複合代⼊演算⼦ • 代⼊と演算(+や-)を同時にやる特殊な演算⼦は「複合代⼊演算 ⼦」と呼ばれる • 代⼊演算⼦の前に演算記号がつく。たとえば「+=」 • すでに代⼊されている変数を加⼯するためによく使われる • 変数に1を加えることを「インクリメント」と呼び、Pythonは それを複合代⼊演算⼦で実現する。「a += 1」 >>> a = 10 >>> a += 1 >>> a 11 >>> a -= 5 >>> a 6 複合代⼊演算⼦の例 同⼀の意味を持つ命令 a += 1 a = a + 1 a -= 5 a = a - 5 a *= 10 a = a * 10 a /= 3 a = a / 3
エラーを発⽣させて確認する • プログラムを開発していると、勘違いや⼊⼒ミスで必ずエラー は発⽣する • エラーを特定して問題箇所の修正を繰り返すことでプログラム はきちんと動作するようになる • わざとエラーを発⽣させてエラーの読み⽅を確認してみる print(1) print('2') a = 1 + 2 print(b) 1 2 Traceback (most recent call last): File "/Users/yuichi/Desktop/python/test_02.py", line 4, in print(b) NameError: name 'b' is not defined エラーメッセージから「どのファイル(test_02.py)」の 「どの⾏(line 4)」で 「どのような問題(NameError: name ʻbʼ is not defined)」が おきているかわかる /chapter2/test_02.py コンソール出⼒
• IDLEを起動して以下のプログラム(1)を新規作成して実⾏ • プログラミング⽤エディタ(好みがなければVSCodeをインス トール)で以下のプログラム(1)を作成して、コンソールで実⾏ • インタプリタで以下の出⼒(2)をする • コメントの利⽤⽤途を2つ以上説明する 演習 print('I love Python') I will complete this training プログラム(1) 出⼒(2)
リストのデータを上書きする • 「リスト[インデックス番号] = 代⼊する値」という形式でイン デックス番号を指定して要素に代⼊することもできる • リストの⻑さを超えたインデックスの参照は取得でも代⼊でも エラーとなる >>> a = ['taro', 'jiro', 'saburo', 10] >>> a[1] = 'hanako' >>> a[3] = 'adam' >>> print(a) ['taro', 'hanako', 'saburo', 'adam'] 存在しないインデックスの参照はエラーとなる >>> a = ['taro', 'jiro', 'saburo', 10] >>> a[4] Traceback (most recent call last): File "", line 1, in IndexError: list index out of range >>> a[4] = 100 Traceback (most recent call last): File "", line 1, in IndexError: list assignment index out of range リストの要素をインデックスで指定して代⼊すると その要素が代⼊値で上書きされる
continueの便利な利⽤版 • breakの利⽤難易度は低いが、continueは使い慣れない⼈が多い • ループでの条件分岐のインデント階層を減らすのに便利 for i in a: if 条件1: if 条件2: if 条件3: 処理 for i in a: if 条件1: continue if 条件2: continue if 条件3: continue 処理 Continueなし Continueあり
⾃分で定義した関数を利⽤する • ⾃作関数の利⽤法はPythonが提供する関数(printなど)と同じ • 関数名に()をつけ、引数として渡す値や変数を()内に並べる • 関数の定義より前で関数を呼び出すとエラーになる def my_abs(x): if x < 0: x *= -1 return x a = my_abs(3) print(a) print(my_abs(-5)) print(my_abs(-5)) def my_abs(x): if x < 0: x *= -1 return x $ python3 define_function_04.py Traceback (most recent call last): File "define_function_04.py", line 1, in print(my_abs(-5)) NameError: name 'my_abs' is not defined $ python3 define_function_03.py 3 5 コンソール出⼒ コンソール出⼒ /chapter3/define_function_03.py /chapter3/define_function_04.py 呼び出し側で渡した引数3が 関数側の引数xに代⼊される。 引数の数は同じにすること returnの 返り値が 戻される
コラム: 変数の定義と参照の順序 • 関数と同様に変数も「定義前に参照するとエラー」となる • プログラムがどのような流れで読み込まれて処理されるかを意 識すればトラブルを避けやすい print(a) a = 5 $ python3 define_variable.py Traceback (most recent call last): File "define_variable.py", line 1, in print(a) NameError: name 'a' is not defined コンソール出⼒ /chapter3/define_variable.py
複数のreturn⽂を記述する • 関数にreturnを複数定義することができる • returnが呼び出されたら関数の処理はそこで終わる。後ろに処 理が残っていようとループ中であろうと残る処理はスキップさ れる def my_abs(x): if x > 0: return x print('less than 0') return x * -1 print(my_abs(5)) print(my_abs(-5)) $ python3 return_value_02.py 5 less than 0 5 コンソール出⼒ /chapter3/return_value_02.py
