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Python

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Python 早めぐり

0. 初めに

Python は人気になりつつある言語で、優れた紹介記事が Web 上にたくさんあります。 その中でも、日本 Python ユーザ会は 優れたサイトです。ここから、各種マニュアルの日本語訳がダウンロードできます。 この解説記事は、実は、日本 Python ユーザ会が翻訳したマニュアルへのリンク集です。 リンクを張れるという HTML の特徴を生かせば、無理なく、トップダウン方式の解説を書くことが出来ます。

ちなみにここで、ボトムアップというのは個々の部品を作ってから全体を作るという意味です。 会社などの組織で下層の要員の発案でプロジェクトを起こすという意味ではありません。 同様に、トップダウンを言うのは見取り図を示してから段々と細かい話に入るという意味です。 会社などの組織でトップの発案でプロジェクトを起こすという意味ではありません。 念のため。

0.1. 目次

1. 起動方法
2. Python スクリプトの書式
3. 代入
4. ブロック
5. 入出力
6. 関数定義
7. クラス定義
8. データ型
9. 演算子
10. ライブラリーツアー
11. 付録

python option   script   argvs 

スタートアップファイルの例：

01:     # PYTHONSTARTUP
02:     
03:     import sys, math, re, os, os.path
04:     print 'sys, math, re, os, os.path has been imported.'

00:     #! /usr/bin/env python
01:     # -*- coding: shift_jis  -*-
02:     
03:     r"""
04:     スクリプトについての説明
05:     説明１：
06:     説明２：
07:     """
08:     import string
09:     from datetime import date
10:     import tkinter as tk
11:     
12:     #function
13:     def sum(ls):
14:         """ リストの要素の合計を求める"""
15:         s=0
16:         for x in ls:
17:             s+=x
18:         return s
19:     
20:     class MyClass:
21:         """私のクラス"""
22:         def __init__(self, p1, p2):
23:             self.p1 = p1
24:             self.p2 = p2
25:     
26:         def show_p1(self):
27:             return self.p1
28:     
29:         def show_p2(self):
30:             return self.p2
31:     
32:     if __name__ == '__main__':
33:         print sum([x*x for x in range(10)]

01:

UNIX でスクリプトを直接実行するのに使います。 chmod +x script とすると python script とせず、 script とすれば実行されます。 UNIX 以外の OS でも、移植性を考慮してこの行を書いたほうが良いでしょう。 ちなみに '#' から行末まではコメントとみなされます。１行目と２行目は特殊なコメントです。

02:

ソースコードの文字コード方式を指定します。日本語を使う場合 shift_jis, euc-jp, あるいは iso-2022-jp を指定します。 Python 2.4 以降では日本語のモジュールを 別途入手する必要はありません。

03--06:

コードの説明を書きます。三重クォート(""") で囲まれた 文字列は、そのままの形で表示されます。 ソースコードの先頭、またはクラスや関数の定義の先頭に、三重クォートで囲まれた文字列があると pydoc がそれに基づいてこんな感じの HTML 形式のマニュアルを自動的に作ってくれます。

08--10:

モジュールを import します。python は C 言語のように多くのライブラリに分かれていて、 ほとんどの関数、クラス、定数 etc はライブラリ（モジュール）に収められています。 モジュールを import する書式には次の４通りがあります。

1. import module
2. from module import name
3. import module as nickname
4. from module import *

１番目は module を普通に import します。module の中のnameを使うときには module.nameとします。
２番目の方法だと、単にnameと書くだけでmodule の中のnameを使うことが出来ます。
３ 番目は module を nicknameという名前をつけて import します。 module の中のnameを使うときには nickname.nameとします。
４番目の方法は、module の export されている名前全てについて単にnameと書くだけで 使うことが出来ます。python には名前が同じでモジュールが異なる機能がたくさんあるので、 この方法は薦められません。module 名を書くのが面倒なときは３番目の方法を用いて module 名に 短いニックネームをつけて import しましょう。例えば、

import os.path as path
import Tkinter as tk

13--18:

関数定義です。５章で説明します。

20--30:

クラス定義です。６章で説明します。

32--33:

