Python入門

Python入門
長岡技術科学大学
自然言語処理研究室
presented by 岡田正平

はじめに
•
これから1日かけて多くのことを教えますが全て暗記しようとは思わず，Pythonで何が出来るのかを何となく頭に入れた上で，あとでこの資料等を参照しながらプログラム出来るようにしましょう．
•
スライド中の空欄は，適宜自分で試してみて結果を記入していきましょう．

Pythonとは？
•
スクリプト言語と呼ばれる言語の一種
–
他のスクリプト言語：Perl, Ruby など
•
シンプルな構文
•
豊富な標準ライブラリ
•
Google, Yahoo!, NASAなどでも使われている
2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 4

Pythonを使う
•
2種類の方法
–
対話型インタプリタ
–
プログラムファイルを実行

対話型インタプリタ
•
端末上でpython とタイプ
•
1行ずつプログラムを書いていく

プログラムファイルを実行
•
テキストエディタでプログラムを作成
–
拡張子は.py
•
端末上でプログラムファイルの保存場所へ移動
•
python (ファイル名).pyとタイプ
•
実行結果が出力される

動作確認
•
対話型インタプリタを起動し，次の通り入力し出力を確認
>>> print "Hello World!"
Hello World!
>>> print 1 + 1
2

動作確認
•
次の内容のプログラムファイルを作成
•
プログラムを実行し，出力を確認
% python (ファイル名).py
Hello World!
#! /usr/bin/ python# coding: utf-8print "Hello World!"

動作確認
•
次の内容のプログラムファイルを作成
•
プログラムを実行し，出力を確認
% python (ファイル名).py
Hello World!
#! /usr/bin/ python
# coding: utf-8
print "Hello World!"

※注意
•
プログラムファイルの先頭2行はおまじない
（だと思って良い）
•
今後の演習でも必ず記述しておく
#! /usr/bin/ python
# coding: utf-8

これからの演習
•
今日のPython講座の演習は対話型インタプリタ上でやります
•
明日以降の機械翻訳機の作成はテキストエディタでプログラムファイルを作成することになると思います

インデント
•
Pythonではコードのブロックをインデントで表す
–
同じレベルのインデントは高さを揃える
–
1つのインデントはスペース4つ推奨
>>> if a == b:
... print "same"

if文
•
条件分岐にはif文を使う
>>> if a == b:
... print "a==b"
... elifa == c:
... print "a==c"
... else:
print "nothing"

条件部分
•
True/Falseを返す演算子やメソッド
–
比較演算子==, >, <, =>, =<
–
論理演算子and, or, not
>>> 2 == 3
False
>>> 1 < 2 and not 2 == 3
True

条件部分
–
演算子in
–
startswith, endswithなどのメソッド
>>> 2 in [1, 2, 3]
True
>>> "Hello".startswith("He")
True

※備考1
•
True/False の2値だけを持つデータ型を bool型という
•
数値の0や，空のコンテナ（list, dictなど）は Falseとして評価される
>>> if not 0:
... print "empty" # 結果，"empty"と表示

while文
•
条件がTrueの間繰り返し
>>> i= 0
>>> while i< 3: # iが3未満の間繰り返し
... i= i+ 1
>>> print i
3

for文
•
コンテナ（list等）の要素に順次アクセス
>>> for iin range(3):
... print i
0
1
2
range(n)
0~nまでの整数のリストを返す組み込み関数

for文
•
順次アクセスのイメージ

for文, while文の制御
•
continue
–
次のループに進む
•
break
–
ループから抜け出す

def文
•
関数の定義
•
return文で値を返すor 関数を抜ける
>>> defadd(a, b):
... return a + b
>>> add(1, 2)
3

データ型
•
Pythonに変数宣言は無い
–
値を代入することで自動で型付けされる
–
別の値を代入すると型は動的に変化する
•
型にはint, float, str, list, dict等がある（後述）

