はじめのPython入門講座①Pythonの説明と基本文法について説明します！

Python01_キャッチ プログラミング
2023.03.10

今回から複数回に分けて、プログラミング言語であるPythonの説明を行います。Pythonを使用することで、データ分析や機械学習、自動処理を行うことができます。今回のシリーズでは、この中の自動処理に焦点を当てて、PythonでExcelを使用して、様々な自動処理を行えることを目的にしています。

自動処理を行うことで、今まで手作業やVBAで行っていたことを、素早く処理することができ、作業効率を上げることができます。

Pythonはプログラミング言語の中でも、比較的覚えやすい言語なので、初心者の方にも習得しやすい言語の一つとなっています。

是非、最後までご覧いただけると嬉しいです。

Pythonの説明

Pythonの説明について、「特徴」と「活用」の２つのポイントで説明します。

Pythonの特徴

Pythonの特徴には、以下のようなものがあります。

  • 文法がわかりやすい
  • ライブラリが多い
  • 記述が同じになりやすい

文法がわかりやすい

Pythonの特徴の一つは、文法がわかりやすいことが挙げられます。ブログの中で、基本文法を説明していますが、シンプルで分かりやすい文法であることが分かります。私は今まで、Swift、JavaScript、Python、PHP、Ruby、Go、C等様々なプログラミング言語を学習しましたが、その中でも一番分かりやすい文法だと考えています。Pythonは、初心者の方も、習得しやすい言語になっています。

ライブラリが多い

次に、ライブラリが多いということが挙げられます。ライブラリとは、機能拡張やプラグインみたいなものです。Pythonでは、様々なライブラリを使用して、データ分析や機械学習等の用途で使用されています。また、Pythonは、世界中でも広く使われている言語なので、多くのライブラリが日々リリースされています。その中で、必要なライブラリを使用し、自分の目的に合わせた使用ができます。

記述が同じになりやすい

最後に、私が一番の特徴と考えているのが、記述が同じになりやすいという点です。これは、何かというと、Pythonで記述を行うと、記述した内容が他の人と同じになりやすいということです。例えば、他のプログラミング言語の場合、同じアクションを行う記述も書く人によって、記述方法が異なります。しかし、Pythonの場合、他の人と記述が同じになりやすいという特徴があります。

これは、どんなメリットがあるかというと、例えば、エラーが出て何が原因かわからなくても、インターネットで検索すれば、多くの同じ回答を得ることができるということです。プログラミングにエラーはつきものですが、回答する人によって、答えが違う。ある意味、色々な選択肢があるというメリットがありますが、どれが答えか分からないというデメリットがあります。

Pythonの場合、みんな答えが同じ又は似た記述になるので、答えを見つけやすいというメリットがあります。

Pythonの活用

Pythonが主に活用されている分野には、以下のようなものがあります。

  • データ分析
    クローリング、スクレイピング、データ収集の自動化
  • 機械学習
    画像認識、顔認識、音声認識
  • Webサービスの開発
    Youtube、Instagram、Dropbox

Pythonのインストール方法

パソコンにPythonをインストール方法を説明します。

PythonをMacにインストール方法

Macの場合、Pythonは初期設定でインストールされています。しかし、バージョンが2.xで、現在、Pythonのバージョンは、3.xが主流なので、3.xのインストール方法について記載します。

1.Homebrewのインストール

MacにPythonをインストールする場合、Homebrewを使用してインストールします。Homebrewのインストール方法については、以前「Terraform入門講座①」で説明していますので、そちらをご覧ください。「Terraformのインストール方法」に記載しています。

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2022.12.16

Homebrewが正常にインストールされているかを下記する為には、下記バージョンを確認するコマンドを使用して確認します。

brew -v
Homebrewバージョン

上記のようにバージョン（3.6.14）が表示されれば、正常にHomebrewがMacにインストールされています。

2.Macのデフォルトバージョンの確認

MacにデフォルトでインストールされているPythonのバージョンを確認します。下記コマンドをターミナルで実行します。

python --version

※pythonと–versionの間に半角スペースを入力します。

デフォルトバージョン

上記の場合、Pythonのバージョンは、「2.7.16」であることがわかります。今回は、「3.x」をインストールします。

3.仮想環境(pyenv)のインストール

Pythonには、上記のように、「2.x」や「3.x」など様々なバージョンがあります。バージョンが違うと想定していない結果になることがあります。このブログ記載時点の最新のPythonバージョンは、「3.11.2」ですが、皆さんがこのブログ閲覧時に他のバージョンになっている可能性があります。今回は、仮想環境を使用してPythonをインストールします。仮想環境を使用することで、様々なPythonのバージョンを切り替えて使用することができます。仮想環境で使用するのが、「pyenv」です。

