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Pythonを始めよう！〜②文法編〜

Last updated at 2016-10-10Posted at 2016-10-08

概要

前回の環境構築編の続きです。
今回はPythonの文法をざざっと見ていきます。

Pythonの特徴

Pythonは、「シンプルで習得がしやすいオブジェクト指向言語」と呼ばれています。

Pythonは古くからプログラミング学習用言語として使われていますが、
最近は、GoogleAppEngineとして使われていたり、機械学習やデータ操作系のプラグインが豊富でかなり注目されています。
(日本では、そこまで目立ってはいないですが、海外では大人気らしい。)

公式サイト

今回は、広く使われているPythonの2.7.xを使って文法を復習したいと思います。
(2.7.12を使います。)

Pythonの文法

セミコロンは非推奨

Pythonの文法では文末のセミコロンは非推奨です。
(次回以降で解説するpep8で定義されています。)
文末は改行で表現します。

#でコメントできます。

日本語文字を扱う

Pythonでコード上に日本語文字をいれると以下のエラーが吐かれます。

  File "index.py", line 2
SyntaxError: Non-ASCII character '\xe3' in file index.py on line 2, but no encoding declared; see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for
details

コード上で日本語を扱うときは、UTF-8を明示的に宣言する必要があります。

# coding: UTF-8
# 上記で、コード上で日本語が使えるよ
print 'hello' # こんにちはと挨拶するよ

変数

特になんの接頭語もなく宣言できます。

msg = 'hello from gemcook'

print msg

データ型

Pythonで扱えるデータ型は以下となります。

数値
文字
真偽値(True/False)
None
関数・オブジェクト
要素が並んだもの
- 文字列(文字が並んだもの)
- リスト(データが並んだもの(配列))
- タプル(データが並んだもの(変更ができない))
- セット(データが並んだもの(重複を許さない))
- ディクショナリ(key-valueで管理)

数値型

小数と整数の演算

小数と整数を演算すると、小数になります。

切り捨ての整数

整数同士を割り算した場合、切り捨ての割り算結果がでます。

print 10 / 3  # 3

小数も出したければ、以下の様にすれば良いです。

print 10 / 3.0  # 3.3333333333

文字列

日本語文字列を出力する場合

文字列の先頭に「u」（unicode)をつけて出力する。
(uを付けないと、文字列検索時に正しい結果が得られません。)

print 'hello' + 'world'  # helloworld
print u'は' *5 # ははははは

エスケープ文字

\で記述します。

print 'It\'s a pen!'

改行やエスケープが多い時

'''と'''で囲むとその範囲は改行したら改行、強制エスケープとなります。

print '''
<html lang="ja">
    <body>
    </body>
</html>
'''

文字列に関する命令

s = 'abcdefghi'

print len(s) # 9
print s.find('c') # 2(存在しなければ-1を返します)

print s[2] # c
print s[2:5] # cde(5番目の1つ前までを返す)
print s[2:] # cdefghi
print s[:5] # abcde
print s[2:-1] # cdefgh(一番最後の文字の1つ前までを返す)

数値と文字の変換

JSなど他の言語で、数値っぽい文字は自動的に数値に変換してくれたりします。
('1'は1と判断)

Pythonは自動で型変換を行わない為、明示的に型変換を行う必要があります。

print 5 + '5' # エラーとなる。

整数に変換したい場合は、以下の様にする。

print 5 + int('5') # 10

文字列に関しも同じである。

age = 20

print 'i am ' + str(age) + ' years old'

リスト型

他の言語では配列と呼ばれるものにあたる。

sales = [
    255,
    100,
    353
]

リストの中身はどんな型の要素でも代入可能である。

sales = [
    255,
    100,
    353,
    'apple'
]

リストに関しても、文字列と同じ様な命令を使う事ができる。

sales = [
    255,
    100,
    353,
    'apple'
]

sales2 = [
	500,
	'orange'
]

print sales # [255, 100, 353, 'apple']

print sales * 2 # [255, 100, 353, 'apple', 255, 100, 353, 'apple']

print sales + sales2 # [255, 100, 353, 'apple', 500, 'orange']

print len(sales) # 4

print sales[3] # 'apple'

sales[2] = 250

print sales # [255, 100, 250, 'apple']

存在チェックの命令もある。

sales = [
    255,
    100,
    353,
    'apple'
]

print 100 in sales # True

数字の連番のリストを作る命令もある。

print range(3) # [0, 1, 2]

print range(1, 3) # [1, 2]

print range(3, 10, 2) # [3, 5, 7, 9]