データ型
>>> a = 1 # aは自動的にint型になる
>>> print a
1
>>> a = "Hello World!" # 今度はstr型になる
>>> print a
Hello World!

int型，float型
•
数値を格納する型（int：整数，float：実数）
•
演算子による四則演算が可能
>>> a = 2 # int
>>> b = 3.0 # float
>>> a + b
5.0
演算子
演算内容
+
足し算
-
引き算
*
掛け算
/
割り算（型に注意）
//
商
%
剰余
**
累乗

list型
•
複数の値を格納する型
>>> a = [1, 2.0,"ab", 4] # 要素の型は混在可能
>>> print a[2]
2.0
>>> print a[-1]
4

list型
>>> a[1:3] # スライスで範囲を取出す
[2.0, "ab"] # 結果もlist
>>> a[1:]
[2.0, "ab", 4]
>>> a[:2]
[1, 2.0]

>>> a.append("xyz") # 要素の追加
>>> print a
[1, 2.0, "ab", 4, "xyz"]
>>> a.insert(2, "three") # 要素の挿入
>>> print a
[1, 2.0, “three”, "ab", 4, "xyz"]
list型

>>> del a[2] # 要素の削除（位置指定）
>>> print a
[1, 2.0, "ab", 4, "xyz"]
>>> a.remove("xyz") # 要素の削除（要素指定）
>>> print a
[1, 2.0, "ab“, 4]
list型

>>> del a[2] # 要素の削除（位置指定）
>>> print a
[1, 2.0, "ab", 4, "xyz"]
>>> a.remove("xyz") # 要素の削除（要素指定）
>>> print a
[1, 2.0, "ab", 4]
list型

>>> b = [5, 6, 7]
>>> a + b # listの足し算
[1, 2.0, "ab", 4, 5, 6, 7]
>>> b * 2 # listの整数倍
[5, 6, 7, 5, 6, 7]
list型

list型
>>> a = [5, 2, 7, 9]
>>> a.sort() # 要素の値でソート
>>> print a
[2, 5, 7, 9]
>>> a.reverse() # 逆順
>>> print a
[9, 7, 5, 2]

list型
>>> a = [1, 2, 1, 1]
>>> len(a) # 全要素の数
4
>>> a.count(1) # 特定の要素の数
3

※備考2
•
Pythonはオブジェクト指向言語でもある
–
すべてのデータはオブジェクト
c.f.) Java: int型等はオブジェクトではない
•
オブジェクトはメソッドとよばれる関数（のようなもの）を持つ
>>> a.append(2)
メソッド

str型
•
文字列を格納する型
•
1文字でもstr型（charのような型はない）
>>> a = "Hello" # ''でも""でも良い
>>> print a
Hello

str型
•
一部のメソッドはlistと共通，スライス，len()も使用可
>>> a.count("l") # countメソッド
2
>>> a[1:3] #スライス
"el"

str型
>>> b = "World"
>>> a + b # 文字列の足し算
'HelloWorld'
>>> a * 3 # 文字列の整数倍
'HelloHelloHello'

str型
>>> a.find("e") # 文字列の位置検索
1
>>> a.replace("llo", "y") # 部分文字列の置換
'Hey'

str型
>>> text = "This is a pen"
>>> words = text.split() # 空白文字で区切る
>>> print words
['This', 'is', 'a', 'pen'] # 結果はlist
>>> "_".join(words) # listを連結する
'This_is_a_pen'

str型
>>>text.lower() # 小文字化
'this is a pen'
>>> text.upper() # 大文字化
'THIS IS A PEN'
>>> text.startswith("pen")# 先頭はpenかどうか
False
>>> text.endswith("pen") # 末尾はpenかどうか
True

str型
>>> a = "Nagaoka"
>>> len(a)
7
>>> a = "長岡技大"
>>> len(a)
12

str型
>>> a = "Nagaoka"
>>> len(a)
7
>>> a = "長岡技大"
>>> len(a)
12 # !?