まずは、下記コマンドを実行してpyenvがインストールされているかを確認します。

pyenv -v

pyenvがインストールされている場合、バージョンが表示されます。pyenvがインストールされていない場合は、下記画面のように「command not found: pyenv-v」と「コマンドが見つかりません」と表示されます。

pyenvインストール確認

pyenvをインストールする場合、下記コマンドを実行します。

brew install pyenv

インストール完了後、先程のバージョン確認コマンドを実行して、バージョンが表示されるか確認します。

pyenv -v
pyenvバージョン

4.Python v3.11.1をインストール

下記コマンドを使用して、pyenvにpython3.11をインストールします。今回、ブログでは、最新バージョンではなく、「3.11.1」を使用します。

pyenv install 3.11.1

インストール完了後、下記コマンドを実行して、pythonがインストールされたかを確認します。「3.11.1」が表示されていましたら、正常にインストールが完了しています。

pyenv versions
インストール確認

インストール完了後、pyenvの環境設定を行うため、下記3つのコマンドを１つずつ実行します。ちなみに、コマンド実行後、画面には何も表示さえません。これは、ホームフォルダ直下の不可視ファイル「zshrc」ファイルに環境設定の記述を書き込んでいるからです。

echo 'export PYENV_ROOT="$HOME/.pyenv"' >> ~/.zshrc
echo 'export PATH="$PYENV_ROOT/bin:$PATH"' >> ~/.zshrc
echo 'eval "$(pyenv init -)"' >> ~/.zshrc

最後に、上記３つで書き込みを行った環境設定ファイルを読み込むコマンドを実行します。

source ~/.zshrc

5.Pythonバージョンの切り替え

最後に、Pythonバージョンの切り替えを行います。下記コマンドを実行します。

pyenv global 3.11.1

バージョンが切り替わったか確認する際は、下記コマンドを実行します。

python --version

上記コマンド実行後、「Python 3.11.1」と表示されれば、正常にバージョンの切り替えが完了しています。

以上で、PythonをMacにインストール方法は終わりになります。

PythonをWindowsにインストール方法

次は、PythonをWindowsにインストール方法を記載します。私が使用しているのが、Macのため、一部スクショがありません。ご了承ください。その代わり参考URLを載せております。

1.Pythonインストーラーのダウンロード

下記URLより、「Python 3.11.1 – Dec. 6, 2022」の欄から、自分のPCに合わせてインストーラーをダウンロードしてください。

・Pythonダウンロードサイト
https://www.python.org/downloads/windows/

Windowsインストーラー

＜パソコンのCPUタイプ調べ方＞
自分のPCが上記スクショ３つのどれかが分からない場合、下記マイナビのページの「【Windows 10版】自分のPCがx86かx64かを確認する方法」をご確認ください。

・ややこしい! PCソフトをDLする際に確認すべき「x86」と「x64」って?
https://news.mynavi.jp/techplus/article/20200416-1018112/

ちなみに、下記設定箇所から確認することができます。
「Windowsの設定→システム→バージョン情報→システムの種類」から確認することができます。

2.Pythonのインストール

Pythonのインストールは、ダウンロードした「exeファイル」を実行し、画面に沿ってインストールを行ってください。インストールの画面については、下記参考URLをご確認ください。

・Pythonの開発環境を用意しよう！（Windows）
https://prog-8.com/docs/python-env-win

3.仮想環境構築

Pythonの仮想環境を構築する際は、下記参考URLを参考にしてください。

・仮想環境
https://www.python.jp/install/windows/venv.html

以上、PythonをWindowsにインストール方法は終わりになります。上記でわかりにく場合は、Google検索で「python インストール」や「python 仮想環境」で検索して、自分が理解しやすいページを参考にしてください。

統合開発環境(VSCode)のインストール

Pythonを使用するにあたり、開発環境が必要になります。今回は、VSCodeを使用して、開発を行います。VSCodeは、開発者の中で一番よく使用されている統合開発環境になります。

下記ページより、VSCodeのインストーラーをダウンロードしてインストールしてください。基本、Windowsの方は、「User Installer」を使用し、Macの方は、「,zip」を使用してインストールを行ってください。

Windowsは、「exe形式」のインストーラーがダウンロードされますので、インストールします。Macは、「zip」形式のファイルを解凍すると「Visual Studio Code.app」ができるので、それをアプリケーションフォルダに移動します。

