Python入門

H26年度オープンハウス・アドバンストコース用資料

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1. 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
2. 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．
3. Pythonとは？
4. 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
5. Pythonを使う
6. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 6
7. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 7
8. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 8
9. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 9
10. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 10
11. 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!" 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 11
12. 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!" 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 12
13. ※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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 13 #! /usr/bin/ python # coding: utf-8
14. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 14
15. 構文
16. 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" 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 16
17. if文 • 条件分岐にはif文を使う >>> if a == b: ... print "a==b" ... elif a == c: ... print "a==c" ... else: print "nothing" 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 17
18. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 18
19. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 19
20. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 20
21. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 21
22. ※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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 22
23. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 23
24. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 24
25. for文 • コンテナ（list等）の要素に順次アクセス >>> for i in range(3): ... print i 0 1 2 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 25 range(n) 0~nまでの整数の リストを返す 組み込み関数
26. for文 • コンテナ（list等）の要素に順次アクセス >>> for i in range(3): ... print i 0 1 2 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 26 range(n) 0~nまでの整数の リストを返す 組み込み関数
27. for文 • 順次アクセスのイメージ 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 27
28. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 28
29. def文 • 関数の定義 • return 文で値を返す or 関数を抜ける >>> def add(a, b): ... return a + b >>> add(1, 2) 3 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 29
30. def文 • 関数の定義 • return 文で値を返す or 関数を抜ける >>> def add(a, b): ... return a + b >>> add(1, 2) 3 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 30
31. データ型
32. 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） 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 32
33. 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! 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 33
34. 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! 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 34
35. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 35
36. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 36
37. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 37
38. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 38
39. 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] 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 39
40. 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] 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 40
41. >>> 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 41
42. >>> 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 42
43. >>> 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 43
44. >>> 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 44
45. >>> 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 45
46. >>> 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 46
47. 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] 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 47
48. 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] 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 48
49. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 49
50. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 50
51. ※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) 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 51 メソッド
52. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 52
53. 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" 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 53
54. 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" 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 54
55. str型 >>> b = "World" >>> a + b # 文字列の足し算 'HelloWorld' >>> a * 3 # 文字列の整数倍 'HelloHelloHello' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 55
56. str型 >>> b = "World" >>> a + b # 文字列の足し算 'HelloWorld' >>> a * 3 # 文字列の整数倍 'HelloHelloHello' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 56
57. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 57
58. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 58
59. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 59
60. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 60
61. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 61
62. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 62
63. str型 >>> a = "Nagaoka" >>> len(a) 7 >>> a = "長岡技大" >>> len(a) 12 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 63
64. str型 >>> a = "Nagaoka" >>> len(a) 7 >>> a = "長岡技大" >>> len(a) 12 # !? 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 64
65. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 65
66. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 66
67. ※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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 67
68. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 68
69. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 69
70. 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"} 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 70
71. 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"} 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 71
72. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 72
73. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 73
74. 入出力
75. 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()
76. ファイルから入力 • 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() 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 76
77. ファイルから入力 • 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() 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 77 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
78. 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() 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 78
79. 標準出力 • print文を利用 >>> a = "Hello" >>> b = "World" >>> print a, b # ,（カンマ）区切り 'Hello World' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 79
80. 標準出力 • print文を利用 >>> a = "Hello" >>> b = "World" >>> print a, b # ,（カンマ）区切り Hello World 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 80
81. 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' 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 81
82. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 82
83. その他の機能 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 83
84. 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/ 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 84
85. 課題 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 85
86. 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 2014/9/1 H26年度オープンハウス・アドバンストコース 86