Python入門~1章:基本編~

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Pythonとは?

Pythonは1990年代、オランダの開発者「グイド・ヴァンロッサム(Guido van Rossum)」によって開発されたプログラミング言語です。Pythonの由来は、イギリスのテレビ局BBCが制作したコメディ番組「空飛ぶモンティ・パイソン」に出演するコメディアングループ「モンティ・パイソン」だそうです。Pythonは、英語でニシキヘビという意味になりますが、このニシキヘビを由来として、Pythonのアイコンなどに利用されています。

Pythonの言語処理と特徴

Pythonはインタプリタと呼ばれるプログラミング言語に分類され、高水準言語といわれる、人間にわかりやすく書かれたプログラムです。Pythonは多くのOSに向けて提供されており、Unix,Mac,Windows等主要な環境で実行が可能です。

また、Pythonはインタプリタであるため、プログラムの実行についてはC言語やJavaと比べると速度は遅くなりますが、C言語で書かれたプログラムを組み込んで実行することが可能な形式で、モジュールとしてプログラムを使うことができ、Pythonは幅広い機能を利用することができるようになっています。

今はやりのA.I.で利用されるような機械学習、ニューラルネットワーク、データサイエンスとしてのモジュールがあり、Pythonの利用価値が高まっています。

Pythonの概要

Pythonはほかのプログラミング言語と比べると、文法がとても単純化されています。そのため、プログラムのコードが読みやすく、また書きやすいというのが特徴です。ほかのプログラミング言語では、人によってプログラムの差が出たりしますが、Pythonではみんな同じコードになります。

そのため、Pythonははじめてプログラムをはじめよう!と思っている人には、最適なプログラミング言語です。はじめての人でもわかりやすいプログラムになっているので、最近では教育用のはじめのプログラミング言語となっています。

2020年度より、日本の国家資格である「情報処理技術者試験(基本情報技術者試験)」においても、Pythonが選択言語になるほど、日本でも汎用的になっています。Pythonを使っているコンテンツや企業も多く、「マイクロソフト、Apple、Google」といった有名な企業、「Yahoo!、YouTube」といったコンテンツでも採用されています。

Pythonは、ライブラリ機能が充実しており、さまざまな機能を拡張することができます。また、Pythonの特徴として、「インデント」に意味があり、ひとつのプログラムのルールとなっているところがほかにはない点です。

Pythonのバージョンについて

Pythonは、バージョン2系とバージョン3系の2系統で使われています。バージョン2系は2020年までのサポートとなっており、バージョンアップの予定はありません。そのため、Pythonは今後バージョン3系が最新になっていくので、Python3.xxのバージョンを使っていきましょう。

Pythonのプログラムの実行方法

Pythonプログラムを実行するには、コマンドからの入力(対話モード)と、
保存したPythonファイルをスクリプトで実行する2種類があります。

簡単なプログラムは対話モードのコマンド入力でよいですが、
開発などを行う場合はプログラムも大きなファイルになるので
スクリプトでの実行が基本になります。簡単なプログラムは対話モードで解説します。

Pythonの環境構築が終わっていない方はこちらから、Python実行環境を作成してください。

Pythonはどの環境ではじめたらよいか? Pythonにはさまざまなプログラミングの環境が用意されています。逆に、さまざまな選択肢...

Pythonプログラムの実行方法(対話モード)

Visual Studio Codeを起動します。

「Ctrl + Shift + @」ボタンを押して、
PowerShellを起動します。

PowerShellの画面で「python」と入力します。
「PS C:\PythonProgram> python」

そうすると以下のようにpythonのプログラム入力が有効な画面に入ります。

Windows PowerShell
Copyright (C) 2016 Microsoft Corporation. All rights reserved.

PS C:\PythonProgram> python
Python 3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)]
on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

この「>>>」部分が、対話モードに突入しました、という表記になります。
「>>>」が出た後に、Pythonを実行するプログラムなどを書いて実行ができるようになります。

Pythonで対話モードから抜ける・終了させる

対話モードから抜ける・対話モードを終了させる場合には、
「exit()」を入力して決定または、
強制終了の「Ctrl + Z」を押して決定すると
対話モードを終了させることができます。

Pythonプログラムの実行方法(スクリプト)