・VSCodeダウンロードサイト
https://code.visualstudio.com/download

VSCodeダウンロードサイト

VSCodeのセットアップ

VSCodeの初期設定は、英語インターフェースなので、日本語にする方法を記載します。また、Python用の機能拡張があるので、それをインストールします。

1.新しいウィンドウ

VSCodeを起動した際、既に新しいウィンドウが開いている場合、この操作は行う必要はありません。

ファイルメニューから「新しいウィンドウ」を選択します。

新しいウィンドウ
2.日本語パックのインストール

日本語パックのインストールを行います。今回使用している画面は、既に日本語パックがインストールされているVSCodeを使用していますので、皆さんの画面と若干異なります。下記手順の1-3までは、スクショを確認し、installについては、下記画面は既にインストールされているので、表示されませんが、皆さんの画面は表示されますので、選択します。その後、画面の右下に再起動を促すメッセージが表示されるので、「Restart」を選択します。再起動後、メニューが日本語表示になります。

日本語表示
  1. Extensionsを選択
  2. 検索窓で「Japanese」と入力
  3. 「Japanese Language Pack for Visual Studio Code」を選択
  4. 「installボタン」を選択
  5. VSCodeの再起動
3.Python機能拡張のインストール

次は、Python機能拡張のインストールを行います。検索窓に「Python」と入力し、Microsoftがリリースしている「Python」機能拡張をインストールします。基本的な手順は、「2.日本語パックのインストール」と同じで、2と3が異なります。

Pythonインストール

VSCodeのセットアップは以上になります。

Pythonの基本文法①

1.事前準備

Pythonの基本文法について説明する前に、事前準備を行います。任意の場所にフォルダを作成します。フォルダ名は任意です。私は「python_basic」フォルダを、ホームフォルダ直下に作成しました。

python_basic

次に、VSCodeで、作成した「python_basic」フォルダを開きます。「ファイル」メニュー→「フォルダを開く」を選択します。「python_basic」フォルダを選択して開きます。

フォルダを開く

「pythone_basic」フォルダを選択して開きます。

python_basicを開く

最後に、VSCodeで、新規ファイルを作成します。

新規ファイル作成

①新しいファイルを選択する
②ファイル名を「basic.py」にする
※拡張子「py」は、Pythonファイルです。

2.Pythonの基本文法

今回は、Pythonの基本文法のうち、自動処理で使用する4つを説明します。本ブログでは、1と2を説明し、3以降は次回のブログで説明します。

  1. 変数（単一データ）
  2. 変数（複数データ）
  3. 条件分岐
  4. 繰り返し
  5. 関数

1.変数（単一データ）

変数という用語については、以前、「はじめのプログラミング講座①」で説明していますので、そちらをご覧ください。

はじめのプログラミング講座①プログラミングの専門用語についてわかりやすく説明します！
初めてプログラミングを学ぶ方必見！プログラミングでよく使用する専門用語について詳しく説明しています。プログラミング用語である英語を日本語と例えを使って説明しています。頭でイメージしにくかった専門用語もこれを見ればイメージすることができます。是非御覧ください。
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2022.05.13

今回は、Pythonでの変数の書き方について説明します。

先程作成した「basic.py」に、下記コードを入力します。

x = 1
y = 0.1
z = "はじめのPython"
print("xの変数は",x,"である")
print("xの変数型は",type(x),"である")
print("yの変数型は",type(y),"である")
print(z)
入力したコード

コード入力後、①コードを実行すると、②ターミナル部分に実行結果が表示されます。

コード実行
変数の書き方

変数の書き方は、以下のようように、数字の場合は、「x = 1」のように、「変数 = 数字」にします。「＝」は、数学の場合、等しいことを表しますが、プログラミングの場合は、「x」という箱に「1」を代入する（入れる）という意味になります。

文字列の場合は、「z = “はじめのPython”」のように、「”（ダブルクォーテーション）」又は「’（シングルクォーテーション）」を挟んで文字列を記載します。どちらでもよいですが、記述を統一すると読みやすくなのでオススメです。

なお、変数や値を入力する際、半角スペースを入れることで、文字が見やすくなります。プログラミングでは、基本的に見やすさが重視されますので、半角スペースを入力します。注意点としては、文字列の場合、文字列の中のスペースは、そのままスペースが出力されますので、クォーテーションの前後等に半角スペースを入れます。下記コードの「#」は、コメントアウトを表していて、コードを実行した際、無視されます。

#数字の場合
x = 1

#文字の場合
z = "はじめのPython"
出力の書き方

文字や数字等を出力する場合、「print」関数を使用します。関数（ファンクション）についても、「はじめのプログラミング講座①」で説明していますので、是非ご覧ください。

「print」関数を使用する場合、「print(変数)」の形にします。変数の部分に直接文字列を挿入しても良いです。その場合は、「シングルクォーテーション」または「ダブルクォーテーション」で文字列をはさみます。

#print(変数 又は 文字列)
print(x)
print("はじめのPython入門講座")

