はじめに
Pythonについて基礎知識をまとめました。
詳細な説明と具体例を記載しています。
インタプリタ
対話モード: コマンドラインでpythonまたはpython3と入力すると起動。
コードを1行ずつ入力して実行できる。
スクリプトモード: .pyファイルにコードを書き、コマンドラインでpython script.pyと実行する。
データ型
# 整数
x = 5
# 浮動小数点
y = 3.14
# 文字列
name = "Alice"
# ブール値
is_valid = True
演算子
# 算術演算
sum = 5 + 3 # 8
division = 10 / 2 # 5.0
integer_div = 10 // 3 # 3
exponent = 2 ** 3 # 8
# 比較演算
a = 5
b = 3
result = a > b # True
# 論理演算
logical_result = (a > b) and (b > 0) # True
リスト
# リストの作成
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
# インデックスとスライス
first_fruit = fruits[0] # 'apple'
sublist = fruits[1:3] # ['banana', 'cherry']
# 操作
fruits.append('orange')
fruits.remove('banana')
タプル
# タプルの作成
coordinates = (10, 20)
# タプルは変更不可
# coordinates[0] = 15 # これはエラーになる
辞書
# 辞書の作成
person = {'name': 'Alice', 'age': 30}
# 辞書の操作
name = person['name'] # 'Alice'
person['age'] = 31
# メソッド
keys = person.keys() # dict_keys(['name', 'age'])
values = person.values() # dict_values(['Alice', 31])
集合
# 集合の作成
unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
# 集合の操作
unique_numbers.add(6)
unique_numbers.discard(2)
if文
x = 10
if x > 5:
print("xは5より大きい")
elif x == 5:
print("xは5と等しい")
else:
print("xは5より小さい")
for文とwhile文
# forループ
for i in range(5):
print(i) # 0, 1, 2, 3, 4
# whileループ
count = 0
while count < 5:
print(count)
count += 1
break, continue, else
for i in range(10):
if i == 5:
break # iが5になった時点でループを終了
if i % 2 == 0:
continue # iが偶数の場合、この反復をスキップ
print(i)
else:
print("ループが正常に終了しました")
関数の定義
def greet(name):
return f"Hello, {name}"
print(greet("Alice")) # Hello, Alice
デフォルト引数と可変長引数
def multiply(a, b=2):
return a * b
print(multiply(5)) # 10
print(multiply(5, 3)) # 15
def print_args(*args):
for arg in args:
print(arg)
print_args(1, 2, 3, 4) # 1 2 3 4
lambda関数
square = lambda x: x ** 2
print(square(4)) # 16
モジュール
# モジュールのインポート
import math
print(math.sqrt(16)) # 4.0
from math import pi
print(pi) # 3.141592653589793
パッケージ
# パッケージ構造の例
# mypackage/
# ├── __init__.py
# └── module.py
# __init__.pyの中でmoduleをインポートしておくと便利
from .module import some_function
例外処理
try:
x = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
print("ゼロ除算エラーです")
else:
print("エラーが発生しませんでした")
finally:
print("例外処理が終了しました")
カスタム例外
class CustomError(Exception):
pass
def risky_function(value):
if value < 0:
raise CustomError("負の値は許可されていません")
try:
risky_function(-1)
except CustomError as e:
print(e) # 負の値は許可されていません
クラスの定義
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def greet(self):
return f"Hello, my name is {self.name}"
p = Person("Alice", 30)
print(p.greet()) # Hello, my name is Alice
継承
class Employee(Person):
def __init__(self, name, age, position):
super().__init__(name, age)
self.position = position
def greet(self):
return f"Hello, my name is {self.name} and I work as a {self.position}"
e = Employee("Bob", 40, "Developer")
print(e.greet()) # Hello, my name is Bob and I work as a Developer
ファイルの読み書き
# 書き込み
with open('file.txt', 'w') as f:
f.write('Hello, world!')
# 読み込み
with open('file.txt', 'r') as f:
content = f.read()
print(content) # Hello, world!
