基本 の

基本について

Pythonは動的かつ強い型付けのプログラミング言語です。 ダックタイピングと漸進的型付けの両方を、型ヒントを通じて取り入れています。 命令型、宣言型（たとえば関数型）、オブジェクト指向といったプログラミングの_スタイル_をすべてサポートしていますが、内部的には**Pythonではすべてがオブジェクト**です。

Pythonはコードの読みやすさを特に重視しており、（Haskellと同様に）関数・メソッド・クラスの定義を示すために有意なインデントを使います。

PythonはGuido van Rossumによって作られ、1991年に最初にリリースされました。 Python Software Foundationは、PythonとCPythonの開発に向けたリソースを管理・指揮しており、コミュニティのメンバーからPython Enhancement Proposals（PEP）を通じて言語の変更提案を受け取っています。

現在のリリースの完全なドキュメントはdocs.python.orgにあります。

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この最初のコンセプトでは、Python言語の4つの主要な機能を紹介します。

1. 名前の代入（変数と定数）、
2. 関数（defキーワードとreturnキーワード）、
3. コメント、
4. ドキュメント文字列。

名前の代入（変数と定数）

Pythonでは、変数や定数を作るためにキーワードを使う必要はありません。 代わりに、プログラマーは代入演算子=を使って、名前（_変数_とも呼ばれます）をどんな型のオブジェクトにも束縛できます。書き方は<name> = <value>です。 名前は、その生涯を通じて、別の値（別のオブジェクト型）に再代入（再束縛）できます。

たとえばmy_first_variableは、=を使って何度も再代入でき、再代入のたびに別のオブジェクト型を参照できます。

>>> my_first_variable = 1  # my_first_variable bound to an integer object of value one.
>>> my_first_variable = 2  # my_first_variable re-assigned to integer value 2.

>>> print(type(my_first_variable))
<class 'int'>

>>> print(my_first_variable)
2

>>> my_first_variable = "Now, I'm a string." # <--You may re-bind a name to a different object type and value.
>>> print(type(my_first_variable))
<class 'str'>

>>> my_first_variable = 'You can call me "str".' # <--Strings can be declared using single or double quote marks.
>>> print(my_first_variable)
You can call me "str".

>>> import collections
>>> my_first_variable = collections.Counter([1,1,2,3,3,3,4,5,6,7]) # <--Now my_first_variable has been re-bound to a Counter object.
>>> print(type(my_first_variable))
<class 'collections.Counter'>

>>> print(my_first_variable)
Counter({3: 3, 1: 2, 2: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 1})

定数

定数とは、プログラム内で一度だけ代入されることを意図した名前です。 これらはモジュール（ファイル）レベルで定義するもので、通常はプログラム内のすべての関数とクラスから参照できます。 SCREAMING_SNAKE_CASEを使うことで、その名前を再代入したり、値を変更したりすべきでないことを示します。

# All caps signal that this is intended as a constant.
MY_FIRST_CONSTANT = 16

# Re-assignment will be allowed by the compiler & interpreter,
# but this is VERY strongly discouraged.
# Please don't do this, it could create problems in your program!
MY_FIRST_CONSTANT = "Some other value"

関数

Pythonでは、機能の単位は関数にカプセル化されており、関数自体もオブジェクトです（_どこまでも亀が続く_というわけです）。

関数は、単独で実行したり、他の関数の引数として渡したり、入れ子にしたり、クラスに束縛したりできます。 関数がクラス名に束縛されると、それらはメソッドと呼ばれます。 関連する関数やクラス（およびそのメソッド）は、同じファイルやモジュールにまとめることができ、他のプログラムで使うために一部または全部をインポートできます。

defキーワードで関数定義を始めます。 各関数は、()の括弧の中に0個以上の仮引数を書くことができ、その後に:のコロンが続きます。 関数の_本体_の文はdefの次の行から始まり、_ブロックとしてインデント_する必要があります。

# The body of a function is indented by 2 spaces & prints the sum of the numbers.
def add_two_numbers(number_one, number_two):
  total = number_one + number_two
  print(total)  

>>> add_two_numbers(3, 4)
7


# Inconsistent indentation in your code blocks will raise an error.
>>> def add_three_numbers_misformatted(number_one, number_two, number_three):
...     result = number_one + number_two + number_three   # This was indented by 4 spaces.
...    print(result)     # <--This was only indented by 3 spaces.
...
...
  File "<stdin>", line 3
    print(result)
    ^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

関数はreturnキーワードを使って、値やオブジェクトを_明示的に_返します。

# Function definition on first line, explicit return used on final line.
def add_two_numbers(number_one, number_two):
  return number_one + number_two   


# Calling the function in the Python shell returns the sum of the numbers.
>>> add_two_numbers(3, 4)
7

# Assigning the function call to a variable and printing 
# the variable will also return the value.
>>> sum_with_return = add_two_numbers(5, 6)
>>> print(sum_with_return)
11

returnの後に_明示的な_式がない関数は、Noneオブジェクトを_暗黙的に_返します。 Noneの詳細は、後のコンセプトで扱います。 この演習と説明の目的では、Noneは何もないこと、つまりnullを表すプレースホルダーです。