unicode型
•
日本語のような多バイト文字を扱うには unicode型を用いる
>>> a = u"いろは" # u"文字列"の形
•
str型とほぼ同じメソッドを持っているが，あくまで異なる型であることに注意
>>> "abc" + u"いろは" # エラーになる

str型とunicode型
>>> unicode("Hello") # str-> unicode
u'Hello'
>>> u"Hello".encode("utf-8") # unicode-> str
'Hello'
※「utf-8（unicode）」でエンコードされたstr型と, unicode型は異なるものなので注意

※備考3
•
今回の演習で使っているPythonは2.x系
•
現在は3.x系もある
–
printが関数化
–
str型を廃止しunicode型に統一
•
ただし，一部ライブラリが未対応の場合も
–
徐々に対応してきている

dict型
•
他の言語では「ハッシュ」や「連想配列」と呼ばれる型
•
keyとvalueの組が格納される
•
keyを指定してvalueにアクセスする
>>> a = {"name": "Tom", "age": 20}
>>> a["name"]
'Tom'

dict型
>>> a["name"] = "Ken" # valueの上書き
>>> print a
{"age": 20, "name": "Ken"} # 順番を保持しない
>>> a["job"] = "student" # 要素の追加
>>>print a
{"job": "student", "age": 20, "name": "Ken"}

dict型
>>> len(a)
3
>>> a.keys() # 全てkeyを返す
["job", "age", "name"] #結果はlist
>>> a.values() # 全てのvalueを返す
["student", 20, "Ken"] # 結果はlist

ファイルから入力
•
openを使ってファイルオブジェクトを生成
•
メソッドでファイル内容にアクセス
# file.txtを読み込み専用で開く
>>> fin = open("file.txt", "r")
>>> fin.close() # 使い終わったらclose()

•
一度にファイル内容全てを読み出す
fin.read()
•
一行ずつ読み出す
fin.readline()
•
各行をlistの要素として一度に全て読み出す
fin.readlines()

•
for文によるアクセスも可能（1行ずつ）
>>> fin = open("file.txt", "r")
>>> for line in fin:
... print line.strip()
str.strip()
文字列両端の空白文字（スペースや改行）を取り除くstr型のメソッド

標準入力
•
組み込みモジュールsysをimportする
•
sys.stdinが標準入力を表す
•
ファイルオブジェクトと同様にアクセス可能
>>> import sys
>>> text = sys.stdin.read()

標準出力
•
print文を利用
>>> a = "Hello"
>>> b = "World"
>>> print a, b # ,（カンマ）区切り
'Hello World'

標準出力
•
print文を利用
>>> a = "Hello"
>>> b = "World"
>>> print a, b # ,（カンマ）区切り
Hello World

標準出力
•
str型のformatメソッド
>>> a = "Hello"
>>> b = "Tom"
>>> print "{0}, {1}".format(a, b)
'Hello, Tom'
>>> print "{greets}, {name}".format(greets=a,name=b)
'Hello, Tom'

標準出力
•
str型のformatメソッド
>>> a = "Hello"
>>> b = "Tom"
>>> print "{0}, {1}".format(a, b)
Hello, Tom
>>> print "{greets}, {name}".format(greets=a,name=b)
Hello, Tom

その他の機能
2014H/296/1年度オープンハウス・アドバンストコース 83

その他の機能
•
その他にもできることは沢山ある
–
乱数，数学関数，正規表現等
•
なにか欲しい機能があったら
–
TAに聞いてみる
–
公式ドキュメントを調べる
•
http://docs.python.jp/2/

課題
2014H/296/1年度オープンハウス・アドバンストコース 85

FizzBuzz問題
•
1~100までの数字を順に1行ずつ出力する
•
ただし，
–
3で割り切れる場合は代わりにFizz と
–
5で割り切れる場合は代わりにBuzz と
–
3と5両方で割り切れる場合は代わりにFizz Buzzと
出力する

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