リスト型の便利な命令

listはリスト型の変数、strは文字列型の変数とする。

list.sort()
- リストを小さい順に置き換える。
list.reverse()
- リストの順番を逆にする
- 大きい順に並べるわけではない。
str.split([区切り文字])
- 文字を区切り文字で区切った配列を返してくれる。

d = '2013/12/15'

print d.split('/') # [2013, 12, 15]

str.join(list)
- strの文字列でlistの文字を区切って文字列を返す。

list = ['a', 'b', 'c']
print string.join(list)

タプル型

タプルは基本はリストと同じです。
ただし、要素の変更ができないという特徴があります。

命令も配列と同じものが使えます。

len
in
sort
reverse
split
join

tuple1 = (2, 5, 8)
tuple2 = (5, 5, 5)

print tuple1 + tuple2 # (2, 5, 8, 5, 5, 5)

print 2 in tuple2 # True

tuple1[2] = 10 # これはエラーになる。

タプルとリストの相互変換

文字列と数値の変換と同じで型変換命令を使う事で、柔軟にタプルとリストを切り替える事が可能です。

array = [
    'dog',
    'cat',
    'tiger'
]

print array # ['dog', 'cat', 'tiger']

tupleChange = tuple(array)

listChange = list(tupleChange)

print tupleChange # ('dog', 'cat', 'tiger')
print listChange # ['dog', 'cat', 'tiger']

タプルを使う意味としては、明示的に変更できないデータだよと教える事のほかに、
処理速度の向上にもつながります。

タプルが利用できるタイミングでは、タプルを利用する様にしましょう。

セット(集合型)

セットもリストやタプルと同じで、データが並んだものですが、
重複を許さないという特徴があります。

集合型と呼ばれている様に集合の計算を行うことができます。

セットの作り方

a = set([1, 2, 3])
b = set([3, 4, 5])

また、重複しているデータは無視されます。

print set([1, 2, 3, 3, 3, 4, 5]) # set([1, 2, 3, 4, 5])

集合の計算

# coding: UTF-8

a = set([1, 2, 3, 6])
b = set([3, 4, 5, 7])

# 差集合(aにあってbにないもの)
print b - a # set([1, 2, 6])

# 和集合(aとbにあるもの)
print a | b # set([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])

# 積集合(aとbで重複しているもの)
print a & b # set([3])

# aとbのどちらかにしかないもの
print a ^ b # set([1, 2, 4, 5, 6, 7])

ディクショナリ型

JSでいうところのオブジェクトです。
Swiftの辞書型の方がイメージが近いと思います。

mugiwara = {
    'luffy': 100000000,
    'zoro': 77000000
}

print mugiwara # {'zoro': 77000000, 'luffy': 100000000}

注意点としては、出力する要素は順不同であるという事です。

代入や取得に関しては、リストなどと変わりません。

mugiwara = {
    'luffy': 100000000,
    'zoro': 77000000
}


print mugiwara['luffy'] # 100000000

mugiwara['zoro'] = 120000000

print mugiwara # {'zoro': 120000000, 'luffy': 100000000}

in命令でkeyの存在チェックも行えます。

mugiwara = {
    'luffy': 100000000,
    'zoro': 77000000
}

print 'luffy' in mugiwara # True

ディクショナリ型のメソッド

ディクショナリ型ならではのメソッドです。

mugiwara = {
    'luffy': 100000000,
    'zoro': 77000000
}

# keyの一覧を取得する。
print mugiwara.keys() # ['zoro', 'luffy']
# valueの一覧を取得する。
print mugiwara.values() # [77000000, 100000000]
# key-valueの一覧を取得する。
print mugiwara.items() # [('zoro', 77000000), ('luffy', 100000000)]

文字列型にデータを組み込む方法

わざわざ型変換を行わずとも、文字列型に他の型を埋め込む事も可能です。

a = 3000000000
b = 1.234
c = 'luffy'
d = {
    'choppa': 50,
    'usoppu': 300000000
}

# 整数値を組み込む
print 'decimal: %010d' % a # 3000000000
# 小数値を組み込む
print 'float: %.1f' % b # 1.2
# 文字列を組み込む
print 'name: %s' % c # luffy
# 辞書型を組み込む
print 'berry: %(choppa)d' % d # 30000000
# 複数の値を組み込む
print '%s: %d' % (c, a) # luffy: 300000000

整数値

%dで表します(decimal)
- 前に桁を入れる事でその桁数で表示できます。
- 桁数の前に0を入れる事で0埋めできます。

小数値

%fで表します(float)
- 前に.Xといれる事で、小数点以下の桁数を指定できます。

文字列

%sで表します(string)

