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山内の演習のページ
訪問者数　1871　　　　　　最終更新　2012-11-07 (水) 09:23:00

事前知識 †

• 言語の参考文献
  • Pythonチュートリアル
  • やさしいPython入門
  • Pythonスタートブック
  • その他多数出版されている
  • サイトPython入門
  • サイト（公式の参照マニュアルの「チュートリアル」部分の翻訳）Python チュートリアル　〜　上の本のWeb版だと思う
  • サイト（公式の参照マニュアルの翻訳）Python 2.7ja1 documentation　〜　正式なよりどころ

イントロの問題 †

手元にPythonの環境があるとする。絵を描いたりするのを除けば、サーバー上のPythonを起動して使うことができるので、それを前提にする。

Pythonを起動して簡単な処理をしてみる †

• Pythonのインタープリタを起動せよ
  • oregano上にTeraTermを使ってログインせよ　⇒　TeraTermのインストール・設定、oregano上のアカウント（IDとPassword）
  • Pythonを起動して、プロンプト>>>が出る状態にせよ　⇒　コマンド「python」を打つ
  • プロンプト>>>に対して、

    1+3

    を入力した後、Enterを打て。何が表示されるか。
    Pythonはインタープリタとして動くので、プログラムを１行入れるとそれだけで動作する。あとで、まとまったプログラムをファイルから与えるやり方を学ぶ。
    
  • プロンプト>>>に対して、

    x=3.5
    x+2

    を入力しEnterを打て。（今後はEnterを省略する）
    ここで気付いてほしいのは、
    • xは変数だが、変数の宣言をしていない。Pythonでは、変数は宣言しなくてよい。
    • xは浮動小数に当たるが、型を指定していない。Pythonでは、型を指定しなくてよい。
    • x+2は型が混在する計算だが、勝手に変換してくれる。気にしなくてよい。
    • x+2とだけ打った１行は、「x+2の値を計算して（専門用語では評価して）表示せよ」と解釈される。
  • プロンプト>>>に対して、

    y

    と入力するとどうなるか。
    

    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    NameError: name 'y' is not defined

    というエラーメッセージが出る。これは、name 'y' is not defined、つまりyなる名前の（変数）がまだ定義されていない（値が設定されていない、というか、中身が何か分からない）というエラーである。
  • インタープリタを終了するには、quit()と入力するか、Ctrl-D （Ctrlキーを押しながらDを押す）　と押す。

• 対話モードではなくて、ファイルに用意したプログラムを実行させるには
  • あらかじめ、Pythonのプログラムをファイルに用意する。適当なテキストエディタを使って、ファイルsam1.pyを作れ。ファイル拡張子はpyとするのがよい。内容は

    #! /usr/bin/env python
    # -*- coding: utf-8 -*-
    x = 3
    y = 5
    print(x+y)

    とする。先頭の#で始まる２行はおまじないのようなもので、必ず入れておくと良い。ちなみに１行目はこのファイルを（他のスクリプトプログラムと同様に）直接実行させるためのおまじない、２行目はこのプログラムで用いる文字コードがUTF-8であること（感じが出てこない限りは違いが見えないが）を指示している。
    このファイルを実行させるには、Linuxのコマンドプロンプトに対して、

    python sam1.py

    とする。結果は

    8

    となる。
  • ファイルの中に漢字（非ASCII文字）を使いたい場合、そのファイルの文字コードはUTF-8でなければならない。Windowsのメモ帳で作成すると、デフォルトではShif-JISになるので、具合が悪い。
    どういう方法でもよいが、UTF-8にする必要がある。私のお勧めはUTF-8の使える軽いエディタTeraPadであるが、別に他でもよい。更に、oregano上のファイルを編集する時に、WinSCPを使ってリモート側のファイルを「編集」することができるが、その編集のエディタにTeraPadを指定しておくと、なかなか具合よくプログラムが書ける。
    • Pythonのコメントは#で始まる行である。コメントに漢字を書くことができる。例えば次のようなファイルを準備し、実行してみよ。

      #! /usr/bin/env python
      # -*- coding: utf-8 -*-
      # これは練習用のプログラムです
      x = 3
      y = 5
      print(x+y)