このスクリプトが直接呼ばれたときに 33 行目が実行されます。 32 行目はそのためのおまじないです。

対話モードで、import(script) を使って読み込まれたときには 33 行目は実行されないので、 個々の関数を別個にテストするのに便利です。

c=1
if 0==(a=c):
    print 'a = 0'
else:
    print 'a = 1'

a, b, c = 1, 2, 3
(a, (b, c)) = (10, (20, 30))

if test:
    then_block
elif test_elif:
    elif_block
else:
    else_block

4.2. ループ

4.2.1. while ループ

while test:
    body_block
    if break_test:
           break
    if continue_test:
           continue
else:
    else_block

4.2.2. for ループ

for x in iterator:
    body_block
    if break_test:
           break
    if continue_test:
           continue
else:
    else_block

4.2.3. for ループの実際

range, xrange: 数の範囲にわたる繰り返し

range 関数を用いて数のリストを作り、それから要素を１つずつ取ってきて繰り返します。 range は普通の関数で、素直にリストを返しますが、 xrange は generator なので、 呼ばれるたびに必要な数を返します。範囲が大きいときは xrange を使うほうが良いでしょう。 （ただし、Python 3 では range が generator になるので、xrange は無くなるかも知れません。）

>>> for x in xrange(10):
	print x, ', ',

0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 

• range(n) &rArr 0,1,2,3....(n-1) の数のリスト：例）range(3) &rArr [0,1,2]
• range(n,m) &rArr n,n+1,n+2......(m-1) の数のリスト：例）range(7,10) &rArr [7,8,9]
• range(n,m,s) &rArr n, n+s, n+2*s,......n+X*s(< m) となる数のリスト。 ：例）range(2,10,3) &rArr [2,5,8]

iterator に番号をつける。

enumerate を使います。

>>> s='abc'
>>> for i, c in enumerate(s):
	print i, ':', c, ' ',

0 : a   1 : b   2 : c    

ファイルの行を取り出して繰り返す。

file object を iterator として使うと 各行が順番に取り出されます。

for line in _file:
     ..............

iteritems()

辞書の内容にわたってループを行う際、iteritems() メソッドを使うと、 キーとそれに対応する値を同時に取り出せます。下の例にあるように取り出す順番は不定です。

>>> days = {'sun':0, 'mon':1, 'tue':2, 'wed':3, 'thu':4, 'fri':5, 'sat':6}
>>> for k, v in days.iteritems():
	print k, ':', v, ' ',

wed : 3   sun : 0   thu : 4   tue : 2   mon : 1   fri : 5   sat : 6  

zip()

二つまたはそれ以上の配列型を同時にループするために、 関数 zip() を使って各要素をひと組みにすることができます。

>>> questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
>>> answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
>>> for q, a in zip(questions, answers):
...     print 'What is your %s?  It is %s.' % (q, a)
... 
What is your name?  It is lancelot.
What is your quest?  It is the holy grail.
What is your favorite color?  It is blue.

4.2.4. リストの内包表現

# ls のうち、正の要素について平方根を計算しそのリストを返す。
ls = [1, 2, -3, -4]
# 通常のループ
def foo1 (ls):
    ls1=[]
    for x in ls:
        if x > 0:
            ls1.append(math.sqrt(x))
    return ls1

# 内包表現
def foo2 (ls):
    return [ math.sqrt(x) for x in ls if x > 0]

# 九九を返す。
# 通常のループ
def bar1 ():
    ls1=[]
    for x in range(2,10):
        for y in range(2,10):
            ls1.append(x*y)
    return ls1

# 内包表現
def bar2 ():
    return [x * y for x in range(2,10) for y in range(2,10)]

4.3. 例外処理

try:
    try_block
except ??Error:
    exept_block
else:
    else_block
finally:
    finally_block

finally_block は例外発生の有無にかかわらず 必ず実行されます。LISP の unwind-protect に似ています。finally_block は省略可能です。

また、__enter__ と __exit__ メソッドが定義されているクラスのインスタンスを 生成する場合は with ステートメントを用いることもできます。 詳しくは、Python 2.5 の新機能をみてください。

5. 入出力

def sum(ls):
    """ リストの要素の合計を求める"""
    s=0
    for x in ls:
        s+=x
    return s