コラム: help関数で関数の詳細を確認する • 「help関数」の引数に関数名をあたえることで、その関数の詳 細を確認することができる • 引数などを忘れた場合にインタプリタですぐに確認できる >>> help(print) Help on built-in function print in module builtins: print(...) print(value, ..., sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False) Prints the values to a stream, or to sys.stdout by default. Optional keyword arguments: file: a file-like object (stream); defaults to the current sys.stdout. sep: string inserted between values, default a space. end: string appended after the last value, default a newline. flush: whether to forcibly flush the stream. help関数を使ったprint関数の詳細確認
関数の中にある変数の扱い (1/2) • 関数の外では関数内で定義された変数を使えない(アクセスでき ない) • アクセスできない変数を参照しようとするとエラーが発⽣ def test(x): y = x + 1 return y print(test(5)) print(y) $ python3 name_space_02.py 6 Traceback (most recent call last): File "name_space_02.py", line 6, in print(y) NameError: name 'y' is not defined コンソール出⼒ /chapter3/name_space_02.py
⽂字列型のメソッドはオブジェクトを変化させない (1/2) • upper: ⽂字列を⼤⽂字にした「新しい⽂字列を返す」 • replace: ⽂字列を置き換えた「新しい⽂字列を返す」 • 上記2つのメソッドを呼び出してもインスタンスは変化しない a = 'Hello Python' b = a.upper() print('Original a : ' + a) print('Return val b : ' + b) a = 'Hello Python' c = a.replace('Hello', 'Hell') print('Original a : ' + a) print('Return val c : ' + c) $ python3 string_method_01.py Original a : Hello Python Return val b : HELLO PYTHON $ python3 string_method_02.py Original a : Hello Python Return val c : Hell Python コンソール出⼒ コンソール出⼒ /chapter4/string_method_01.py /chapter4/string_method_01.py
⽂字列型のメソッド (1/5) • formatメソッド: ⽂字列に値を埋め込む。+演算⼦で⽂字列化し て連結するよりも綺麗に書ける • ⽂字列中の{}に引数が埋め込まれた⽂字列を返す • 埋め込む値の整形やキーワードでの埋め込みもできる(割愛) name = 'Tom' age = 25 text = 'Hi, this is {}. {} years old.'.format(name, age) print(text) $ python3 string_method_03.py Hi, this is Tom. 25 years old. コンソール出⼒ /chapter4/string_method_03.py
クラスとメソッドを定義する • classに続けてクラス名を書く • classのブロック内にメソッドを関数と同じくdefで定義 • メソッドの第⼀引数は常に「self」とする class MyClass: def plus(self, a, b): return a + b def minus(self, a, b): return a - b /chapter5/myclass.py クラスの定義 インスタンスが使うメソッドの定義
⾃分で定義したクラスのインスタンスを作成 • 「クラス名()」でインスタンス化をおこなう • インスタンス.メソッド名()でメソッドの呼び出しを⾏なう • 呼び出し側で引数selfに相当するものを与えていない(後述) class MyClass: def plus(self, a, b): return a + b def minus(self, a, b): return a - b myclass = MyClass() a = myclass.plus(5, 3) print(a) b = myclass.minus(5, 3) print(b) $ python3 myclass.py 8 2 /chapter5/myclass.py コンソール出⼒
モジュール名を付けずに関数やクラスを呼び出す • fromで宣⾔するとモジュール名を省略して利⽤できる • from モジュール名 import クラス名や関数名 • from モジュール名 import *(全て) from math import ceil from time import * print(ceil(5.4)) sleep(1) print(floor(5.3)) $ python3 from_import_01.py 6 Traceback (most recent call last): File "from_import_01.py", line 6, in
