## 第2章 Pythonの基本

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### 型と算術演算

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### 型
データの種類のことを「型」とよぶ

はじめから準備されている型「組み込み型」

| 型    | 型名(日本語表記)  | 値の例                         |
|:------|:------------|:-----------------------------------|
| int   | 整数型       | -1, 0, 1, 2, 10, 100               |
| float | 浮動小数点型 | 小数点を含む数　-0.12, 0.0, 0.5,2.34 |
| str   | 文字列型     | 'hello', 'こんにちは'               |
| bool  | 真偽値       | True, False                        |

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### type関数による型の確認
type(値) または type(変数名) で型を確認できる

```
type(10)
<class 'int'>      <--- 10はint型

type(0.5)
<class 'float'>　　<--- 0.5はfloat型 

type('こんにちは')
<class 'str'>　　　<--- 'こんにちは'はstr型

type(True)
<class 'bool'>　　 <--- Trueはbool型
```

```
a = 10          <--- 変数aに10を代入
type(a)
<class 'int'>　　<--- aの値はint型

b = 'こんにちは'　<--- 変数bに'こんにちは'を代入
type(b)
<class 'str'>　　<--- bの値はstr型
```

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### 算術演算

覚えるべき用語

![46](images/46.png)

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### 変数を含む算術演算
式に変数名が含まれる場合は、
変数に代入されている値が使用される

```
a = 10         <--- 変数aに10を代入
print(a + 3)   <--- 式a + 3の値を出力
13
```

(変数aの値)+3 が変数bに代入される
```
b = a + 3
```

(変数aの値)+3 が変数aに代入される  
つまりaの値が3増える
```
a = a + 3
```

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### 算術演算の短縮表現

![48](images/48.png)

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### 数値の型
プログラムコードへの記述のしかたで、型が異なる。
* 小数点を含まない → int型
* 小数点を含む → float型

```
type(0)
<class 'int'>     <--- 0と言う表記はint型

type(0.0)
<class 'float'>　　<--- 0.0と言う表記はfloat型
```
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### 演算と数値の型
* int型どうしの加算・減算・乗算 → int型
* int型どうしの除算 → float型
* float型を含む演算 → float型

```
type(3 + 2)
<class 'int'>   <--- int型どうしを加算，減算，乗算した結果はint型

type(3 -2)
<class 'int'>

type(3 * 2)
<class 'int'>

type(3 / 2)
<class 'float'>  <--- int型どうしを除算した結果はfloat型

type(4 / 2)
<class 'float'>  <--- 割り切れる場合でもfloat型
```

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### 数値の型変換
int型 → float型
変数aは float 型になる
```
a = float(100)
100.0
```

float 型 → int 型
変数aは int 型になる小数点以下は切り捨て
```
a = int(9.6)
9
```

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### 文字列とリストの扱い

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### 文字列の扱い
+演算子による文字列の連結
```
a = 'AAA' + 'BBB'
AAABBB
```

```
a = 'AAA'
b = 'BBB'
c = a + b
AAABBB
```

*演算子による連結の繰り返し
```
a = 'ABC' * 3 
ABCABCABC
```

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### 数値→文字列の変換
数値を文字列のようには扱えない
```
× a = 500 + '円' 
```

str(数値)で文字列に変換する
```
〇 a = str(500) + '円' 
```

yearの値(int型)を文字列に変換してから連結
```
year = 2021
print(str(year) + '年')
2021年
```

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### 変数の値の埋め込み

数値を文字列に変換してから連結
```
price = 550
print('この商品は' + str(price) + '円です')
この商品は550円です
```
<div style="text-align: center;font-size: xx-large;">
↓
</div>

フォーマット文字列を使用して簡潔に記述できる 
```
price = 550
print(f'この商品は{price}円です')
この商品は550円です
```

f'文字列' とすると、文字列に含まれる {変数名} 部分が変数の値に置き換わる

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### フォーマット文字列の活用

フォーマット文字列

f'文字列' とすると、文字列に含まれる {変数名} 部分が変数の値に置き換わる  
<div style="text-align: center;font-size: xx-large;">
↓  
</div>
{変数名} 部分に式を入れることもできる

```
a = 5
b = 550
print(f'1つ{a}円です。{b}個で{a * b}円です')
1つ5円です。550個で2750円です
```