    • Pythonで、漢字を処理したい場合、漢字の文字列定数を書きたくなる。コードを指定しない（ASCIIの）文字列は、引用符（「'」や「"」）で囲む。漢字などの場合は、Unicodeであることを示すために、引用符の前にuを付けて、「u'あいう'」のようにする。次の例を実行してみよ。

      #! /usr/bin/env python
      # -*- coding: utf-8 -*-
      # これは練習用のプログラムです
      s = 'Hallo World'
      print(s)
      t = u'こんにちは'
      print(t)

ここに出てきたついでに、文字列とprintについて試す~ †

print関数は、引数として渡す変数屋敷の値をプリントする。上で試した通りである。

#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
print('Hallo')
print(3)

s = 'Hallo World'
print(s)

x = 5
y = 3
print(x+y)

また、文字列をくっつけるなどの操作が役立つときがある。文字列を結合するには演算子+を使う。

#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
s1 = 'Hallo'
s2 = 'World'
t = s1 + s2
print(t)
print(t + '!!')

結合演算は自動的に空白を入れたりはしないので、文字列がくっついてしまった。

HalloWorld
HalloWorld!!

条件判定やループ †

他の言語で学んだと同じように、条件判定（IF文）や、ループ（FOR文、WHILE文など）が使える。それぞれの意味は他の言語と同じである。書き方に少しだけ注意がいる。

• ブロックの替わりに段下げ（インデント）を使う
  JavaやC言語では、if文やfor文の実行部分（ボディの部分）のブロックを示すのに、カッコ「{」と「}」を使うのだが、Pythonではそれの替わりに、段下げを用いる。カッコは使わない。

  Javaの例
  if (x>0) 
  {
    x = x + 100;
    y = 0;
  }
  else
  {
    x = -x;
    y = -1;
  }

  これに対して

  Pythonの例
  if (x>0):
    x = x + 100
    y = 0
  else:
    x = -x
    y = -1

  注意したいのは、
  1. if文とelseの行末にコロン「:」があって、「ここから１段下へ下がるよ」と示していること
  2. JavaやCでは文の終わりにセミコロン「;」があってこれが文と文との切れ目を示していたが、Pythonでは行の終わりがそれに相当することになっていて、セミコロンは書かない。但しどうしても１行に２つ以上文を書きたいときはセミコロンで区切って書いてよい。
  3. Pythonではブロックを示すために段下げが同じに位置であることを使う。だから、同じブロックのつもりでも、段下げ位置が違うと、困る（通常はエラーになる）。
  段下げが元に戻ると、そのブロックが終わりということになる。
  また、段下げの文字数（何文字下げるか）は問題でない。何文字分でも（揃ってさえいれば）いいらしい。

  エラーになる例
  if (x>0):
     x = x + 100
       y = 0
  else:
     x = -x
     y = -1

  は

      y = 0
      ^
  IndentationError: unexpected indent

  というエラーが出る。また、下の例のようにifの中とelseの中で、段下げの量が違ってもよいらしい。

  if (x>0):
     x = x + 100
     y = 0
  else:
         x = -x
         y = -1

  最後に、段下げの空白文字は、英数半角の空白を使うこと。全角文字の空白は段下げに見なされないし、そこに「　」という漢字文字があると認識されてしまう。

• for文のループ制御の書き方は、JavaやC言語と違う。
  JavaやC言語では、

  for (x=0; x<10; x++) {
     y = f(x);
  }

  のように書いたが、Pythonでの考え方は、変数xがなめてゆく「リスト」（正確には「シーケンス」）を与える。たとえば上の例では、

  for x in [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
     y = f(x)

  とする。[0, 1, 2, ..., 9]は数のリストである。
  もちろん、これでは10が100になったら書ききれないので、range関数という道具がある。たとえば

  range(10)

  と書くと、[0, 1, 2, ..., 9]を返してくれる。初期値を変えたり増分を変えたりすることもできて、

  >>> range(5, 10)
  [5, 6, 7, 8, 9]
  >>> range(0, 10, 3)
  [0, 3, 6, 9]
  >>> range(-10, -100, -30)
  [-10, -40, -70]