# This function will return `None`
def square_a_number(number):
    square = number * number
    return # <-- note that this return is not followed by an expression

# Calling the function in the Python shell appears 
# to not return anything at all.
>>> square_a_number(2)
>>>


# Using print() with the function call shows that 
# the function is actually returning the **None** object.
>>> print(square_a_number(2))
None

returnを省略した関数も、Noneオブジェクトを_暗黙的に_返します。 つまり、関数内でreturnを使わなければ、Pythonが代わりにNoneオブジェクトを返します。

# This function omits a return keyword altogether
def add_two_numbers(number_one, number_two):
  result = number_one + number_two

>>> add_two_numbers(5, 7)
>>> print(add_two_numbers(5, 7))
None

# Assigning the function call to a variable and printing 
# the variable will also show None.
>>> sum_without_return = add_two_numbers(5, 6)
>>> print(sum_without_return)
None

関数の呼び出し

関数を呼び出すには、名前の後に()を付けます。 クラスやモジュールの中で定義された関数を呼び出すには、ドット（.）記法を使います。

>>> def raise_to_power(number, power):
...     return number ** power
...

>>> raise_to_power(3,3) # Invoking the function with the arguments 3 and 3.
27


# A mis-match between the number of parameters and the number of arguments will raise an error.
>>> raise_to_power(4,)
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: raise_to_power() missing 1 required positional argument: 'power'


# Calling methods or functions in classes and modules.
>>> start_text = "my silly sentence for examples."
>>> str.upper(start_text)  # <--Calling the upper() method from the built-in str class on start_text.
'MY SILLY SENTENCE FOR EXAMPLES.'

# Because a string is an instance of the str class, methods can also be called on them "directly".
>>> start_text = "my silly sentence for examples."
>>> start_text.upper()  # <--Calling the upper() method on start_text directly.
'MY SILLY SENTENCE FOR EXAMPLES.'

# Alternatively, we can skip the variable assignment (although this gets messy quick).
>>> "my silly sentence for examples.".upper()
'MY SILLY SENTENCE FOR EXAMPLES.'


# Importing the math module
>>> import math
>>> math.pow(2,4)  # <--Calling the pow() function from the math module.
16.0

コメント

Pythonのコメントは、文字列の一部ではない#で始まり、行の終わりで終わります。 他の多くのプログラミング言語と違い、Pythonは複数行コメントの記号をサポートしていません。 コメントブロックの各行は、#文字で始める必要があります。

コメントはインタプリターには無視されます。

# This is a single line comment.

x = "foo"  # This is an in-line comment.

# This is a multi-line
# comment block over multiple lines --
# these should be used sparingly.

ドキュメント文字列

関数本体の最初の文は、任意でドキュメント文字列にできます。これは、関数やオブジェクトの目的を簡潔にまとめたものです。 ドキュメント文字列は、コードブロックと同じレベルにインデントした三重引用符（"""）で宣言します。

# An example from PEP257 of a multi-line docstring
# reformatted to use Google style non-type hinted docstrings.
# Some additional details can be found in the Sphinx documentation:
# https://www.sphinx-doc.org/en/master/usage/extensions/napoleon.html#getting-started

def complex(real=0.0, imag=0.0):
    """Form a complex number.

    Keyword Arguments:
        real (float): The real part of the number (default 0.0)
        imag (float): The imaginary part of the number (default 0.0)
        
    """

    if imag == 0.0 and real == 0.0:
        return complex_zero

ドキュメント文字列は自動ドキュメントツールに読み取られ、関数・メソッド・クラス名に対して特別な属性.__doc__を呼び出すと返されます。 ドキュメントが必要な規模を問わず、どんなプログラムでも推奨されており、その規約はPEP257に示されています。

ドキュメント文字列は軽量な単体テストとしても機能し、PyTestやdoctestモジュールをインポートすることで読み取って実行できます。 テストとdoctestは、後のコンセプトで扱います。

# An example on a user-defined function using a Google style docstring. 
>>> def raise_to_power(number, power):
    """Raise a number to an arbitrary power.

    Parameters:
        number (int): The base number.
        power (int): The power to raise the base number to.
    
    Returns:
        int: The number raised to the specified power.
    
    Takes a number and raises it to the specified power, returning the result.

    """

    return number ** power
...

# Calling the .__doc__ attribute of the function and printing the result.
>>> print(raise_to_power.__doc__)
Raise a number to an arbitrary power.

Parameters:
    number (int): The base number.
    power (int): The power to raise the base number to.

Returns:
    int: The number raised to the specified power.

Takes a number and raises it to the specified power, returning the result.

...

# Printing the __doc__ attribute of the built-in type: str.
>>> print(str.__doc__)
str(object='') -> str
str(bytes_or_buffer[, encoding[, errors]]) -> str

Create a new string object from the given object. If encoding or
errors is specified, then the object must expose a data buffer
that will be decoded using the given encoding and error handler.
Otherwise, returns the result of object.__str__() (if defined)
or repr(object).
encoding defaults to 'utf-8'.
errors defaults to 'strict'.