辞書型

%([keyName])[valueの型の文字]で表します。

その他

複数の値を代入する事も可能です。
- その際には、()で囲みます。

型チェック

Pythonの型チェックは以下の通りです。

score = 70

print type(score) # <type, int>

また、Ture/Falseで返す方法もあります。

score = 70

print isinstance(score, int) # True
print isinstance(score, str) # False

条件分岐

いつも通りifを使う。
条件式の()は不要です。
条件判定後の処理はインデントで字下げして表現します。

# coding: UTF-8

score = 70

if 60 < score < 80:
    print 'ok' # 'ok'

比較演算子

あるある比較演算子です。

<
<=
=
==
!=
is(インスタンスの同一性をチェック(値が一緒でもFalse))
is not(インスタンスの同一性をチェック(値が違っていてもFalse))

論理演算子

論理演算子はより直感的になっています。
(JSなら &&, ||, !)

if else文

if else文もほぼ他の言語と変わりません。
elifだけが少し特徴的なので覚えておきましょう。

score = 70

if int(score) > 60:
    print 'ok'
elif score > 40:
    print 'soso'
else:
    print 'ng'

1行で条件分岐

たいていの言語で、条件分岐を1行で描く方法が存在します。
(JSの三項演算子など)

Pythonの１行で条件分岐は少しトリッキーですが、
シンプルなコードを書く為にも丸暗記してしまいましょう。

score =70

print 'ok' if score > 60 else 'ng'

繰り返し

for文が使えます。
以下が構文となります。

リスト型のループ

sales = [13, 3523, 31, 238]
result = 0

for sale in sales:
    result += sale
else:
    print result

else以下は、繰り返しが終了した際に、一度だけ実行する処理となります。

range()

単純に数値の連番を表示した場合は、range()が利用できる。

for i in range(10):
    print i # 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

continueとbreak

ループ処理を途中でスキップしたり、終了したりする時は、continueとbreakを使います。

for i in range(10):
	if i == 3:
		continue
	elif i == 5:
		break

辞書型のループ

辞書型のループはiterXXXX()関数を利用します。

# coding: UTF-8

mugiwara = {
    'luffy': 300,
    'zoro': 100,
    'sanji': 50
}

# key, values両方取得する。
for key, value in mugiwara.iteritems():
    print 'key: %s, value: %d' % (key, value)

# keyのみ取得する。
for key in mugiwara.iterkeys():
    print key

# valueのみ取得する。
for value in mugiwara.itervalues():
    print value

whileループ

whileループもあります。

# coding: UTF-8

n = 0

while n < 10:
    print n
    n += 1
else:
    print 'finish'

関数

普通の関数です。
複数の処理をまとめて登録しておきます。

defキーワードを利用します。

文法ルールとして(pep8)、関数を定義する際は、2行blank行を作って下さい。

# coding: UTF-8


def sayHello():
    print 'hello'

sayHello()

引数

もちろん引数を取ることも可能です。

# coding: UTF-8


def sayHello(name, num):
    print 'hello, %s.' % name * num

sayHello('Luffy', 2) # hello, Luffy.hello, Luffy.

引数の初期化

登録側で=で初期値を設定します。
(pep8では、間位にスペースをとりません。)

# coding: UTF-8


def sayHello(name, num=3):
    print 'hello, %s.' % name * num

sayHello('Luffy') # hello, Luffy.hello, Luffy.hello, Luffy.

引数の指定

実行側で引数の指定を明示的に行うことも可能です。

# coding: UTF-8


def sayHello(name, num=3):
    print 'hello, %s.' % name * num

sayHello('Luffy') # hello, Luffy.hello, Luffy.hello, Luffy.
sayHello(num=2, name='Zoro') # hello, Zoro.hello, Zoro.

return文

登録側でreturn命令を使えば、単純な値として、関数の結果を返せます。

# coding: UTF-8


def sayHello(name='no name'):
    return 'hello, %s' % name

print sayHello(name='Nami')

空関数の定義

とりあえず関数の実体のみ定義して、中身の処理は後で記述したい場合があると思います。
そんなとき他の言語であれば、空関数を以下の様に定義すると思います。
(JSの時)

index.js


# 実体のみで、中身の記述はまだの関数
function sayHello() {
}

Pythonでは{}で関数は定義しないし、インデントで文末を表現する為、空の関数を定義する為だけの、pass命令が準備されています。


def sayHello2():
    pass
    
print sayHello2() # None

pass命令を利用することで、is not definedエラーを回避することができます。

変数のスコープ

Pythonでは関数内の変数は関数内でのみ有効な変数となります。

# coding: UTF-8


name = 'Luffy'


def sayHello():
    name = 'Zoro'

