（中学生向け・Python）クラスの基本①

この記事は、岩手県八幡平市のプログラミング教室「アクセルキャンプ」の公開教材です。
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安比のスキー場のシーズン券買っちゃったんだが

スキー一回もしたことないんだけど大丈夫かな？ていうか、いつ滑るねん！そこまで暇やないねん！ってなってるリッキーです。

ほな、なんでこうたん？てことですけど、買ったときはなんかテンション上がって、「今年はスキー頑張るぜ！」みたいになってたんですよ。皆さんは今年の冬はなにかこれをやろう！みたいなの決めてますか？サンタさんにお願いするものは決めてますか？

先に言っときます！！(ｷﾘｯ)

今日やる内容ですが、コードを書いてればある程度は理解できるとは思いますが、「なんでコレが必要なの？」っていうのがなかなか伝わりにくい内容になってます。
例えるなら、お金でしょうか。「お金ってなんで必要なの？物と物を交換すればよくない？」って幼稚園児に聞かれて、しっかり説明するのって難しいけど、でもお金って超大事ですよね？？
なるべくその辺をわかりやすく説明するつもりですが、「なんとなくわからんでもないけど、あとは使いながら覚えていこう」ていう理解でいいと思います。そんな感じで気楽に読んでくださいね！！

今日の主役:クラス (class)

みなさんは「クラス」という単語を聞いて、どういう意味を思い浮かべますか？真っ先に思いつくのが、学校の教室のことだと思います。八幡平では1学年に2クラスある小学校は一部の学校だけで、殆どは1学年1クラス、あるいは、複式学級のところもあったかもしれません。中学校はどうなんでしょう。そういう学校での人の まとまりのことを「クラス」といいますよね。

ただ、残念ながら(？)プログラミングにおいてはちょっと意味が変わってくるので一旦「クラス」の意味を整理しましょう。以後、クラスのことをclassと表記します。

class = データの設計図

みんな大好き、Nintendo Switchを作るプログラムを書いていくとしましょう。実際にSwitchをプログラムでポンと制作することはできないので、あくまで仮定の話です。

メンバーとメソッド

Switchを作るためには、いろんなデータが必要になります、例えば
・画面の縦・横の長さ
・ボタンの大きさ
・左コントローラの色
・右コントローラの色
・重さ

などなどです。これらの、Switchを作る際に登録する必要のあるデータを「メンバー」または、これらはクラスでは変数として扱われるため「メンバ変数」といいます。

また、Switchを作る際に、用意したデータを組み合わせたりして、いろんな機能をつけたりします。例えば
・ゲームを遊ぶ機能
・インターネットに接続する機能
・友達とチャットする機能
・購入したゲームを保存する機能
これらのことをメソッドといいます。メソッドはその性質から、処理をまとめた関数として扱われます。

Switch を作るクラスは、プログラム上では以下のようになります。なんとなく、コードっぽいものを書いているだけなので、当然このコードは動きません

#①クラスの書き方
class Nintendo_Switch:
    
    #②初期化:コンストラクタ
    def __init__(self, length_v, length_h, button_size, left_color, right_color, weight, saved_game):
        self.length_v  =length_v #縦方向の長さ
        self.length_h  = length_h #横方向の長さ
        self.button_size  = button_size #
        self.left_color  = left_color
        self.right_color  = right_color
        self.weight  = weidht
        self.saved_game = saved_game
    
    #③メソッド
    def playGame(self, game):
        if game in self.saved_game:
            game.play()
    
    def internet(self, wifi_id, wifi_password):
        if wifi_id and wifi_password:
            internet.connect()
    
    def chat(self, friend, message):
        message.sendToFriend()
    
    def buyGame(self, game):
        self.saved_game.append(game)

# ④インスタンス化
my_switch = Switch(800, 600, 20, "blue", "red", 420)
my_switch.playGame()

では、ざっくり部分部分を見ていきましょう。。。と言いたいところですが、その前に

self(セルフ)ってなんやねん

「セルフレジ」って言葉、聞いたことないですか？店員さんにお会計してもらうんじゃなくて 自分で「ピッ」ってやりながら会計するやつですね。あと、ガソリンスタンドとかで「セルフ給油」とかってみたことないですか？自分で入れるタイプのガソリンスタンドですね。