>>>sum([1,2,3])
6

6.1. 引数の書式

def func(a, b, c): (通常の書式)

ちょうど３個の引数をとる。デフォルト値はなし。 func(x,y,z) の様にちょうど３個と引数を与えないとエラーになる。

def func(a=0, b=1, c=2): (デフォルト値付き書式)

引数を省略するとデフォルト値が使われる。

• func() &rArr a=0, b=1, c=2 が使われる。
• func(10,20) &rArr a=10, b=20, c=2 が使われる。
• func(c=100) &rArr a=0, b=1, c=100 が使われる。

def func(a, *rest): (任意の個数の引数)

*rest は タプルとして関数に渡される。

• func(1) &rArr a=1 と rest=() がわたる。
• func(1,2) &rArr a=1 と rest=(2,) がわたる
• func(1,2,3) &rArr a=1 と rest=(2,3) がわたる。

def func(**key): （引数を辞書型にしてわたす。）

func(a=1, b=2) &rArr key={'a':1, 'b':2} がわたる。
*rest と **key を両方使うときは *rest が **key より前になければならない。

import sys

def my_xrange(*parms):
    lp = len(parms)
    if not 0 <= lp <= 3:
        print >> sys.stderr, "Wrong argument count."

    if(lp==0):
        i = 0
        while True:
            yield i
            i += 1
    else:
        i, n, s = (lp==1 and (0, parms[0], 1)) or \
                  (lp==2 and (parms[0], parms[1], 1)) or \
                  (parms[0], parms[1], parms[2])

        if(s==0):
            print >> sys.stderr, "Step width shuld be non-zero."
        
        elif(s > 0):
            while(i < n):
                yield i
                i+=s
            
        else:
            while(i > n):
                yield i
                i+=s

lambda x,y: x+y         # 足し算
lambda x,y: x*y         # 掛け算

また、Python 2.2 以降では、組み込みデータ型を親クラスにできるようになりました。 それを使ったベクトルクラスは Python の "新しい" クラス にあります。（そちらのほうが実用的です。）

#! /usr/bin/env python
#  coding: shift_jis 

import sys, math

def sum(ls):
    """リストの要素を合計します。"""
    s=0
    for x in ls:
        s+=x
    return(s)

class Vector:
    """
    Vector はベクトル演算のためのクラスです。
    """
    def __init__(self, *rest, **key):
        """
        ベクトルを初期化します。
        要素が渡されたら、その要素からなるベクトルを作ります。
        v1 = Vector(1,2,3)
        次元と初期値が渡されたら初期値 val, 次元 dim のベクトルを作ります。
        val が省略されると初期値は 0 になります。
        v1 = Vector(dim=3, val=3)
        """
        if rest:
            self.v = list(rest)
        else:
            dim = key['dim']
            val = (('val' in key) and key['val']) or 0
            self.v =  [val for x in range(dim)]

    def __len__(self):
        """ベクトルの次元を返します。"""
        return len(self.v)
    
    def abs(self):
        """ベクトルの絶対値を返します。"""
        return math.sqrt(sum([ x * x for x in self.v ]))

    def norm(self):
        """規格化されたベクトルを返します。"""
        a = self.abs()
        b = Vector(dim=len(self))
        b.v = [x/a for x in self.v]
        return b
        
    def __add__(self, a):
        """ベクトルと実数、またはベクトル間の足し算をします。"""
        b = Vector(dim=len(self))
        if isinstance(a, Vector):
            if len(self) != len(a):
                print >> sys.stderr, "Dimension Error"
            else:
                b.v =  [ x + y for x, y in zip(self.v, a.v)]
        else:
            b.v = [ x + a for x in self.v]
        return b
            
    def __mul__(self, m):
        """ベクトルと実数、またはベクトル間の掛け算（内積）をします。"""
        if isinstance(m, Vector):
            if len(self) != len(m):
                print >> sys.stderr, "Dimension Error"
            else:
                return sum([ x * y for x, y in zip(self.v, m.v)])
        else:
            b = Vector(dim=len(self))
            b.v = [ x * m for x in self.v]
            return b

    def __repr__(self):
        """表示するときの文字列を定義します。"""
        return '#V' + `self.v`

    __str__ = __repr__

7.1. クラス定義

class class_name(*super_classes):
  .......

