第4回：モジュールの利用とリストの基礎¶

前回の内容（input()、f文字列、書式指定）は第3回を見直そう。

今日話すこと¶

モジュールを取りこんで使う（import）
math と random
リストで、データをまとめる
インデックスとスライス

前回の話を思い出そう¶

前回は BMI を、自分で式を書いて計算した。では、こういう計算はどうだろうか。

√2（平方根）、円周率 π、sin・cos
サイコロのように、毎回ちがう数を出す

計算のしかたから、自分で考えて書くのだろうか。よく使う機能は、すでに用意されている。これが モジュール である。

モジュールがあると何がうれしい？¶

ほかの人が作って、確かめた機能を、取りこんで使える
- 自分で一から書かなくてよい
- 自分で書くより、間違いが少ない
身近な例：スマホにアプリを入れると新しいことができる。関数電卓の √ や sin のボタン
Python には、最初からたくさんのモジュールがついている（標準ライブラリ）

import でモジュールを取りこむ¶

import モジュール名

ファイルの最初に書く
使うときは モジュール名.関数名(…)、モジュール名.定数名 のように、モジュール名と . をつける

math は、数学の計算をするモジュールである。

import math
print(math.sqrt(16))    # 平方根
print(math.pi)          # 円周率
print(math.floor(2.7))  # 切り捨て
print(math.ceil(2.1))   # 切り上げ

実行結果：

4.0
3.141592653589793
2
3

「math.」を忘れると¶

import しても、sqrt だけでは使えない。「どのモジュールの機能か」を math. で示す。

import math
print(sqrt(16))

NameError: name 'sqrt' is not defined

import を忘れても、エラーになる。

print(math.sqrt(16))

NameError: name 'math' is not defined. Did you forget to import 'math'?

NameError は「その名前は知らない」というエラーである。

演習4-1¶

次のコードを実行し、半径に 3 を入力しよう。エラーを読んで直し、期待どおりになるまで繰り返そう。

import math
r = float(input('半径：'))
print(f'面積は{pi * r ** 2:.2f}')

期待される実行結果：

半径：3
面積は28.27

もう一歩

円周（2 × π × 半径）も、小数第2位まで表示しよう。

ヒント

エラーメッセージの最後の行に、どの名前を「知らない」と言われたかが書いてある。
その名前は、どのモジュールに入っているだろうか。

random：毎回ちがう数を出す¶

random.randint(a, b) は、a 以上 b 以下 の整数を1つ、ランダムに選ぶ。実行するたびに結果が変わる。

身近な例：ゲームのサイコロ、くじ引き、シャッフル

import random
print(random.randint(1, 6))

実行結果の例（1〜6 のどれかになる）：

別名をつける・調べる¶

import モジュール名 as 別名 と書くと、短い名前で使える。

import math as m
print(m.pi)

実行結果：

3.141592653589793

どんな関数があるかは、Python 標準ライブラリのドキュメントで調べられる（「math」を探してみよう）。全部を覚える必要はない。必要なときに調べればよい。

演習4-2¶

サイコロを2つふって、出た目と合計を表示するプログラムを作ろう。何回か実行して、結果が変わることを確かめよう。

実行例：

2 と 3 で、合計5

もう一歩

import random as r と書いて、r. を使う形に書きかえよう。

ヒント

表示した目と合計が、きちんと合っているか確かめよう。
合わないときは、randint を何回使っているかを数えよう。

たくさんのデータを扱いたい¶

4人のテストの点数を扱いたいとする。

score1 = 70
score2 = 85
score3 = 90
score4 = 65

100人なら、変数を100個つくるのだろうか。「全員の点数」を、1つの名前で扱いたい。ひとまとまりにしたものが リスト である。

リストでデータをまとめる¶

[ ] の中に、カンマで区切って並べる。リストも変数に代入できる
中身の1つ1つを要素という。len(リスト) で要素の数がわかる
身近な例：音楽のプレイリスト、買い物リスト、出席簿

scores = [70, 85, 90, 65]
print(scores)
print(len(scores))

