Python

Python初級

リテラル

リテラル

組み込み定数

組み込み定数とは

組み込み定数は、Pythonが標準で提供する固定された値であり、プログラム内で頻繁に使用されます。これらの定数は、コードの可読性を高め、エラーを防ぐために重要です。

主な組み込み定数

Pythonの主な組み込み定数には以下のものがあります：

  • None
  • True
  • False
  • Ellipsis (...)
  • NotImplemented

Noneの使用例

Noneは、値が存在しないことを示すために使用されます。

def get_user(id):
    # ユーザーが見つからない場合
    return None

user = get_user(10)
if user is None:
    print("ユーザーが見つかりません。")

TrueとFalseの使用例

TrueとFalseはブール値として条件分岐に使用されます。

is_active = True

if is_active:
    print("アクティブです。")
else:
    print("非アクティブです。")

Ellipsisの使用例

Ellipsisは主にスライス操作や特殊な用途で使用されます。

def process_data(data):
    return data[..., 0]

# NumPy配列での使用例
import numpy as np
array = np.array([[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]])
print(process_data(array))

NotImplementedの使用例

NotImplementedは、特定の操作がサポートされていないことを示すために使用されます。

class MyNumber:
    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, MyNumber):
            return MyNumber()
        return NotImplemented

num = MyNumber()
result = num + 5  # この場合、NotImplementedが返される

組み込み定数まとめ

組み込み定数は、Pythonプログラムの基本的な構成要素として、さまざまな場面で活用されます。これらを理解し適切に利用することで、効率的で可読性の高いコードを書くことが可能になります。

Pythonの文字列リテラル

文字列リテラルの基本

Pythonでは文字列を表現するためにリテラルを使用します。文字列リテラルは、シングルクオート (' ')またはダブルクオート (" ")で囲まれた文字の集まりです。例えば:

single_quoted = 'こんにちは'
double_quoted = "世界"

複数行の文字列

三重のシングルクオート (''' ''')やダブルクオート (""" """)を使用することで、複数行にわたる文字列を表現できます。

multiline = """これは
複数行にわたる
文字列です。"""

エスケープシーケンス

特殊な文字を文字列内で表現するためにエスケープシーケンスを使用します。例えば、改行は\、タブは\tとなります。

escaped_string = "Hello,\
World!\tThis is a tab."

エスケープシーケンスを正しく使用することで、文字列内に特殊な文字を含めることが可能です。

生文字列リテラル

生文字列リテラルは、バックスラッシュをエスケープシーケンスとして解釈しない文字列です。プレフィックスとしてrまたはRを使用します。

raw_string = r"C:\\Users\\名前\\\Documents"

生文字列リテラルは、ファイルパスなどのエスケープが多用される文字列を扱う際に便利です。

文字列リテラルまとめ

Pythonの文字列リテラルはシングルクオートやダブルクオートで簡単に作成でき、エスケープシーケンスや生文字列リテラルなど多様な表現方法が用意されています。これらを適切に使い分けることで、効果的な文字列操作が可能です。

数値リテラルの基本

数値リテラルは、プログラム内で数値を直接表現するために使用されます。Pythonでは、整数リテラル、浮動小数点リテラル、複素数リテラルなど、さまざまな形式がサポートされています。

整数リテラル

整数リテラルは、10進数だけでなく、2進数、8進数、16進数でも表現できます。

# 10進数
dec = 42

# 2進数
binary = 0b101010

# 8進数
octal = 0o52

# 16進数
hexadecimal = 0x2A

print(dec, binary, octal, hexadecimal)  # 出力: 42 42 42 42

浮動小数点リテラル

浮動小数点リテラルは、小数点を含む数値や指数表記で表されます。

# 小数点を含む
pi = 3.14159

# 指数表記
scientific = 1.23e4

print(pi, scientific)  # 出力: 3.14159 12300.0

複素数リテラル

複素数リテラルは、実部と虚部の両方を持つ数値です。

# 複素数
z = 3 + 4j

print(z)          # 出力: (3+4j)
print(z.real)     # 出力: 3.0
print(z.imag)     # 出力: 4.0

数値リテラルの区切り記号

Python 3.6以降では、視覚的な読みやすさのためにアンダースコア（_）を使用して数値リテラルを区切ることができます。

million = 1_000_000
binary = 0b1010_1010

print(million)  # 出力: 1000000
print(binary)   # 出力: 170

数値リテラルまとめ

Pythonの数値リテラルは、多様な形式で数値を表現する柔軟性を提供します。整数、浮動小数点数、複素数など、用途に応じて適切なリテラルを選択することで、コードの可読性と効率性を向上させることができます。アンダースコアによる区切り記号の利用も、長い数値を扱う際に有用です。

リスト

リストとは

Pythonにおけるリストは、複数の要素を順序付けて保持するデータ構造です。リストは変更可能であり、要素の追加、削除、変更が可能です。

リストの作成

リストは角括弧 [] を使用して作成します。例えば：

fruits = ['りんご', 'バナナ', 'みかん']

要素へのアクセス

リストの要素にはインデックスを使用してアクセスします。インデックスは0から始まります。

print(fruits[0])  # 出力: りんご

リストの操作

リストには様々な操作が可能です。要素の追加、削除、ソートなどが代表的です。

# 要素の追加
fruits.append('ぶどう')

# 要素の削除
fruits.remove('バナナ')

# リストのソート
fruits.sort()

リストのメソッド

リストには多くの組み込みメソッドがあり、便利な操作が可能です。例えば、append(), remove(), sort(), reverse() などがあります。

