3. 形式ばらない Python の紹介

以下の例ではプロンプト (>>> と ...) の有無で入力と出力を区別します。例を試すには、プロンプトが表示されているときに例のプロンプトより後ろの内容をすべて入力してください。プロンプトで始まらない行はインタープリタの出力です。例の中で二次プロンプトだけがある行は、空行を入力することを意味します。この空行で複数行にわたるコマンドの入力を終えます。

コード例にマウスポインタを重ねるかタップすると、右上に「Copy」ボタンが表示されます。このボタンを使うとプロンプトと出力を除いた入力行だけをコピーし、インタープリタに貼り付けられます。

対話プロンプトで入力する例も含め、このマニュアルの多くの例にはコメントが付いています。Python のコメントはハッシュ文字 # で始まり、物理行の末尾まで続きます。コメントは行の先頭や空白・コードの後に書けますが、文字列リテラルの中には書けません。文字列リテラル内のハッシュ文字は単なるハッシュ文字です。コメントはコードをわかりやすくするためのもので、Python は解釈しません。そのため、例を入力するときには省略できます。

いくつかの例です:

# これは最初のコメント
spam = 1  # そしてこれは2つめのコメント
          # ...そして3つめ!
text = "# これはクォーテーションの間なのでコメントではない。"

3.1. Python を電卓として使う

簡単な Python コマンドをいくつか試してみましょう。インタープリタを起動し、一次プロンプト >>> が表示されるのを待ちます。(すぐに表示されるはずです。)

3.1.1. 数

インタープリタは簡単な電卓のように動作し、式を入力するとその値を表示します。式の構文は単純です。演算子 + 、 - 、 * 、 / で算術演算を行い、丸括弧 (()) で式をまとめられます。例えば次のように使います:

>>> 2 + 2
4
>>> 50 - 5*6
20
>>> (50 - 5*6) / 4
5.0
>>> 8 / 5  # 除算は常に浮動小数点数を返す
1.6

整数 (例えば 2 、 4 、 20) は int 型で、小数部を持つ数 (例えば 5.0 、 1.6) は float 型です。数値型についてはこのチュートリアルの後の節で詳しく説明します。

除算 (/) は常に浮動小数点数を返します。 切り捨て除算 で整数の結果を得るには // 演算子を使います。剰余は % で求められます:

>>> 17 / 3  # 除算は浮動小数点数を返す
5.666666666666667
>>>
>>> 17 // 3  # 切り捨て除算は小数部を切り捨てる
5
>>> 17 % 3  # % 演算子は剰余を返す
2
>>> 5 * 3 + 2  # 切り捨てられた商 * 除数 + 剰余
17

Python では ** 演算子で冪乗を計算できます [1]:

>>> 5 ** 2  # 5の2乗
25
>>> 2 ** 7  # 2の7乗
128

等号 (=) は変数に値を代入するときに使います。代入後は結果を表示せずに次の対話プロンプトに進みます:

>>> width = 20
>>> height = 5 * 9
>>> width * height
900

「定義」されていない (値が代入されていない) 変数を使おうとするとエラーになります:

>>> n  # 未定義の変数にアクセスする
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'n' is not defined

浮動小数点数も全面的にサポートしています。整数と浮動小数点数が混在する演算では、演算子が整数のオペランドを浮動小数点数に変換します:

>>> 4 * 3.75 - 1
14.0

対話モードでは最後に表示された式の値が変数 _ に代入されます。この変数を使うと、Python を電卓として使うときに続きの計算が少し楽になります。例えば次のように使います:

>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06

この変数は読み取り専用として扱い、明示的に値を代入しないでください。代入すると同じ名前の別のローカル変数が作られ、特別な動作をする組み込み変数が隠されてしまいます。

Python は int と float のほかに、 Decimal や Fraction などの数値型もサポートしています。 複素数 も組み込みでサポートしており、接尾辞 j または J で虚部を表します (例: 3+5j)。

3.1.2. テキスト

Python は数値だけでなくテキストも扱えます。テキストは str 型で表され、一般に「文字列」と呼ばれます。 "!" のような文字、 "rabbit" のような単語、 "Paris" のような名前、 "Got your back." や "Yay! :)" のような文や表現などです。文字列はシングルクォート ('...') またはダブルクォート ("...") で囲み、どちらを使っても同じ結果になります [2] 。

