Python

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Python（パイソン）はプログラミング言語のひとつです。オブジェクト指向でスクリプト的に記述できるプログラミング言語です。 また、コンパイルの必要がないインタプリタです。

また、ほとんどのUNIX/LINUXに搭載されているので、それらのOSでは特別なインストール作業をしないでも、すぐに使用することができます。


目次[編集]

初心者むけの単元[編集]

中級者むけの単元[編集]

整理作業中[編集]

エスケープシーケンス[編集]

たとえばprint()関数で、「こんにちわ」と表示させたい場合なら

print("こんにちわ")

と書きました。

でも、もし「"」そのものを表示したい場合、いったい、どうすれば良いのでしょうか？

答えを先にいうと、

print("\"")

と記述します。

つまり「"」の直前に「\」（バックスラッシュ）を追加して「\"」と記述すると、文字列としての「"」になります。

このような方法をエスケープシーケンスといいます。


ほかにも、「\n」とすることにより、改行を指定できます。

また、バックスラッシュ自身を表示したい場合には「\\」にします。

よく使うエスケープシーケンス
関数 内容
\" ダブルクオート 「"」
\n 改行
\\ バックスラッシュ自身 「\」

例

>>> print("\"")
"

>>> print("\\")
\

>>> print("あ\nいうえ")
あ
いうえ
エスケープシーケンス
関数 内容
\' シングルクオート 「'」
\r キャリッジリターン
\t 水平タブ 
>>> print("あ\tいうえ")
あ       いうえ


print文[編集]

# 「ようこそ」 と出力
print("ようこそ")

#から行末まではコメントです。文字列の出力はprint()を使います。Python 2まではprintは文でしたが、Python 3以降は演算子となったため、かっこが必須となります。なお、Pythonでは文末に;を付ける必要はありません。

文字列は""で囲んでも''で囲んでも同じ意味であり、エスケープ文字の取り扱いに違いはありません。


備考[編集]

  • インデントについて

Pythonのブロックはスペース4つのインデントによって表されます（オフサイドルールといいます）。

  • pythonについて

pythonは、Googleなどの企業のみならず、MITの初年度のプログラミングの授業でも採用されています。英語圏ではRubyやPerlよりも普及しています。

Pythonは1990年にグイド・ヴァンロッサムによって作られました。誰が書いても同じソースコードになるように（違う目的のコードは違う見た目になるように）設計されており、常に読みやすいプログラムを書くことができます。教育用プログラミング言語としても秀逸です。


中級者むけの内容[編集]

テキストファイルの読み込みについて[編集]

テキストファイルの読み込みは、「readline()」のほかにもある。「read()」で、ファイル全体を読みこめる。 また、「readlines()」で、各行ごとをリストにして、読みこめる。

ただし、「read()」や「readlines()」を実行すると、ファイルの行数が多い場合には、メモリを大量に使用することになるので、あまり使用しないほうが安全である。


  • readlines()

語尾が複数形になっている readlines() を使うと、テキスト全部を読み込むことができる。なお、readlines()では、テキストはリストとして読み込まれる。

ire = open("tukuru.txt", "r" )

print("1回目: ",ire.readlines())
print("2回目: ",ire.readlines())
print("3回目: ",ire.readlines())
print("4回目: ",ire.readlines())

ire.close()

上記のコードを実行すると、

1回目:  ['あいうえお\n', 'かきくけこ\n', 'さしすせそ\n']
2回目:  []
3回目:  []
4回目:  []

のように表示される。


上級者むけの内容[編集]

他の文法[編集]

コマンド端末によるインタラクティブモードでも、関数を使用できます。

>>> def fib(n):
        if n <= 1:
            return n
        else:
            return fib(n - 1) + fib(n - 2)
... 
>>> fib(10)
55

その他[編集]

無名関数を定義するにはlambda文を使用します。

>>> (lambda x: x * x)(2)
4

文字列は""" """で囲むこともできます。これはdocstringと呼ばれ、ドキュメンテーションに用いられる記法ですが、複数行コメントやヒアドキュメントにも用いることができます。