print(floor(5.3)) NameError: name 'floor' is not defined /chapter6/from_import_01.py コンソール出⼒ importで指定したクラスや関数のみ読み込み モジュールの全てのクラスや関数を読み込み 読み込んでいないmathのfloorを 呼び出そうとしたためエラー
例外とは • 「例外」はプログラムの予期しない動作で発⽣するエラー • エラーと例外(英語ではException)はほぼ同じ意味 • たとえば存在しないファイルを読もうとすると例外が発⽣する fin = open('abc.txt', 'r') for line in fin: print(line) fin.close() print('finished') $ python3 exception_01.py Traceback (most recent call last): File "exception_01.py", line 1, in fin = open('abc.txt', 'r') FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'abc.txt' /chapter7/exception_01.py コンソール出⼒
パーツ間の連携⽅法 • リバースプロキシー: URLによるアクセス先の振り分け。 HTTPSオフロードやキャッシュ機能などもある • メッセージング: サービス間のやりとりのための仕組み(割愛) Web Server API Server Image Server /api/...へのアクセス /images/...へのアクセス /...へのアクセス リバースプロキシー 内部IPで通信 外部IP(1つ) アプリケーション全体 サービスA サービスB サービスC
クラウド間接続の設計例 172.31.0.0/16 Public Cloud (AWS) 172.30.0.0/16 Public Cloud (Azure) 172.31.1.0/24 172.31.2.0/24 172.31.3.0/24 VM VM VM VM VM 172.30.1.0/24 172.30.2.0/24 172.30.3.0/24 VM VM VM VM VM Firewall Appliance 1 Firewall Appliance 2 L3 Switch (Gateway) 172.16.0.0/16 Private Cloud (Nutanix) 172.16.1.0/24 172.16.2.0/24 172.16.3.0/24 VM VM VM VM VM VPN VPN 0.0.0.0/0 via L3 Switch 172.31.0.0/16 via L3 FW1 172.30.0.0/16 via L3 FW2 172.16.0.0/16 via L3 Switch 172.31.0.0/16 via AWS 172.16.0.0/16 via FW1 172.30.0.0/16 via Azure 172.16.0.0/16 via FW2 VLAN X VLAN Y ⽮印の通信経路の設定はスタティック ルートか⾃動学習(BGPとOSPFなど)で与える
物理サーバーの設計例 ハイパー バイザー ハイパー バイザー 仮想化基盤のクラスタ 物理サーバー 物理サーバー SAN Switch San Switch Network Switch Network Switch 上流 ネットワーク ストレージ ストレージ VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM ... 上流 ネットワーク 物理サーバー 物理サーバー Network Switch Network Switch プライベートクラウド VM VM VM VM VM VM マネージドDB その他機能 レガシーな「3Tier」と呼ばれる構成 構築と拡張が難しい 現在主流になりつつあるプライベートクラウド⽅式 全般的に3Tierよりも簡単(個⼈で作る⼈もいるぐらい) ... コン テナ コン テナ コン テナ コン テナ
プライベートクラウドの設計例 物理基盤(電気、ネットワーク) VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VM VDIサービス (管理された⼤量のユーザーマシン) ⼤量の社内通信 (40G以上の⾼速なLAN) ⾃社設備(オフィス、データセンター) VM VM VM エンタープライズ アプリケーション (会社の重要システム) DB バック アップ プライベートクラウド基盤 ⼤量のユーザー(社員) 社内通信 秘匿データ VM VM VM VM インターネット Firewall セキュリティ管理 Firewall セキュリティ管理 VPN 社外の ユーザー (社員)
おおまかなインフラ基盤の歴史(図) HW HW HW OS OS OS HW HW HW OS サーバー仮想化 ストレージ OS OS OS OS OS OS OS HW HW HW OS OS OS OS Managed Services SAN HW HW HW OS OS OS OS Managed Services ベアメタル 2000 ~ 2010 ~ 2015 ~ 2020 ~ サーバー仮想化 クラウド 2020 ~ パブリック プライベート ハイブリット OS OS OS OS HW HW HW OS OS OS ハイブリット 2020 ~ ハイブリット
HW HW OS サーバー仮想化 OS HW HW OS OS クラウド HW HW HW HW クラウド OS OS OS Managed Network Managed Storage Managed Database マネージドサービス • マシン台数の削減 • 複雑な操作を削減 コンテナ サービス開発⼒ 維持管理 変更コスト OS OS OS OS Legacy Backup etc. Legacy Backup etc. VS レガシーな開発と運⽤⽅式 新しい開発と運⽤⽅式 ビジネススピード ペット vs 家畜 (図)
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