結果は下記のようになります。

x
はじめのPython入門講座
型について

変数には型というものがあります。主な型は、下記のようなものがあります。

  • int（整数）：小数点を含まない数値
  • str（文字列）：文字列
  • float（小数点）：小数点を含む数値
  • bool（ブール）：True、Falseで定義する
  • datetime（日付）：日付

変数型を表示する場合、「type」関数を使用します。書き方は「type(変数)」の形にします。

#変数型を表示する場合、type(変数)と記述します。
type(x)
print("xの変数型は",type(x),"である")

結果は下記のようになります。

<class 'int'>
xの変数型は <class 'int'> である

このように、変数（単一データ）を扱う際は、様々なポイントがあります。

変数（複数データ）

変数には、一つの変数に複数の値を格納する変数があります。下記が複数データの変数になります。

リスト辞書タプル集合
表記方法[]{}(){}
データの変更可能可能不可能可能
データの順番有無有無
データの重複可能可能可能不可能
例[1, 2, 3, 4]{1:’a’, 2:’b’, 3:’c’, 4:’d’}(1, 2, 3, 4){1, 2, 3, 4}
複数データの変数

本ブログの自動処理では、主にリストと辞書を使用します。

リスト

リスト型は、「変数名 = [1, 2, 3, 4]」という形式で入力します。それでは、先程変数で使用した部分は、「’（シングルクォーテーション）」を3つ書いたものではさみます。複数行をコメントアウトする場合、「クォーテーション」を３つ書いたもので挟むことで複数行をコメントアウトすることができます。「”（ダブルクォーテーション）」でもよいです。

'''
x = 1
y = 0.1
z = "はじめのPython"
print("xの変数は",x,"である")
print("xの変数型は",type(x),"である")
print("yの変数型は",type(y),"である")
print(z)
'''

次に下記コードを入力します。今回は、「sample_list」という単語を使用します。単語を続ける場合、通常「_（アンダーバー）」がよく使用されます。「-（ハイフン）」だと「マイナス」という意味があるので、混同してしまう可能性があるからです。

sample_list = [1, 2, 3, 4]
print(sample_list)
x = sample_list[0]
print(x)

上記入力後、コードを実行すると、ターミナルに実行結果が表示されます。

リストの実行結果
リストの順番

リストには、順番があります。一番最初が「0」になり、「0,1,2,3」という形で数字が増えます。今回、「変数x」に「sample_list(0)」を指定しましたが、「sample_list」の一番最初の数字は「1」です。よって、「print(x)」を実行した結果は、「1」になります。

リストのポイントは下記２点。

  1. リストには順番がある
  2. リストの順番は「0番目」が最初
リストに値を追加

次は、リストに値を追加する方法について説明します。上記、「sample_list」を使用します。リストに値を追加する場合、appned()メソッドを使用します。

sample_list = [1, 2, 3, 4]
print(sample_list)
sample_list.append(5)
print(sample_list)

# x = sample_list[0]
# print(x)

上記入力後、コードを実行すると、ターミナルに実行結果が表示されます。

リストの追加
辞書型

辞書型は、「キー：バリュー」という形になります。バリューである値を指定する場合は、「キー」を指定することで「バリュー」を使用できます。文字を扱う場合は、シングルクォーテーションで挟みます。

下記コードを入力します。「キー：1」の値を出力するコードです。今まで書いた部分は、一旦コメントアウトしています。

sample_dictionary = {1:'a', 2:'b', 3:'c', 4:'d'}
print(sample_dictionary[1])

上記入力後、コードを実行すると、ターミナルに実行結果が表示されます。

辞書型
辞書型の追加、更新、削除

辞書型の追加・更新、削除を説明します。

  • 追加・更新：変数名[キー] = バリュー
  • 削除：変数名.pop(キー)

それでは、実際にコードにして確認します。下記コードを記述してください。

sample_dictionary[5] = 'e'
print(sample_dictionary)
sample_dictionary.pop(5)
print(sample_dictionary)

上記入力後、コードを実行すると、ターミナルに実行結果が表示されます。

辞書の追加・削除

今回のブログはここまでとします。次回のブログで、Pythonの基本文法の続きについて説明します。

まとめ

本日は下記3点について説明しました。

  1. Pythonの説明
  2. Pythonのインストール方法
  3. Pythonの基本文法①

上記で説明したように、Pythonは比較的文法が覚えやすいプログラミング言語です。Pythonを習得することで、様々な用途で使用できますので、ぜひ、次回のブログも読んで、Pythonを習得してください。

これからも、Macのシステムエンジニアとして、日々、習得した知識や経験を発信していきますので、是非、ブックマーク登録してくれると嬉しいです！

それでは、次回のブログで！

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