はじめに
今回は、Pythonの強力な機能である主要な組み込みデータ型について解説します。データを効率的に管理するための「器」であるデータ構造をマスターしていきましょう。
なぜデータ構造の理解が重要なのか
データ構造は、データを効率的に格納し、操作するための「器」です。適切なデータ構造を選ぶことで、プログラムのパフォーマンスが向上し、コードがより簡潔になります。
本記事で学習する内容の全体像
本記事では、以下の4つのデータ型に焦点を当て、それぞれの特徴と使い方を詳しく解説します。
- リスト（list）
- タプル（tuple）
- 辞書（dict）
- セット（set）
リスト（list）
リストの定義と操作
リストは、複数の要素をまとめて管理するデータ型です。要素は[]で囲み、,で区切ります。
Python
my_list = [10, 20, "hello", True]
リストは ミュータブル（変更可能） です。要素の追加、削除、変更が自由にできます。
Python
my_list.append(30) # 要素の追加
print(my_list) # 出力: [10, 20, 'hello', True, 30]
my_list.remove(20) # 要素の削除
print(my_list) # 出力: [10, 'hello', True, 30]
ミュータブル（変更可能）なデータ構造の理解
ミュータブルとは、 「中身を変更できる」 という意味です。リストはミュータブルなため、同じリストを参照している複数の変数がある場合、片方の変数でリストの内容を変更すると、もう一方の変数からも変更が見えます。
Python
list1 = [1, 2, 3]
list2 = list1 # list1と同じオブジェクトを参照
list1[0] = 99
print(list2) # 出力: [99, 2, 3]
主要なメソッド
- append(): リストの末尾に要素を追加します。
- pop(): 指定したインデックスの要素を削除し、その値を返します。
- remove(): 指定した値の最初の要素を削除します。
- sort(): リストの要素を昇順に並べ替えます。
タプル（tuple）
タプルの定義と操作
タプルは、リストと似ていますが、 イミュータブル（変更不可能） なデータ型です。要素は()で囲み、,で区切ります。
Python
my_tuple = (1, 2, "three")
一度作成したタプルの要素は、後から変更できません。
Python
# my_tuple[0] = 99 # TypeErrorが発生
イミュータブルなデータ構造の理解
イミュータブルとは、「中身を変更できない」という意味です。これにより、意図しないデータの変更を防ぐことができます。
リストとの使い分け
- リスト: 要素の追加・削除・変更が頻繁に発生する場合。
- タプル: データを保護したい場合、または関数の戻り値のように要素を変更しない場合。
辞書（dict）
辞書の定義と操作
辞書は、キーと値のペアでデータを管理するデータ型です。要素は{}で囲みます。
Python
person = {"name": "Taro", "age": 25, "city": "Tokyo"}
キーを使って、値にアクセスしたり、変更したりできます。
Python
print(person["name"]) # 出力: Taro
person["age"] = 26 # 値の変更
print(person)
# 出力: {'name': 'Taro', 'age': 26, 'city': 'Tokyo'}
キーと値の関係
- キー: 変更不可能なデータ型（文字列、数値、タプルなど）である必要があります。
- 値: どのデータ型でも構いません。
主要なメソッド
- keys(): 辞書のすべてのキーを返します。
- values(): 辞書のすべての値を返します。
- items(): 辞書のすべてのキーと値のペアを返します。
セット（set）
セットの定義と操作
セットは、重複を許さない、順序のないコレクションです。{}またはset()関数を使って定義します。
Python
my_set = {1, 2, 3, 3, 4}
print(my_set) # 出力: {1, 2, 3, 4} (重複が排除される)
重複を許さないデータ構造
セットの最も重要な特徴は、重複を自動的に排除することです。重複を気にする必要がない場合に非常に便利です。
集合演算（和集合、積集合など）
セットは、数学の集合演算を行うことができます。
- 和集合: set1 | set2
- 積集合: set1 & set2
- 差集合: set1 - set2
まとめ
今回は、Pythonの4つの主要な組み込みデータ型（リスト、タプル、辞書、セット）について、その特徴と使い分けを学びました。
実際文字にしてみるとどれがどれかわからず使っていたので、うまく復習できました。
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