pf-1. Python，Google Colaboratory

pf-1. Python， Google Colaboratory （Python 入門，Google Colaboratory を使用） （全８回） URL: https://www.kkaneko.jp/pro/pf/index.html 金子邦彦 1

• https://www.kkaneko.jp/pro/pf/index.html

８回の計画 1 2 3 4 5 6 7 8 Python，Google Colaboratory 式，変数 条件分岐 リストと繰り返し 式の抽象化と関数 計算誤差 関数呼び出し，スコープ メソッド，クラス，コンストラクタ，継承 2

1-1. プログラミング 3

プログラム • コンピュータは，プログラムで動く • プログラムを設計，制作することはクリエイティ ブである 4

① さまざまなアプリ • アプリでは，プログラムが動いている Web ブラウザ ワープロ （マイクロソフト・ワード） 5

② コンピュータを細かくコントロール 人工知能のプログラム （Python 言語） ニューラルネットワークを 作成している 6

③ コンピュータどうしがつながるときも プログラムが必要 プログラム プログラム ネットワーク 利用者 コンピュータ 利用者 利用者 サーバ（サービスを提供する ITシステム） プログラム プログラム 7

プログラミング (programming) • コンピュータは，プログラムで動く • プログラミングは，プログラムを設計，製作する こと • 何らかの作業を，コンピュータで実行させるため に行う Python プログラムの ソースコード プログラムの 実行結果 8

ソースコード (source code) • プログラムを，何らかのプログラミング言語で書 いたもの • 「ソフトウエアの人間も読み書き，編集設計図」 ということも． • できる import picamera camera = picamera.PiCamera() camera.capture("1.jpg") exit() Raspberry Pi で，カメラを使って 撮影し，画像を保存するプログラムの ソースコード（Python 言語） 9

プログラムが役に立つ理由 ① プログラム次第で，様々な処理が可能． ② プログラムは，コンピュータでの様々な処理を自 動化する ③ プログラムのソースコードは，作業記録としても 使うことができる．いつでも再現できる． ④ プログラム中の値などを変えて再実行も簡単 10

1-2. Python, Google Colabotarory 11

Python • プログラミング言語 • 「入門者に学習しやすい」とされる • 多数の拡張機能（外部プログラムのインポートに よる） 12

Python の主なキーワード • print 表示 • type 型名（クラス名）の取得 • if, else 条件分岐 • for, while 繰り返し • def 関数定義 • return 関数の評価値 • class クラス定義 • __init__ オブジェクトの生成（コンストラクタ） • self クラス定義内で自オブジェクトへアクセス • vars オブジェクトの属性名と値 • super 親クラス（スーパークラス） 13

Python プログラムの実行 ① ソースコードをファイルに保存し，python コマ ンドで実行 python コマンドで実行． 実行時にファイル名を指定． ソースコードを ファイルに保存 • Python のインストール必要 https://www.python.org • Windows では，python コマンドで実行 • 終了は exit() 14

• https://www.python.org

Python プログラムの実行 ② Python コンソールを使用．Python プログラム を入れるたびに結果が得られる（対話的実行と言っ たりする）． 実行 結果 実行 結果 python コマンド • Python のインストール必要 https://www.python.org • Windows では，python コマンドで実行 • 終了は exit() Jupyter QtConsole • インストール必要 https://www.kkaneko.jp/tools/win /tools.html#python • 「jupyter qtconsole」で起動 15

• https://www.python.org
• https://www.kkaneko.jp/tools/win

Python プログラムの実行 ③ Python ソースコードの編集，実行機能を持った アプリを利用 実行ボタン 編集画面 実行結果 PyScripter の画面 16

Python プログラムの実行 ④ Python のノートブックを使用．Python プログ ラムを，コードセルの中に入れておく．コードセル 内のプログラムは，編集，実行可能． Python プログラム Python プログラム 実行結果 Python プログラム 17

まとめ Python プログラムの実行にはさまざまな方法が ある ① ソースコードをファイルに保存し，python コマン ドで実行 ② Python コンソールを使用．Python プログラムを入 れるたびに結果が得られる（対話的実行と言ったりす る）． ③ Python ソースコードの編集，実行機能を持ったア プリを利用 ④ Python のノートブックを使用．Python プログラム を，コードセルの中に入れておく．コードセル内のプ ログラムは，編集，実行可能． 18

Google Colaboratory URL: https://colab.research.google.com/ • オンラインで動く • Python のノートブックの機能を持つ • Python や種々の機能がインストール済み • 利用には，Google アカウントが必要 19

• https://colab.research.google.com/

Google Colaboratory の主な機能 • ノートブックの新規作成，編集，保存，公開 （Google Drive との連携による） • 公開により，第三者がノートブックをダウンロード し，編集や実行なども可能 • Python プログラム（コードセル内）の編集，実行 • 「!pip」や「%cd」などのシステム操作のためのコ マンド（コードセル内）の編集，実行 • ファイルのアップロード，ダウンロード • ドキュメントの編集（図，リンク，添付ファイルを 含めることができる） 20