なおPython 2のUnicodeサポートは万全ではないため、日本語（非ASCII文字）を含むプログラムを書く場合は最初の行に# -*- coding: utf-8 -*-というコメントを挿入してください。また、バージョンに限らず文字エンコーディングはUTF-8で保存してください。

# -*- coding: utf-8 -*-
# HTTP ヘッダを出力する
print("""\
Status: 302
Location: http://www.example.com/
""")

シェルスクリプトと同様、末尾に\が置かれた行は次の行に継続します。

Pythonではジェネレータを簡単に書くことができます。ジェネレータを用いると、最初のフィボナッチ数を求めるプログラムは次のように書くことができます。

def fibgen():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield a
        a, b = a + b, a

fib = fibgen()

for i in range(10):
    try:
        print(fib.next())
    except:
        print(next(fib))

Pythonでは特に指定のない変数は自動的にローカル変数（レキシカルスコープ）になります。

a, b = 0, 1というのは分割代入で、a = 0; b = 1と同じ意味です。

a, b = a + b, aも同様ですが、代入は一気に行われるため、t = a; a = a + b; b = tと同義です（変更前のaの値がbに代入される）。

Pythonではwhile True:のように制御構文の条件式をかっこで囲む必要がありません。定義済みキーワードとして、真を表すTrue、偽を表すFalse、そしてNoneが存在します。

yield文はreturn文と同様ですが、サブルーチンの戻り値を処理の「途中で」返すことができます。nextメソッドを呼ぶと、「途中から」処理が継続されます。このような関数をジェネレータまたはコルーチンといいます。

rangeは範囲演算子と呼ばれる、0以上n - 1以下の整数の配列を返す組み込み関数です。for-in文は配列を走査するのに用いられます。

Python 3以降nextメソッドが演算子に変更されたため、例外処理に用いるtry-except文によって処理を分岐させています。他のプログラミング言語では例外処理は予期せぬ致命的なエラーをキャッチするものと捉えられていますが、Pythonではファイルオープンに失敗したときの処理を書く際など日常的に用いられます。

豆知識: Pythonでは条件演算子はcondition ? ifTrue : ifFalseではなくifTrue if condition else ifFalseという書き方をします。

複素数[編集]

Pythonは複素数を扱う組み込みのcomplex型をサポートしています。整数はint型、浮動小数点数はfloat型です。虚数単位は電流とまぎらわしいためiではなくjを用います。また、jという変数と区別するため1jのように必ず係数を付けるのを忘れないでください。複素数（実数）は近似にすぎないため多少の誤差は発生します。

>>> import cmath
>>> cmath.exp(1j * cmath.pi)
(-1+1.2246063538223773e-16j)

または

>>> from cmath import exp, pi
>>> exp(1j * pi)
(-1+1.2246063538223773e-16j)

または

>>> from cmath import e, pi
>>> e ** (1j * pi)
(-1+1.2246063538223773e-16j)

**は冪乗演算子です。importはモジュールをインポートします。from module import object0, object1, ..., objectNでモジュールmoduleからオブジェクトobject0, object1, ..., objectNを現在の名前空間にインポートすることができます。基本的な数学関数および定数はmathモジュール、複素変数を扱える関数および定数はcmathモジュールで定義されています。このほかにもさまざまなモジュールが存在し、モジュールを作成することもできます。Pythonでは組み込みのset型およびfrozenset型で集合を扱うこともできます。

配列[編集]

配列はarray = ['A', 'B', 'C']のように表しarray[0]、array[1]、array[2]のようにアクセスしますが、PythonではJavaScriptにも輸出された配列の内包表記をサポートしています。これは配列の中にfor-in文とイテレータを書くことができ、mapの役割を果たすものです。

>>> [ i for i in range(10) ]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

配列の内包表記は非常に強力です。これを使ってAからZまでの文字を要素に含む配列を作るには次のようにします。chr()は文字コードを文字に、ord()は文字を文字コードに変換します。なお、十六進法の整数リテラルは0xdeadbeefのように "0x" から始まります。3735928559Lのように末尾にLの付く整数リテラルはlong型です。