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### 文字列→数値の変換
文字列を数値のようには扱えない
```
a = '500'   <--- 文字列
b = a * 2   <--- bの値は'500500'になる
```
<div style="text-align: center;font-size: xx-large;">
↓  
</div>

int(文字列)で整数に変換する
```
a = '500'
b = int(a) * 2  <--- bの値は1000になる
```

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### len関数による文字列の長さの取得

len(文字列)  で文字列の長さ（文字数）を取得できる

```
len('Hello')
5
```

```
a = 'Python'
len(a)
6
```

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### 数値の指数表現

![59](images/59.png)

```
print(2.5e-4)
0.00025
```

```
print(2.5e4)
25000.0
```

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### リスト
リストを使って、複数の値をまとめて管理できる

```
a = [10, 20, 30, 40, 50]
```

リストに格納された要素には、インデックスを使ってアクセスする

```
print(a[0])   <--- 先頭の要素
10
```
```
print(a[1])   <--- 2番目の要素
20
```
```
print(a[4])   <--- 2番目の要素
50
```
※ インデックスは0から始まる

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### マイナスのインデックス

```
a = [10, 20, 30, 40, 50]
```

インデックスにマイナスの値も使える


```
print(a[-1])   <--- 末尾の要素
50
```
```
print(a[-2])   <--- 後ろから2番目の要素
40
```
```
print(a[-5])   <--- 後ろから5番目の要素
10
```

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### リスト内の値の変更
インデックスを指定して値を変更できる

```
a = [10, 20, 30, 40, 50]
print(a)      <--- リストの全要素を出力
[10, 20, 30, 40, 50]
```
```
a[0] = 99     <--- 先頭の要素を99に変更
print(a)
[99, 20, 30, 40, 50]
```
```
a[-1] = 'A'   <--- 文字列にもできる
print(a)
[99, 20, 30, 40, 'A']
```

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### リストの要素数の確認
len関数でリストの要素数を取得できる

```
a = [10, 20, 30, 40, 50]
len(a)
5
```

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### モジュールの利用

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#### モジュールの使用
* モジュールとは各種の機能を管理する単位
* 必要に応じてモジュールを読み込んでプログラムを作る  
 （「モジュールをインポートする」という）
```
import モジュール名
```

* mathモジュールをインポートすると、sin, cos などの関数を使用できるようになる
```
import math
```

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### mathモジュールに含まれる関数・定数

![66-1](images/66-1.png)

![66-2](images/66-2.png)

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### mathモジュールの利用
mathモジュールのインポート
```
import math
```

mathモジュールに含まれる関数の利用
```
math.関数名(引数)
```

```
import math          <--- mathモジュールをインポート
print(math.sqrt(2))  <--- sqrt関数で2の平方根を計算
1.4142135623730951
```

```
print(math.floor(12.345))  <--- floor関数で小数点以下を切り捨て
12
```

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### mathモジュールの利用
mathモジュールに含まれる定数の利用
```
math.定数名
```

```
import math
print(math.pi)
3.141592653589793
```

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### randomモジュールの利用
random モジュールに含まれる関数

| 関数          | 説明                       |
|:--------------|:--------------------------|
| random()      | 0以上1未満の浮動小数点を返す |
| randrange(x)  | 0から(x-1)までの整数を返す  |
| choice(x)     | listからランダムに1つ選んだ要素を返す |
| randint(a, b) | a以上b以下のランダム整数を返す |

```
import random
random.randint(1, 6)
3   <--- 実行のたびに異なる値が出力される
```

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### randomモジュールの利用

```
import random           <--- すでにrandomモジュールをインポートした後であれば記述は不要
janken = ["グー", "チョキ", "パー"]   <--- 3つの要素を持つリスト
random.choice(janken)   <--- リストjankenに含まれる要素からランダムに1つ選ぶ
グー                    <--- 毎回結果は異なる
```

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### モジュールに別名をつけて使う

```
import モジュール名 as 別名
```

```
import math as m      <--- mathモジュールの別名をmとする
print(m.pi)           <--- 別名を使って記述
3.141592653589793
```
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### ドキュメントを読む