標準ライブラリ
import os
import sys
print(os.getcwd()) # 現在の作業ディレクトリ
print(sys.version) # Pythonのバージョン
仮想環境
# 仮想環境の作成
python -m venv myenv
# 仮想環境のアクティベート
# Windows:
myenv\Scripts\activate
# macOS/Linux:
source myenv/bin/activate
コードスタイル PEP 8
インデントは4スペース。
1行の最大長は79文字。
関数やクラスの定義前に2行の空行を入れる。
文字列の操作
name = "Alice"
greeting = "Hello, " + name # "Hello, Alice"
repeat = "Hi! " * 3 # "Hi! Hi! Hi! "
# f-stringを使ったフォーマット
age = 30
formatted = f"Name: {name}, Age: {age}" # "Name: Alice, Age: 30"
リスト内包表記
squares = [x**2 for x in range(10)] # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0] # [0, 4, 16, 36, 64]
# 辞書の内包表記
square_dict = {x: x**2 for x in range(5)} # {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}
リストのループ処理
# インデックスを使う
for i in range(len(fruits)):
print(fruits[i])
# 直接要素を扱う
for fruit in fruits:
print(fruit)
elseブロックの使い方
# whileやforループのelseブロックは、ループが正常に終了した場合に実行されます。
# ループがbreakで終了した場合は実行されません。
for i in range(5):
print(i)
else:
print("ループが正常に終了しました")
デコレータ
def decorator_function(original_function):
# デコレータ関数を定義。引数に元の関数を受け取る。
def wrapper_function():
# デコレータがラップする関数を実行する前にメッセージを表示
print("Wrapper executed this before {}".format(original_function.__name__))
# 元の関数を実行し、その結果を返す
return original_function()
# ラップされた関数を返す
return wrapper_function
@decorator_function
def say_hello():
# 元の関数
return "Hello!"
print(say_hello()) # Wrapper executed this before say_hello \n Hello!
クロージャ
# 内側の関数が外側の関数の変数にアクセスできる機能
def outer_function(msg):
# 外側の関数
def inner_function():
# 内側の関数は外側の関数の変数にアクセスできる
print(msg)
# 内側の関数を返す
return inner_function
my_greeting = outer_function("Hello")
my_greeting() # Hello
モジュールの再利用
# mymodule.py
def greet(name):
# 名前に対して挨拶を返す関数
return f"Hello, {name}"
# main.py
import mymodule
# モジュールの関数を使って挨拶を表示
print(mymodule.greet("Alice")) # Hello, Alice
all__と__init.py
# __init__.py
__all__ = ['module1', 'module2']
# __init__.pyにより、package内のmodule1とmodule2のみがimport *でインポートされる
# パッケージ内の初期化処理を行うこともできます。
raiseを使ったエラーの再スロー
def foo():
try:
# 故意にゼロ除算を発生させる
x = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
# エラーメッセージを表示し、エラーを再スロー
print("ZeroDivisionErrorが発生しました")
raise # エラーを再スロー
try:
foo()
except ZeroDivisionError:
# 再スローされた例外を捕捉し、エラーメッセージを表示
print("再スローされたZeroDivisionError")
クラスメソッドと静的メソッド
クラスメソッド: クラス自体に関連するメソッドで、@classmethodデコレータを使います。
静的メソッド: クラスの状態に依存しないメソッドで、@staticmethodデコレータを使います。
class MyClass:
@classmethod
def class_method(cls):
# クラスメソッドはクラスオブジェクトを受け取る
return "class method called"
@staticmethod
def static_method():
# 静的メソッドはクラスの状態に依存しない
return "static method called"
print(MyClass.class_method()) # class method called
print(MyClass.static_method()) # static method called
プロパティ
# クラスの属性に対するゲッターとセッターを定義
class Person:
def __init__(self, name):
# プライベート属性を初期化
self._name = name
@property
def name(self):
# ゲッター: 属性を取得する
return self._name
@name.setter
def name(self, value):
# セッター: 属性の値を設定する
self._name = value
p = Person("Alice")
print(p.name) # Alice: ゲッターによって属性が取得される
p.name = "Bob"
print(p.name) # Bob: セッターによって属性が設定された
まとめ
Pythonの基本をしっかり理解して、ぜひ実際に手を動かしてコードを実行してみてください。