7.2. インスタンスの生成

# 要素を明示的に与える
>>>v1 = Vector(1,2,3)
# 次元と初期値を与える
>>>v2 = Vector(dim=3, val=0)

7.3. メソッドの定義

>>>v = Vector(1,2,3)
# 長さの計算
>>>v.abs()
3.7416573867739413

# 規格化する
>>>v.norm()
#V[0.2672612419124244, 0.53452248382484879, 0.80178372573727319]

7.4. 関数や演算子のオーバーライド

>>> v1=Vector(1,2,3)
>>> v2=Vector(dim=3, val=2)
>>> v1+10
#V[11, 12, 13]
>>> v1+v2
#V[3, 4, 5]
>>> v1*100
#V[100, 200, 300]
>>> v1*v2
12

7.6. 関数のクラス

7.6. イテレーター

# 例
>>> s='abcde'
>>> s[-1]      # インデックス -1 は最後の要素
'e'
>>> s[1:]      # 最初の要素を除く
'bcde'
>>> s[:-1]     # 最後の要素を除く
'abcd'
>>> s*2
'abcdeabcde'
>>> min(s)
'a'
>>> max(s)
'e'
>>> s[0:-1:2]
'ac'

s = 'abcdefg'
# 不可、文字を直接代入できない。
s[0]='z'

# 次のようにして全体を作り直す必要がある。
s = 'z' + s[1:]

文字列メソッド

Memo:
文字列 line から末尾の改行文字を取り除くには、

line = line.rstrip('\n')
# あるいは、
import string
line = string.rstrip(line, '\n')

文字列フォーマット

>>>'%d:%d' % (1, 2)
'1:2'
>>>'%(month)s %(date)d, %(year)4d' % {'year':2005, 'month':'February', 'date':3}
'February 3, 2005'

8.2.2. リスト

>>> ls=[1,2,3]
>>> ls[0]=100
>>> ls
[100, 2, 3]
>>> ls2=[ls, 10,20,30]
>>> ls2
[[100, 2, 3], 10, 20, 30]

Memo:

• リストの末尾に要素を１つ加えるには append を使います。

  >>>ls = []
  >>>ls.append(1)
  >>>ls
  [1]
  

• リストの並び替えは sort(fn=None) メソッドを使います。実行速度を上げるため、ソートは破壊的に おこなわれ、もとのリストが変わってしまいます。fn が定義されていないとオブジェクトに定義された方法で、 昇順に並び替えられますが、fn を指定することによって、ソートの方法を指定することができます。

  例:

  >>> ls=[1024, 339, 27, 890, 466, 228]
  >>> ls1=ls
  >>> ls1.sort()    # 普通に昇順にソート
  >>> ls1
  [27, 228, 339, 466, 890, 1024] # リストが破壊的に書き換えられる。
  >>> ls2=ls
  >>> ls2.sort(lambda x,y: cmp(x%100, y%100)) # 下2桁が小さい順にソート
  >>> ls2
  [1024, 27, 228, 339, 466, 890]
  

詳しくは チュートリアル 5.3. を見てください。

8.3. 辞書型

>>>days = {'sun':0, 'mon':1, 'tue':2, 'wed':3, 'thu':4, 'fri':5, 'sat':6}  # 初期化
>>>'sun' in days                                                           # 存在するか？
True
>>>month={}
>>>month['jan'] = 1                                                        # 代入
>>>month['jan'] += 1
>>>month['jan']
2
>>>del month['jan']                                                        # 削除

• 単項演算子 が無いことを除けばほとんど C 言語と同じです。
• + と * は 7.2.で述べたように 数値演算のほかに、配列の結合と繰り返しをします。
• Python の "三項演算子" は次のように書きます。

  value = then_value if predicate else else_value
  

  predicate が真なら、then_value が、偽なら else_value が value に代入されます。
• and と or は Lisp 風で、次のように動作します。

  and

  まず、左側を評価し、偽だったらその値を返す。 真だったら右側も評価し、その値を返す。

  or

  まず、まず、左側を評価し、真だったらその値を返す。 偽だったら右側も評価し、その値を返す。

10.1. sys

sys.argv

コマンドラインから渡された引数のリストです。 sys.argv[0] はスクリプト自身で、実際の引数は sys.argv[1:] です。

sys.exit()