Pythonの標準ライブラリのドキュメント

https://docs.python.org/ja/3/library/index.html

![72](images/72.png)

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### モジュールに含まれる関数を調べる

標準ライブラリ」のページ右上の「モジュール」のリンクから「math」を探してみよう。  
ブラウザの「検索」機能も使ってみよう（[Ctrl]+[F]）

https://docs.python.org/ja/3/library/math.html#module-math

![73](images/73.png)

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### 練習問題

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### 問題 1

以下の記述について、正しいものには○を、誤りのあるものには×をつけてください。

（1） 一度int型の値を代入した変数aに対して、後から文字列を代入することはできない。

（2） int型の値とfloat型の値を加算するときには、その前にint型の値をfloat型に型変換しておく必要がある。

（3） int型とfloat型の値を含む算術演算の結果はfloat型になる。

（4） a = int(3.8)と記述した場合、変数aの値は4になる。

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### 問題 1（解答）

以下の記述について、正しいものには○を、誤りのあるものには×をつけてください。

×（1） 一度int型の値を代入した変数aに対して、後から文字列を代入することはできない。

×（2） int型の値とfloat型の値を加算するときには、その前にint型の値をfloat型に型変換しておく必要がある。

〇（3） int型とfloat型の値を含む算術演算の結果はfloat型になる。

×（4） a = int(3.8)と記述した場合、変数aの値は4になる。  
>　　(3になる)

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### 問題 2

次の値を求める式を書いてください。

（1） 100を9で割った商

（2） 1000を7で割った余り

（3） 3の5乗

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### 問題 2 （解答）

次の値を求める式を書いてください。

（1） 100を9で割った商  
>        100 // 9  
（2） 1000を7で割った余り  
>        1000 % 7  
（3） 3の5乗  
>        3 ** 5

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### 問題 3
次の命令文を、加算代入（+=）、減算代入（-=）、乗算代入（*=）、除算代入（/=）、剰余代入（%=）の演算子を使って、短い表現に書き換えてください。

（1） a = a + 5

（2） b = b – 6

（3） c = c * a

（4） d = d / 3

（5） e = e % 2

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### 問題 3 （解答）
次の命令文を、加算代入（+=）、減算代入（-=）、乗算代入（*=）、除算代入（/=）、剰余代入（%=）の演算子を使って、短い表現に書き換えてください。

（1） a = a + 5
>        a += 5
（2） b = b – 6
>        b -= 6
（3） c = c * a
>        c *= a
（4） d = d / 3
>        d /= 3
（5） e = e % 2
>        e %= 2

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### 問題 4

次のプログラムコードを実行した後の変数aの値を答えてください

（1）
> a = 3  
> a *= 3

（2）
> b = 2  
> a = b * b

（3）
> a = int(1.9)

（4）	
>    x = 'XXX'  
>    y = 'YYY'  
>    a = x + y

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### 問題 4 （解答）
次のプログラムコードを実行した後の変数aの値を答えてください

（1）
> a = 3  
> a *= 3  
> 9

（2）
> b = 2  
> a = b * b  
> 4

（3）
> a = int(1.9)  
> 1

（4）	
> x = 'XXX'  
> y = 'YYY'  
> a = x + y  
> XXXYYY

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### 問題 5
「私は21歳です。」という文字列が出力されるように作成した次のプログラムコードは、実行するとエラーが発生します。適切に動作するように修正してください

```
age = 21
print('私は' + age + '歳です。')
```

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### 問題 5 （解答）

「私は21歳です。」という文字列が出力されるように作成した次のプログラムコードは、実行するとエラーが発生します。適切に動作するように修正してください

```
age = 21
print('私は' + age + '歳です。')
```

```
age = 21
print('私は' + str(age) + '歳です。')
```

フォーマット文字列を使う場合
```
age = 21
print(f'私は{age}歳です。')
```

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### 問題 6

mathモジュールを利用して、cos(120°)の値を求めてください

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### 問題 6 （解答）

mathモジュールを利用して、cos(120°)の値を求めてください。

```
import math
print(math.cos(math.radians(120)))
```

※ 別解
```
import math
print(math.cos(2 / 3 * math.pi))
```