# Zoroじゃないよ
print name # Luffy

map

リストの各要素に対して、関数を実行していく命令です。
map命令は以下の様に実行します。

# coding: UTF-8

listItems = [2, 5, 8]


def double(x):
    return x * x

map(double, listItems) # [4, 25, 64]

lambda命令

Pythonでは、たった1回しか使わない様な無名の関数を定義することも可能です。
先ほどの、mapと共に対象の値を2倍するだけのlambdaを定義しています。

# coding: UTF-8

listItems = [2, 5, 8]

result = map(lambda x: x * x, listItems)

print result # [4, 25, 64]

lambdaのすぐ後ろには任意の引数を指定します。
(mapはリストの要素を1つずつxに代入します。)
lambdaはreturn文で値のみが返却されるイメージです。

オブジェクト(クラス・インスタンス)

クラスの作成

# coding: UTF-8


# 決まり文句として、classの引数にobjectを取る。
class User(object):
    # __init__はJSでいうconstructor
    # 第1引数のselfは必ず初期化時に必要
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    # 関数内で対象のクラスのプロパティ・メソッドを利用する際は、
    # 引数に第1引数にはselfを取る。

    def greet(self):
        print 'my name is %s' % self.name

bob = User('Bob')
tom = User('Tom')

print bob.name # 'Bob'
bob.greet() # my name is Bob
tom.greet() # my name is Tom

ポイント

classの引数のオブジェクトは決まり文句として、クラス作成の際には指定する。
__init__はクラスがインスタンス化された際の初期化メソッドで、Pythonが準備している。
関数を定義する際は必ず、第1引数のself(JSならthis)は必須。
インスタンス化はnewとかかかない。

クラスの継承

クラスを継承する際は、classの引数に継承元のクラス名を記載する。

# coding: UTF-8


class User(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def greet(self):
        print 'my name is %s' % self.name


class SuperUser(User):
    def shout(self):
        print '%s is SUPER!' % self.name

luffy = SuperUser('Luffy')
luffy.shout() # Luffy is SUPER!

モジュール

Pythonが予め準備してくれている、便利な命令が詰まったもの。

どんなモジュールがあるかは公式サイトを参考にして下さい。

Pythonが準備しているモジュールは大きく3種類あります。

組み込み型モジュール

len, split, joinなどimport文を使わなくても元々準備されているモジュール

標準モジュール

Pythonが準備してくれているが、importしないと使えないモジュール

外部モジュール

pipで、モジュールをインストールした上で、importして利用するモジュール

以下、外部モジュールをimportする例です。

# coding: UTF-8

import math
import random

# datetimeモジュールの中のdateモジュールのみをimport
from datetime import date

print math.ceil(5.2)  # 6.0

for i in range(5):
    print random.random()

print date.today() # 2016-10-08

ポイント

datetimeの様な大きなモジュールは、必要部分だけ切り出すことも可能です。
その場合は、from命令を利用します。

まとめ

Pythonは独特の構文もありますが、基本的に覚えやすくて、可読性もかなり高いと思います。
書いていて気持ちの良い言語だと思います。

次回はPythonで一番人気のフレームワークDjangoを調査したいと思います。

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Pythonを始めよう！ 〜②文法編〜

概要

Pythonの特徴

Pythonの文法

セミコロンは非推奨

コメント

日本語文字を扱う

変数

データ型

数値型

小数と整数の演算

切り捨ての整数

文字列

日本語文字列を出力する場合

エスケープ文字

改行やエスケープが多い時

文字列に関する命令

数値と文字の変換

リスト型

リスト型の便利な命令

タプル型

タプルとリストの相互変換

セット(集合型)

セットの作り方

集合の計算

ディクショナリ型

ディクショナリ型のメソッド

文字列型にデータを組み込む方法

整数値

小数値

文字列

辞書型

その他

型チェック

条件分岐

比較演算子

論理演算子

if else文

1行で条件分岐

繰り返し

リスト型のループ

range()

continueとbreak

辞書型のループ

whileループ

関数

引数

引数の初期化

引数の指定

return文

空関数の定義

変数のスコープ

map

lambda命令

オブジェクト(クラス・インスタンス)

クラスの作成

ポイント

クラスの継承

モジュール

組み込み型モジュール

標準モジュール

外部モジュール

ポイント

まとめ

Pythonを始めよう！〜②文法編〜