実行結果：

[70, 85, 90, 65]
4

len は文字列にも使える（len('Python') は 6）。

インデックスで要素を取り出す¶

リスト[番号] で要素を取り出す。この番号を インデックス という。

インデックスは 0 から始まる（先頭が 0）
マイナスは後ろから数える（-1 が最後）

scores = [ 70,  85,  90,  65]
インデックス  0    1    2    3
マイナス     -4   -3   -2   -1

print(scores[0])
print(scores[2])
print(scores[-1])

実行結果：

70
90
65

要素を変える・範囲の外¶

リスト[番号] = 値 で、その要素だけを変えられる。

scores = [70, 85, 90, 65]
scores[1] = 100
print(scores)

[70, 100, 90, 65]

要素が4つなら、インデックスは 0〜3 である。4 はない。

print(scores[4])

IndexError: list index out of range

演習4-3¶

次のプログラムの出力を予測してから、実行して確かめよう。

a = [10, 20, 30, 40, 50]
print(a[1])
print(a[-2])
a[0] = a[4] + 1
print(a)
print(len(a))

もう一歩

最後に print(a[5]) を足すと、どうなるだろうか。エラーを読もう。

ヒント

インデックスの表（0 から、マイナスは後ろから）を書いてから追おう。
len() が数えるのは何だったか。

スライスで一部分を取り出す¶

リスト[始め:終わり] で、一部分を新しいリストとして取り出す。

始めは含み、終わりは含まない
省略すると「先頭から」「最後まで」になる

a = [10, 20, 30, 40, 50]
print(a[1:3])   # 1番から、3番の手前まで
print(a[:2])    # 先頭から、2番の手前まで
print(a[2:])    # 2番から、最後まで
print(a[-2:])   # 後ろから2つ

実行結果：

[20, 30]
[10, 20]
[30, 40, 50]
[40, 50]

取り出す数は「終わり − 始め」になる（a[1:3] は2つ）。

演習4-4¶

次のプログラムの出力を予測してから、実行して確かめよう。

data = [5, 1, 8, 3, 6, 2]
print(data[1:4])
print(data[:3])
print(data[3:])
print(data[-2:])

もう一歩

len(data[1:5]) はいくつになるだろうか。予測してから確かめよう。

ヒント

まず、各要素の下にインデックスを書こう。
「終わり」の番号の要素は、含まれるだろうか。

演習4-5¶

曜日の番号（0＝月〜 6＝日）を入力すると、その曜日の最高気温を表示するプログラムを作ろう。次の2つのリストを使う。

days = ['月', '火', '水', '木', '金', '土', '日']
temps = [18, 21, 19, 23, 25, 22, 20]

実行例：

番号(0〜6)：2
水曜日の最高気温は19度

もう一歩

週末（土・日）の気温を、スライスで表示しよう。7 を入力すると、どうなるだろうか。

ヒント

input() の結果は、いつも文字列だった。インデックスに使えるのは、どの型か。
2つのリストで、同じ曜日は同じインデックスにある。

追加課題（時間があまった人向け・任意）¶

追加課題4-A¶

直角三角形の底辺と高さを入力すると、斜辺の長さを小数第2位まで表示するプログラムを作ろう。

斜辺＝ √(底辺² ＋高さ²)

実行例：

底辺：3
高さ：4
斜辺は5.00

ヒント

平方根は、math モジュールにある。

追加課題4-B¶

実行するたびに、大吉・中吉・小吉・吉・凶のどれか1つを表示する「おみくじ」を作ろう。

実行例：

小吉

ヒント

5つをリストにする。インデックスは 0〜4 である。
インデックスを、ランダムに選べばよい。

追加課題4-C¶

リスト data = [5, 3, 8, 1, 9, 2, 7] の、ちょうど真ん中の要素と、それより前の部分を表示しよう。要素の数が変わっても、そのまま動くように書く。

期待される実行結果：

1
[5, 3, 8]

ヒント

len() と // を使って、真ん中のインデックスを計算する。

まとめ¶

import でモジュールを取りこみ、「モジュール名.」をつけて使う
- math.sqrt()・math.pi、random.randint(a, b)
リスト：[ ] にカンマで並べて、ひとまとまりにする
インデックスは 0 から。-1 は最後。len() は要素の数
スライス [始め:終わり]：終わりは含まない

次回予告¶

次回は 条件分岐。「60点以上なら合格」のように、条件によって実行する処理を変える方法を学ぶ。

次回の授業冒頭に、今回の内容のミニテスト（WebClass）を行う。