Python を終了するとき使います。

10.2. os

chdir(path)

現在の作業ディレクトリを path に設定します。

getcwd()

現在の作業ディレクトリを表現する文字列を返します。

listdir(path)

ディレクトリ内のエントリ名が入ったリストを返します。リスト内の順番は不定です。特殊エントリ '.' および '..' は、それらがディレクトリに入っていてもリストには含められません。

mkdir(path[, mode])

数値で指定されたモード mode をもつディレクトリ path を作成します。

remove(path)

ファイル path を削除します。

rename(src, dst)

ファイルまたはディレクトリ src を dst に名前変更します。

exec[l, le, lp, lpe, v, ve, vp, vpe]

外部プロセスを起動します。

10.3. os.path

10.4. fileinput

# fileinput を使わないと
for fname in sys.argv[1:]:
    f=file(fname)
    for line in f:
        (do something with line)
    f.close()

# fileinput を使うと
import fileinput
for line in fileinput.input():
    (do something with line)

10.5. re

1. Python では、パターンをまず compile して、正規表現オブジェクトを 作ってから検索します。
2. パターンは raw_string を使って書くのが便利です。
3. 正規表現オブジェクトは match, finditer, split などのメソッドを持ちます。 詳しくは ライブラリリファレンス 4.2.4 を見てください。
4. 正規表現オブジェクトで文字列を検索してマッチした部分文字列は、 マッチオブジェクトとして返されます。
5. マッチオブジェクトから文字列を取り出したいときは group メソッドを使います。 また、start, end メソッドで マッチした部分文字列の位置を取り出せます。

例、HTML ファイルからリンクを取り出す。

#! /usr/bin/env python
# coding: shift_jis

"""
引数で与えられたファイルを検索してリンクをを探し、
それを rink.txt に書き出す。
"""

import sys

RINK = 'rink.txt'
A_HREF = re.compile("<a href ?= ?\"http://([^\"]+)\">([^<]+)</a>", re.S) 

#main
if __name__=='__main__':
    rink_hash={}
    for fname in sys.argv[1:]:
        f=file(fname, 'r')
        for m in A_HREF.finditer(f.read()):
            rink_hash[m.group(1)] = m.group(2)
        f.close()
    fout = file(RINK, 'w')
    for address, name in rink_hash.iteritems():
        fout.write("<li> <a href = \"http://%s\">%s</a>\n" % (address, name))
    fout.close()

10.6. shutil, filecmp, glob

shutil.copyfile

ファイルをコピーします。

filecmp.cmp

ファイルの比較をします。

glob.glob(pattern)

現在のディレクトリのエントリーのうち pattern のマッチするものを返します。

10.7. datetime

datetime.date.today()

現在のローカルな日付を得ます。

datetime.datetime.now()

現在のローカルな日付と時刻を得ます。

isoformat メソッド

日付と時刻を ISO 8601 形式の文字列にします。

>>> datetime.date.today().isoformat()
'2005-02-02'
>>> datetime.datetime.now().isoformat()
'2005-02-02T17:50:09.867000'

strftime

日時を書式に従って出力します。詳しくはライブラリリファレンス 6.9.7, 6.10 を見てください。

>>> datetime.datetime.now().strftime('%y-%m-%d: %H:%M:%S')
'05-02-02: 23:20:12'
>>> datetime.date.today().strftime('%y-%m-%d')
'05-02-02'

10.8. operator

>>> import operator as op
>>> reduce(op.add, [1,2,3,4,5])  # 1+2+3+4+5
15

10.9. その他のモジュール

1. 各種サービス
2. 汎用オペレーティングシステムサービス
3. オプションのオペレーティングシステムサービス
4. Unix独特のサービス
5. インターネットプロトコルとその支援

1. python.org
   1. ダウンロード
   2. ドキュメント
2. 日本Pythonユーザ会
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