>>> 'spam eggs'  # シングルクォート
'spam eggs'
>>> "Paris rabbit got your back :)! Yay!"  # ダブルクォート
'Paris rabbit got your back :)! Yay!'
>>> '1975'  # クォートに囲まれた数字も文字列
'1975'

文字列を囲むクォートと同じクォートを文字列の中に書くには、直前に \ を付けて「エスケープ」します。別の種類のクォートで文字列を囲む方法もあります:

>>> 'doesn\'t'  #  \' を使用してシングルクォートをエスケープする
"doesn't"
>>> "doesn't"  # または代わりにダブルクォートを使用する
"doesn't"
>>> '"Yes," they said.'
'"Yes," they said.'
>>> "\"Yes,\" they said."
'"Yes," they said.'
>>> '"Isn\'t," they said.'
'"Isn\'t," they said.'

Python シェルでは文字列を定義するときと出力するときで見た目が異なることがあります。 print() 関数は文字列を囲むクォートを省き、エスケープされた文字や特殊文字を表示して読みやすく出力します:

>>> s = 'First line.\nSecond line.'  # \n は改行を意味する
>>> s  # print() を使用しない場合、特殊文字が文字列に含まれる
'First line.\nSecond line.'
>>> print(s)  # print() では特殊文字は解釈されるため、\n は改行となる
First line.
Second line.

\ に続く文字を特殊文字として解釈させたくない場合は、最初のクォートの前に r を付けて raw string (生の文字列) にできます:

>>> print('C:\this\name')  # ここでは \t はタブ、\n は改行を表す
C:      his
ame
>>> print(r'C:\this\name')  # クォートの前の r に注目
C:\this\name

raw string には注意点が1つあります。末尾に奇数個の \ を連続して置くことはできません。詳しい説明と回避方法は FAQ の該当項目 を参照してください。

文字列リテラルは複数行にまたがって書けます。1つの方法は三重引用符 ("""...""" や '''...''') を使うことです。改行文字は自動的に文字列に含まれますが、行末に \ を付けると改行文字を含めずに済みます。次の例では最初の改行は含まれません:

>>> print("""\
... Usage: thingy [OPTIONS]
...      -h                        Display this usage message
...      -H hostname               Hostname to connect to
... """)
Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -H hostname               Hostname to connect to

>>>

文字列は + 演算子で連結し、 * 演算子で繰り返せます:

>>> # 'un' を3回繰り返し、その後に 'ium'
>>> 3 * 'un' + 'ium'
'unununium'

2つ以上の 文字列リテラル (クォートで囲んだもの) を隣り合わせに書くと、自動的に連結されます:

>>> 'Py' 'thon'
'Python'

この機能は長い文字列を複数行に分けて書きたいときに特に便利です:

>>> text = ('複数の文字列を丸括弧で囲むと'
...         '連結される。')
>>> text
'複数の文字列を丸括弧で囲むと連結される。'

ただし、この方法で連結できるのはリテラルどうしだけです。 変数や式には使えません。

>>> prefix = 'Py'
>>> prefix 'thon'  # 変数と文字列リテラルは連結できない
  File "<stdin>", line 1
    prefix 'thon'
           ^^^^^^
SyntaxError: invalid syntax
>>> ('un' * 3) 'ium'
  File "<stdin>", line 1
    ('un' * 3) 'ium'
               ^^^^^
SyntaxError: invalid syntax

変数どうしや変数とリテラルを連結するには + を使います:

>>> prefix + 'thon'
'Python'

文字列では インデックス (添字) を指定して文字を取得できます。最初の文字のインデックスは 0 です。文字専用の型はなく、1文字も長さ1の文字列として扱います:

>>> word = 'Python'
>>> word[0]  # 0番目の文字
'P'
>>> word[5]  # 5番目の文字
'n'

インデックスに負の数を指定すると、右から数えて文字を取得できます:

>>> word[-1]  # 最後の文字
'n'
>>> word[-2]  # 後ろから2番目の文字
'o'
>>> word[-6]
'P'