スクリプトでPythonプログラムを実行する方法について説明します。
事前にpythonのプログラムファイルを用意します。(xxx.py)
OSのターミナル画面から、以下のコマンドを入力して実行します。

python xxx.py

または

py xxx.py

のコマンド「python」または「py」を実行することで、「xxx.py」に書かれた
Pythonのプログラムが実行されます。

Pythonプログラムで文字を出力する

サンプルプログラムを使って、Pythonによる文字の出力方法について説明します。

Pythonによる文字の出力

1.Visual Studio Codeを起動します。

2.新規ファイル作成で「lesson1.py」と入力して決定してください。

3.エディタで「lesson1.py」のファイルの1行目に
print("Hello Python!")
と入力します。
このファイルを保存するために、「Ctrl + S」を押します。
※Visual Studio Codeの左側メニューから「ファイル」-「保存」を実行してもよいです
4.「Ctrl + Shift + @」ボタンを押して、
PowerShellを起動します。
PowerShellの画面で
「python lesson1.py」と入力します。
PS C:\PythonProgram> python lesson1.py
Hello Python!

「Hello Python!」という文字がコマンド上に出力できました。

Pythonによる文字出力のルール

Pythonでは、”print関数”を使って、文字の出力を行います。
print関数の規則は次の通りです。

print関数の規則
print(" 出力したい文字列 ")

print(” 出力したい文字列 “)というプログラムを書くことで、
ターミナル画面に” 出力したい文字列 “が表示できるようになります。

Pythonプログラムの中に書くコメント「#」

「#」ではじまる行は、Pythonプログラムの中でコメントとして解釈され、
プログラムは実行されません。(プログラムとして無視されます)

ただし、文字コードを定義する次の「#coding:」という処理は、
Pythonプログラムの中に書かれていた場合、文字コードを決める特別な意味を持ちます。

# coding: utf-8
# coding: shift-jis

次の例は、コメントとして書かれて意味のないプログラム行です。
プログラムとしては実行されません。

# これはコメント行です。
# プログラムの説明などに使います。

(注意)
プログラムの中に、日本語でコメントを書く場合は
文字コードの指定が必要になります。
そのため、ファイルの先頭に

coding: utf-8

を入れておくとよいと思います。

文字コードの注意事項(shift-jisとutf-8について)

プログラムの基本として、ファイルそのものの文字コードと、プログラムの中で指定する文字コード「#coding:xxx」は一致していないといけません。もし、文字コードが異なる場合は、pythonの実行時にエラーとなります。そのため、ファイルの文字コードとプログラムの文字コードは合わせるようにしてください。

「#coding: utf-8」を入れたら、ファイルの文字コードは「UTF-8」で保存する。「#coding: shift-jis」を入れたら、ファイルの文字コードは「SJIS」で保存する。

詳細は次の記事でエラーがおきた場合を説明していますので、確認してください。

SyntaxError: (unicode error) 'utf-8' codec can't decode byte 0x8e in ...

Pythonプログラムのインデント

Pythonでは、プログラムの中に書く空白や
インデント(空白のスペースのこと)に特別な意味があり、
プログラムの見た目を整えるという意味でインデントをすると
プログラムでエラーになってしまいます。

Pythonの場合は、プログラムの中で基本的にインデントしてはいけないと覚えてください。逆に、インデントをしなくてはいけない、というプログラムのルールに従わなくてはいけない場合があり、これは入門編の4章以降の文法でインデントを必ずしなくてはいけないパターンが登場します。

では、インデントの意味を確認するために
次のサンプルプログラムを2つ実行して確認してみましょう。

「lesson1-1.py」のファイルを作成します。
「lesson1-1.py」のファイルには、
以下のプログラムを書いて保存してください。
print("Hello Python!")
print("lesson1-1")

PowerShellの画面で
「python lesson1-1.py」と入力します。

PS C:\PythonProgram> python lesson1-1.py
Hello Python!
lesson1-1

「lesson1-1.py」は正しく実行できました。

次に「lesson1-2.py」のファイルを作成します。
「lesson1-2.py」のファイルには、
以下のプログラムを書いて保存してください。
※printの前に、タブ(空白)を入れてインデントさせています。
print("Hello Python!")
	print("lesson1-2")

PowerShellの画面で
「python lesson1-2.py」と入力します。

PS C:\PythonProgram> python lesson1-2.py
File "lesson1-2.py", line 2
print("lesson1-2")
^
IndentationError: unexpected indent

このプログラムの2行目で、
期待されていない「インデント」があります
というプログラムエラーが出力されました。

このように、意味のないインデントをつけると、Pythonではプログラムのエラーになってしまいます。正しく意味があるところで、インデントをつけるようにしなくてはいけません。

以上で、Python入門~1章:基本編~は終了です。

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