Google Colaboratory の全体画面 メニュー メニュー （目次，検索と置換， 変数，ファイル） コードセル，テキストセル の追加 コードセル， テキストセルの 並び Web ブラウザの画面 21

Google Colaboratory のノートブック コードセル，テキストセルの２種類 • コードセル： Python プログラム，コマンド，実 行結果 • テキストセル：説明文，図 テキストセル コードセル テキストセル コードセル 22

コードセルと，プログラム実行 コードセルで， Python プログラムやコマンドの編集，実行ができる． 実行結果はコードセル内に残る 実行ボタン 2を3へ 編集前 編集後 実行ボタンと 実行結果 23

Google Colaboratory でのファイルのアップ ロード ドラッグ＆ド ロップでアップ ロードできる ファイル ファイルのアップロード 24

Google Colaboratory でうまく実行できない 場合 混雑しているときなどは、実行が止まり、再開しな い場合もある 【その対処】 次で、アクティブなセッションの停止を行い、その 後最初から実行をやり直す • メニューで「ランタイム」，「セッションの管 理」と操作する． • アクティブなセッションの一覧が表示されるので， 「終了」をクリックして，すべてのアクティブな セッションを終了する． 25

Google Colabotaroy と Google アカウント 【Google アカウントでのログインが必要】 • ノートブックの新規作成，編集，保存，公開 • Python プログラムの編集，実行 • システム操作のコマンドの実行 • ファイルのアップロード，ダウンロード 【Google アカウントでのログインが不要】 • 他の人が公開しているノートブックの閲覧のみ 26

Google アカウント • Google アカウントは、Google のオンラインサー ビス等の利用のときに使うアカウント ID, パスワード （ID, パスワードは自分で決める） • Google Colaboratory も利用 27

Google アカウントの新規取得 次の①，②の方法などで，Google アカウントの取 得ができる ① Google Colaboratoryの使用中に 「Google へのログインが必要」と表示されたとき 「ログイン」，「アカウントを作成」と操作 ② Google アカウント作成のページを開く • https://accounts.google.com/SignUp 28

• https://accounts.google.com/SignUp

Google アカウントの新規取得 次の情報を登録する 氏名 自分が希望するメールアドレス ＜ユーザー名＞@gmail.com パスワード， 電話番号は 80-1234-5678 90-1234-5670 のように入れる （先頭の 0 無し） 電話番号 生年月日，性別 29

演習 資料：31 ～ 36 【トピックス】 • Google Colaboratory • コードセルの作成 • Python プログラムの実行 30

① Google Colaboratory のWebページを開く https://colab.research.google.com 31

• https://colab.research.google.com/

② 「ファイル」で，「ノートブックを新規作成」を選ぶ ③ Google アカウントでのログインが求められたときはログ インする 32

④ コードセルの新規作成 メニューの「+ コード」 をクリック ⑤ コードセルに Python プログラムを入れる x = 100 33

⑥ コードセルの新規作成 メニューの「+ コード」 をクリック ⑦ コードセルに Python プログラムを入れる if (x > 20): print("big") else: print("small") if (age <= 12) の直後に「:」 else の直後に「:」 （どちらも，コロン） 字下げ． （ここでは，半角の空白を 2つ） 34

⑧ コードセルの新規作成 メニューの「+ コード」 をクリック ⑨ コードセルに Python プログラムを入れる s=0 for i in [1, 2, 3, 4, 5]: s=s+i print(s) for i in [1, 2, 3, 4, 5] の直後に「:」 字下げ． （ここでは，半角の空白を 2つ） 35

⑩ コードセルを上から順に実行し，結果を確認 コードセルの実行ボタン をクリック コードセルの実行ボタン をクリック コードセルの実行ボタン をクリック 36

まとめ Google Colaboratory ノートブック • テキストセル，コードセルの並び • コードセルは，Python プログラムと実行結果 37

Python 関連ページ • Python まとめページ https://www.kkaneko.jp/tools/man/python.html • Python プログラミングの基本 Python Tutor, VisuAlgo, Code Combat を使用 https://www.kkaneko.jp/pro/po/index.html • Python プログラム例 https://www.kkaneko.jp/pro/python/index.html • 人工知能の実行（Google Colaboratory を使用） https://www.kkaneko.jp/ai/ni/index.html • 人工知能の実行（Python を使用）（Windows 上） https://www.kkaneko.jp/ai/deepim/index.html 38

• https://www.kkaneko.jp/tools/man/python.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/po/index.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/python/index.html
• https://www.kkaneko.jp/ai/ni/index.html
• https://www.kkaneko.jp/ai/deepim/index.html