-0 は 0 と区別できないので、負のインデックスは -1 から始まります。

インデックス指定に加えて スライス も使えます。インデックス指定では個々の文字を取得し、 スライス では部分文字列を取得できます:

>>> word[0:2]  # 0番目(含む)から2番目(含めない)までの文字
'Py'
>>> word[2:5]  #  2番目(含む)から5番目(含めない)までの文字
'tho'

スライスのインデックスには便利なデフォルト値があります。最初のインデックスを省略すると 0 になり、2つ目を省略すると対象の文字列の長さになります:

>>> word[:2]   # 最初から2番目(含めない)までの文字
'Py'
>>> word[4:]   # 4番目(含む)から最後までの文字
'on'
>>> word[-2:]  # 後ろから2番目(含む)から最後までの文字
'on'

開始位置の文字は常に含まれ、終了位置の文字は常に含まれません。このため s[:i] + s[i:] は常に s と等しくなります:

>>> word[:2] + word[2:]
'Python'
>>> word[:4] + word[4:]
'Python'

スライスの仕組みを覚えるには、インデックスが文字と文字の 間 を指し、最初の文字の左端を 0 と考えるとよいでしょう。すると、長さ n の文字列では最後の文字の右端のインデックスが n になります。例えば次のようになります:

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

数字の1行目は文字列内のインデックス 0 から 6 の位置を示し、2行目は対応する負のインデックスを示しています。i から j までのスライスには、i と j の印を付けた境界の間にあるすべての文字が含まれます。

両端のインデックスが非負で文字列の範囲内にある場合、スライスの長さは2つのインデックスの差になります。例えば word[1:3] の長さは 2 です。

大き過ぎるインデックスを使おうとするとエラーが発生します:

>>> word[42]  # 文字列は6文字しかない
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: string index out of range

一方、スライスではインデックスが範囲外でもエラーになりません:

>>> word[4:42]
'on'
>>> word[42:]
''

Python の文字列は 不変 で、内容を変更できません。そのため、文字列のインデックスで指定した位置に代入するとエラーになります:

>>> word[0] = 'J'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment
>>> word[2:] = 'py'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

別の文字列が必要な場合は新しく作成します:

>>> 'J' + word[1:]
'Jython'
>>> word[:2] + 'py'
'Pypy'

組み込み関数 len() は文字列の長さを返します:

>>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious'
>>> len(s)
34

参考

テキストシーケンス型 --- str

文字列は シーケンス型 の一種で、シーケンス型に共通する操作を使えます。

文字列メソッド

文字列には基本的な変換や検索を行うためのメソッドが数多くあります。

f-strings

式の埋め込みをサポートした文字列リテラル

書式文字列の構文

str.format() を使った文字列のフォーマットについて説明しています。

printf 形式の文字列書式化

文字列を % 演算子の左オペランドに指定して行う従来のフォーマット操作について、詳しく説明しています。

3.1.3. リスト型 (list)

Pythonは多くの 複合 (compound) データ型を備えており、複数の値をまとめるのに使われます。最も汎用性が高いのは リスト (list) で、コンマ区切りの値 (要素) の並びを角括弧で囲んだものとして書き表されます。リストは異なる型の要素を含むこともありますが、通常は同じ型の要素のみを持ちます。

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]

文字列 (や他の全ての組み込みの シーケンス 型) のように、リストはインデックスやスライスができます:

>>> squares[0]  # インデックス指定は要素を返す
1
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # スライスは新しいリストを返す
[9, 16, 25]

リストは、リストの連結などもサポートしています:

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

不変 な文字列とは違って、リストは 可変 型ですので、内容を変更できます:

>>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # 何かがおかしい
>>> 4 ** 3  # 4の3乗は65ではなく64!
64
>>> cubes[3] = 64  # 誤った値を置き換える
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125]

list.append() メソッド を使って、リストの末尾に新しい要素を追加できます (メソッドについては後で詳しく見ていきます):

>>> cubes.append(216)  # 6の3乗を追加
>>> cubes.append(7 ** 3)  # 7の3乗を追加
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

単純な代入ではPythonは決してデータをコピーしません。リストを変数に代入すると、その変数は 既存のリスト を参照します。ある変数を通してリストに任意の変更を行うと、同じリストを参照している他のすべての変数からもその変更を確認できます。:

>>> rgb = ["Red", "Green", "Blue"]
>>> rgba = rgb
>>> id(rgb) == id(rgba)  # 同じオブジェクトを参照している
True
>>> rgba.append("Alph")
>>> rgb
["Red", "Green", "Blue", "Alph"]

全てのスライス操作は、指定された要素を含む新しいリストを返します。例えば、次のスライスは、リストの 浅いコピー を返します。:

>>> correct_rgba = rgba[:]
>>> correct_rgba[-1] = "Alpha"
>>> correct_rgba
["Red", "Green", "Blue", "Alpha"]
>>> rgba
["Red", "Green", "Blue", "Alph"]

スライスには、代入もできます。スライスの代入で、リストのサイズを変更したり、全てを削除したりもできます:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> letters
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> # 一部の値を置き換える
>>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
>>> letters
['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
>>> # 一部の値を削除する
>>> letters[2:5] = []
>>> letters
['a', 'b', 'f', 'g']
>>> # 要素全体を空のリストに置き換えてリストをクリアする
>>> letters[:] = []
>>> letters
[]

組込み関数 len() はリストにも使えます:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
>>> len(letters)
4

リストを入れ子 (ほかのリストを含むリストを造る) にできます。例えば:

>>> a = ['a', 'b', 'c']
>>> n = [1, 2, 3]
>>> x = [a, n]
>>> x
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> x[0]
['a', 'b', 'c']
>>> x[0][1]
'b'

3.2. プログラミングへの第一歩

もちろん、2 たす 2 よりももっと複雑な課題にも Python を使えます。 例えば、フィボナッチ数列 の先頭の部分列は次のように書けます:

>>> # フィボナッチ数列:
>>> # 2つの要素の和で次の値を定義する
>>> a, b = 0, 1
>>> while a < 10:
...     print(a)
...     a, b = b, a+b
...
0
1
1
2
3
5
8

上の例では、いくつか新しい機能を使用しています。

  • 最初の行には 複数同時の代入 (multiple assignment) が入っています: 変数 a と b は、それぞれ同時に新しい値 0 と 1 になっています。この代入は、最後の行でも使われています。代入文では、まず右辺の式がすべて評価され、次に代入が行われます。右辺の式は、左から右へと順番に評価されます。

  • while は、条件 (ここでは a < 10) が真である限り実行を繰り返し (ループし) ます。Python では、C 言語と同様に、ゼロでない整数値は真となり、ゼロは偽です。条件式には、文字列値やリスト値なども使えます。それ以外のシーケンスも、条件式として使用できます。長さが 1 以上のシーケンスは真で、空のシーケンスは偽になります。サンプルで使われている条件テストはシンプルな比較です。標準的な比較演算子は C 言語と同様です: すなわち、 < (より小さい)、 > (より大きい)、 == (等しい)、 <= (より小さいか等しい)、 >= (より大きいか等しい)、および != (等しくない)、です。

  • The body of the loop is indented: indentation is Python's way of grouping statements. At the interactive prompt, the default REPL automatically indents continuation lines after compound statement headers like if or while. In the basic REPL (invoked with PYTHON_BASIC_REPL) or in older Python versions, you have to type a tab or space(s) for each indented line manually. In practice you will prepare more complicated input for Python with a text editor; all decent text editors have an auto-indent facility. When a compound statement is entered interactively, it must be followed by a blank line to indicate completion (since the parser cannot guess when you have typed the last line). Note that each line within a basic block must be indented by the same amount.

  • print() 関数は、与えられた引数の値を書き出します。これは (前に電卓の例でやったような) 単に出力したい式を書くのとは、複数の引数や浮動小数点量や文字列に対する扱い方が違います。 print() 関数では、文字列は引用符無しで出力され、要素の間に空白が挿入されて、このように出力の書式が整えられます:

    >>> i = 256*256
>>> print('The value of i is', i)
The value of i is 65536

    キーワード引数 end を使うと、出力の末尾に改行文字を出力しないようにしたり、別の文字列を末尾に出力したりできます:

    >>> a, b = 0, 1
>>> while a < 1000:
...     print(a, end=',')
...     a, b = b, a+b
...
0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,

脚注