リストまとめ

Pythonのリストは、柔軟で強力なデータ構造です。リストを活用することで、データの管理や操作が容易になります。適切なメソッドを使用して、効率的にリストを操作しましょう。

タプルについて説明します。

タプルとは

タプルはPythonの不変（イミュータブル）なシーケンス型データです。リストと似ていますが、一度作成すると要素の追加や削除、変更ができません。

タプルの作成方法

タプルは、コンマで区切った値を丸括弧 () で囲むことで作成します。単一の要素を持つタプルを作成する場合は、末尾にコンマを付ける必要があります。

# 複数要素のタプル
fruits = ('apple', 'banana', 'cherry')
print(fruits)  # 出力: ('apple', 'banana', 'cherry')

# 単一要素のタプル
single = ('apple',)
print(single)  # 出力: ('apple',)

タプルの利点

  • 不変性により、データの整合性が保たれます。
  • 辞書のキーとして使用可能です。
  • メモリ効率がリストより高い場合があります。

タプルの操作

タプルはインデックスを使用して要素にアクセスしたり、スライスしたりすることができます。また、要素の数を数えるlen()関数や、特定の要素が存在するか確認するin演算子も使用できます。

# 要素へのアクセス
print(fruits[1])  # 出力: banana

# スライス
print(fruits[:2])  # 出力: ('apple', 'banana')

# 要素の存在確認
print('cherry' in fruits)  # 出力: True

# タプルの長さ
print(len(fruits))  # 出力: 3

タプルの分解

タプルは複数の変数に一度に展開（アンパック）することができます。

# タプルのアンパック
apple, banana, cherry = fruits
print(apple)   # 出力: apple
print(banana)  # 出力: banana
print(cherry)  # 出力: cherry

タプルまとめ

タプルは不変なシーケンス型データであり、データの整合性を保ちつつ効率的に管理することができます。リストと比べて変更が必要ないデータに適しており、辞書のキーとしても利用できるため、Pythonプログラミングにおいて非常に有用なデータ構造です。

辞書

概要

Pythonの辞書（dictionary）は、キーと値のペアでデータを管理するデータ型です。キーはユニークであり、値には任意のデータ型を使用できます。辞書は中括弧 {} を使って定義されます。

辞書の作成

辞書は以下のように作成します。

# 辞書の作成例
student = {
    "名前": "田中太郎",
    "年齢": 20,
    "専攻": "情報工学"
}

要素へのアクセス

キーを使用して値にアクセスできます。

# 値の取得
name = student["名前"]
print(name)  # 出力: 田中太郎

要素の追加と更新

新しいキーと値を追加したり、既存のキーの値を更新したりすることができます。

# 要素の追加
student["GPA"] = 3.8

# 要素の更新
student["年齢"] = 21

辞書のメソッド

辞書には多くの便利なメソッドがあります。主なものを以下に示します。

  • keys(): 辞書の全てのキーを取得します。
  • values(): 辞書の全ての値を取得します。
  • items(): キーと値のペアをタプルとして取得します。
  • get(key, default): 指定したキーの値を取得します。キーが存在しない場合はデフォルト値を返します。
# keys()の使用例
for key in student.keys():
    print(key)

# get()の使用例
age = student.get("年齢", "情報なし")
print(age)  # 出力: 21

辞書まとめ

Pythonの辞書は、キーと値のペアを効率的に管理する強力なデータ構造です。データの迅速なアクセスや操作が可能であり、さまざまなプログラムで広く活用されています。

Pythonの集合

集合とは

Pythonの集合は、重複しない要素の無序コレクションです。集合は、数学における集合の概念に基づいています。

集合の作成

集合を作成するには、中括弧 {} を使用するか、set() コンストラクタを使用します。

# 中括弧を使用して集合を作成
fruits = {"りんご", "バナナ", "オレンジ"}

# set() コンストラクタを使用
numbers = set([1, 2, 3, 4, 5])

集合の特徴

  • 重複する要素は自動的に削除されます。
  • 順序は保証されません。
  • ミュータブルであり、要素の追加や削除が可能です。

集合の主な操作

要素の追加

fruits.add("いちご")

要素の削除

fruits.remove("バナナ")  # 存在しない要素を削除しようとするとエラーが発生します
fruits.discard("バナナ") # 存在しない要素を削除しようとしてもエラーが発生しません

集合の演算

A = {1, 2, 3}
B = {3, 4, 5}

# 和集合
print(A | B)  # 出力: {1, 2, 3, 4, 5}

# 積集合
print(A & B)  # 出力: {3}

# 差集合
print(A - B)  # 出力: {1, 2}

# 対称差集合
print(A ^ B)  # 出力: {1, 2, 4, 5}

集合の利点

集合を使用することで、要素の重複を避けたり、高速なメンバーシップテストを行ったりすることが容易になります。

集合まとめ

Pythonの集合は、重複しない無序の要素のコレクションとして、多様なデータ操作に便利です。集合の基本的な操作や集合演算を理解することで、効率的なプログラミングが可能になります。

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