  のようになる。つまり

  for x in range(-10, -100, -30):
     y = f(x)

  のように書くと、ループを回るごとにf(-10), f(-40), f(-70)を計算してくれる。

データ構造 †

Pythonでは、データの構造は結構重要で、きちんと理解しておく必要がある。といっても、簡単な構造が分かれば大抵は済む。（木などはまず滅多に出てこない）

リスト型とその操作 †

リスト型は、データを並べたもので、書くときには「コンマで区切られた値から成るリストをカッコで囲む」です。たとえば

a = [1, 2, 3]
b = ['apple', 'orange', 'grapefruit']
c = ['spam', 'eggs', 100, 1234]

最後の例cでは、同じ型ではないデータが並んでいることに注意。

リストの要素は、単独の時は、何番目というインデックスで示される。但しインデックスは0から始まる。つまり、上記の例bでは、b[0]は'apple'、b[1]は'orange'、b[2]は'grapefruit'である。
範囲で示すこともでき、スライスと呼ばれる。この時の位置指定は、かなり分かりにくいので注意を要する。「何番目」というよりは、インデックスは≪要素と要素の間の位置≫を示す。図示すると、

[<インデックス=0> <第0要素> <インデックス=1> <第1要素> <インデックス=2> <第2要素> <インデックス=3> <第3要素> <インデックス=4> <第4要素> <インデックス=5>]

のようになっている。だから

b[0:1]　　⇒　['apple']

指定せず、というのも許される。

b[:1]   ⇒  b[0:1]と同じで、['apple']
b[2:]   ⇒  b[2:3]と同じで、['grapefruit']

マイナスの指定は後ろから逆方向に数えた番目と解釈される。たとえば

b[-1]    ⇒  最後の要素である['grapefruit']
b[-3:-1]　⇒  ['orange', 'grapefruit']

要素の数を求める関数は、len(リスト)である。上記の例であれば

len(b) ⇒　3

「リストのリスト」もよい。

p = [2, 3]
q = [1, p, 4]
len(q)  ⇒  3
q[1]    ⇒  [2, 3]
q[1][0] ⇒  [2]

リスト型に対するいくつかのメソッドがある。
5.1 リスト型についてもう少し　を参照
sortなんてのは、結構使える。

外見から見るとリストとほとんど変わらない「タプル」がある。タプルは

a = (1, 2, 'hallo')

のように丸かっこで書かれる。殆ど同じようなことができる

a[1]    ⇒  2
a[:1]    ⇒  (1, 2)

が、要素単位に書き込むことができない。

a[1] = 9
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

文字列 †

辞書型 †

まずはこのぐらいで、今までJavaで書いていた大抵のプログラムは書けるのではなかろうか？

ライブラリを使うこと †

Pythonのおもしろさは、ライブラリの豊富さにある。これはJavaでもCでも同じなのだが、既存のライブラリを割と簡単に使えるのが受けているように思う。

標準的についてくるライブラリと、どこかから持ってくる（標準ではない）ライブラリがある。その他に自分で作るライブラリもあるが、これは当面サボろう。

標準ライブラリ †

まずは、ドキュメントを参照。

全部を紹介するわけに行かないので、いくつかおもしろいものを。

†

文字列 †

２つ話があって、１つ目はシーケンス型（組み込み型の１つ）としての文字列の持つメソッドについて。たとえば、文字列に対して、replaceメソッドは文字列の置換をする。

a = 'This is a pen.'
b = a.replace('i', '*')
print(b)

また、lstrip・rstripや、find・rfind、partition・rpartitionなどは便利。

なお、大抵は全角文字（漢字）でもうまくいく。

a = '今日はJimとBillとに会った.'
b = a.replace('今日は', 'おととい')
print(b)

２つ目はさまざまな文字列処理のモジュール。　この中でも本格的に使い出すと便利なのが正規表現操作である。　（正規表現でかかれた）パターンマッチｗしてくれる。

関数の定義 †

Javaのプログラミングで、自分でメソッドやクラスを定義するところまで進んだだろうか？　C言語の場合は、結構最初の頃に自分で関数を定義するかもしれない。

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