セルフには、「自分」とか「自身」とかっていう意味があります。↑の例以外でも
・himself = 彼自身の
・herself = 彼女自身の
・myself = 自分自身の
・selfish = 自己中心的な
のように、selfがつく単語は結構あります。

クラスの記述の中で、そのクラス自身のメンバーやメソッドをチェックしたい場合があります「Switchくん」が自分の構造を説明してくれているのを想像してください。 「ゲームを遊ぶ」機能を説明するときに「『俺の』ゲームリストの中にその遊びたいゲームがあったら、起動するぜ」みたいに説明するの、想像できますか？ここの『俺の』が、クラスで言うところのselfです。

では、順番に見ていきましょう。

クラスの構造

①クラスの書き方

class クラス名:
    def __init__(self, 引数1、引数2):
        self.メンバー1 = 引数1
        self.メンバー2 = 引数2
        ...
    
    def メソッド名(self):
        処理

②初期化:コンストラクタ

Switchをいざ作ろう！というときに、
switch設計するぜ → switchの色わかんないぜ → switch製造するぜ
では困りますよね。そこで、
switch設計するぜ → switchの色は赤にするぜ → switch製造するぜ
のように、必要なデータ(メンバー)を整理するのに使うのが、この__init__の関数で、これのことを「コンストラクタ」と言います。

def __init__(self, length_v, length_h, button_size, left_color, right_color, weight, saved_game):
    self.length_v  =length_v #縦方向の長さ
    self.length_h  = length_h #横方向の長さ
    self.button_size  = button_size #ボタンの大きさ
    self.left_color  = left_color #左側コントローラの色
    self.right_color  = right_color #右側コントローラの色
    self.weight  = weidht
    self.saved_game = saved_game

引数としてもらってきたデータに、self.をつけることで、「俺のモンだぜ！クラス内で使うぜ！」と宣言している感じですかね。コレをすることによって各データがクラスに登録されて、後述の④のところで例えば
print(my_switch.length_v)
とすることで、ちゃんとその内容が表示されるようになります。ちなみに、引数を取らず、コンストラクターのところでデータを直接作成することもできます。

③メソッド

メソッドは、関数の形をとり、メンバーを組み合わせたりしていろんな処理をすることで、単にデータを整理するコンストラクタと違い、クラスに動きをつけてくれます。
...っていうかめっちゃ関数してますが、普通の関数と違うところは、必ず第一引数にselfが入っている点です。これはなんでこうしなくちゃいけないかって言うと、そうしなくちゃいけないからです笑 pythonを作ったグイド・ヴァンロッサムさんっていう人がいるんですが、「グイドさんに、なんでself書かなくちゃあかんの？って聞いてもあんまりよくわからんかった」っていう記事を見たことがあります笑「世の中そういうもんだ」と思って書いてください笑

# ゲームを開始するメソッド
def playGame(self,):
    if game in self.saved_game:
        game.play()
        
# インターネットに接続するメソッド
def internet(self, wifi_id, wifi_password):
    if wifi_id and wifi_password:
        internet.connect()
        
# チャットをするメソッド
def chat(self, friend, message):
    message.sendToFriend()

# ゲーム追加(購入)のメソッド
def purchaseGame(self, game):
    self.saved_game.append(game)

④インスタンス化

インスタンスとは、設計図(クラス)を見ながら、実際に作ったもの=製品のことをいいます。ここでは,my_switchという名前にしています。

my_switch = Switch(800, 600, 20, "blue", "red", 420)

さて、製品ができたので、製品のメンバーにどういうデータが入っているか確認したり、備わっている機能=メソッドを実行しましょう。

my_switch.playGame()

てなかんじです。

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なんかめんどくさ！普通に関数だけでいいじゃん！

リッキーもはるか昔、クラスを勉強したてのときにそう思いました！でも、このクラスって 実際に使えるようになるとすごく便利というか、このクラスの考え方がすごく重要なんです。

今回出てきた用語を整理しましょう。

クラス:設計図
メンバー:クラスに必要なデータ
メソッド:機能
インスタンス:クラスをもとに作成されたもの

クラスを使えるようになると、ベースとなるクラスにメソッドを付け加えたり、改良したりすることができるんですが、まずは今回はここまで。次回、実際に動くコードでやってみましょう。

ではまた来週！