．関連する定義も保存されるので，Saveで書き出された出力を別の Mathematicaセッションで読み込めば，保存したときと同じオブジェクトが作られるはずである．

上で定義した記号 aを含む関数fの定義．

In[13]:= f[z_] := a^2 - 2

fの完全な定義をファイルに保存．

In[14]:= Save["ffile", f]

そのファイルは fそのものの定義だけでなく，それが使う記号aの定義も含んでいる．

In[15]:= !!ffile

"f[z_] := a^2 - 2

a = 2 - x^2"

関数Saveは，Mathematicaの定義式を表示するDefinitionとFullDefinitionの出力形式を使う．場合によっては，これらの出力形式を明示的に使う方が便利なこともある．

出力形式 Definition[f]はfの定義式を表示する．

In[16]:= Definition[f]

Out[16]=

一方 FullDefinition[f]はfの定義が参照するオブジェクトの定義も含む．

In[17]:= FullDefinition[f]

Out[17]=

Mathematicaに読み込ませるファイルを作るとき，読んだり編集したりできるようにテキスト形式のファイルとするのが普通である．しかし，場合によっては内容をエンコードして直接読んだり修正したりできないが，Mathematicaには読み込めるようなファイルが要求されることもある．このようなエンコードされたファイルは Mathematica関数 Encodeを使って作ることができる．