>>> [ chr(i) for i in range( ord('A'), ord('Z') + 1 ) ]
['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G',
 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N',
 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U',
 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z']

内包表記はジェネレータと同じくPythonの個性的な言語機能の一つです。これらの習得には感覚的な部分、すなわち慣れもあるので、たくさんのコードを書いては動かし、動かしては書いて覚えてください。

辞書[編集]

辞書は連想配列でありオブジェクトです。

>>> { 'zero': 0, 'one': 1, 'two': 2 }
{'zero': 0, 'two': 2, 'one': 1}

タプルは対でありリストです。

>>> ( 'zero', 0, 'one', 1, 'two', 2 )
('zero', 0, 'one', 1, 'two', 2)

ところで、文字列は配列と同じようにアクセスすることができます。配列のスライスはブラケットの中で:演算子を使用します。

>>> "Hello, world"[7:]
'world'

正規表現[編集]

正規表現はPerl Compatible Regular Expressionsですが組み込みではなくCライブラリとして実装されています。reモジュールをインポートして使用します。

>>> import re
>>> m = re.match(r'<title>(.*?)</title>', '<TITLE>Example Web Page</TITLE>', re.I)
>>> m.group(0)
'<title>Example Web Page</title>'
>>> m.group(1)
'Example Web Page'

r''やr""のようなraw文字列はエスケープ文字を解釈しないので、\dや\sなどのメタ文字を書くのに重宝します。matchメソッドは第一引数に正規表現パターン、第二引数にマッチ対象文字列、第三引数にre.Iやre.IGNORECASEやre.Mやre.MULTILINEやre.Sやre.DOTALLなどのフラグを指定します。Pythonに正規表現リテラルというものは存在しません。

matchメソッドはマッチオブジェクトを返します。マッチオブジェクトのgroupメソッドを使用して一致部分を抽出します。group(0)はマッチ全体、group(1), group(2), ..., group(N)は後方参照です。matchメソッドで対象文字列にマッチしなかった場合はマッチオブジェクトではなくNoneを返します。マッチに失敗する可能性がある場合は必ずif m == None:あるいはif not m:（NoneはFalse）で確認してください。

HTTPクライアント[編集]

Python 2ではurllibまたはurllib2、Python 3以降はurllib.requestのurlopenメソッドを使用してHTTPクライアントを作成することができます。

# -*- coding: utf-8 -*-

try:
    from urllib.request import urlopen
except:
    from urllib2        import urlopen

print( urlopen('http://www.example.com/').read().decode() )

レスポンスはbytesで返ってくるので、decodeメソッドを使用してstrに変換しています。

JSON[編集]

JSONを扱うにはimport jsonします。

>>> import json
>>> json.dumps( {'key': 'value'} )
'{"key": "value"}'
>>> json.loads( json.dumps( {'key': 'value'} ) )
{u'key': u'value'}

u''やu""はunicode型です。Python 2ではunicode型でなければUnicode文字列を正しく扱うことができませんでしたが、Python 3以降は従来のunicode型がデフォルトになり、unicode型は削除されました。またrange()の強化版であったxrange()も削除され、新しいrange()になりました。

printf()[編集]

printf()はprint(format % (arg0, arg1, ..., argN))という書式です。

>>> print("%d.%d.%d" % (2, 6, 4))
2.6.4

なお、Python2.x系のバージョンならばprint content という書式も使用可能です。

>>> print "python"
python
>>> a=50
>>> print a
50

インクリメントとデインクリメント[編集]

PythonにはC/C++やJavaにあるインクリメント演算子とデインクリメント演算子は存在しません。

>>> a=50
>>> a=a-1
>>> print("%d"%a) 
49

>>> a=50
>>> a=a+1
>>> print("%d"%a)
51

pass[編集]

passは「文法上必ず処理を書かなくてはならないが何も処理を書きたくない」というときに使います。

>>> def p():
...     pass
... 
>>> p()


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