po-8. クラス，メソッド，オブジェクト生成

po-8. クラス，メソッ ド，オブジェクト生成 トピックス： クラス，class，コンストラクタ， メソッド，self URL: https://www.kkaneko.jp/pro/po/index.html （Python プログラミングの基本） 金子邦彦 1

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

全体まとめ クラス Ball オブジェクト 半径 1，場所（8, 10） 色 blue クラス定義のプログラム オブジェクト オブジェクト生成のプログラム 半径 3，場所（2, 4） 色 green メソッドアクセスのプログラム 2

全体まとめ • クラスは，同じ種類のオブジェクトの集まりと考 えることができる オブジェクト オブジェクト クラス Ball 半径 1，場所（8, 10） 半径 3，場所（2, 4） 色 green 色 blue • メソッド定義内で，そのメソッドが所属するクラ スで定義された属性やメソッドにアクセスすると きは self ＋「.」 3

アウトライン 8-1 8-2 8-3 8-4 項目 復習 クラスとオブジェクト クラス定義，class，オブジェクト生 成 メソッドアクセス，属性アクセス， self 演習 4

オブジェクトとメソッド hero.moveDown() Python プログラム hero オブジェクト moveDown() メソッド 間を「.」で区切っている • メソッド: オブジェクトに属する操作や処理． • メソッド呼び出しでは，引数を指定することがある．引数 （ひきすう）は，メソッドに渡す値のこと Hero.attack("fence", 36, 26) 5

代入 • 代入：プログラムで，「x = 100」のように書く と，x の値が 100 に変化する x = 100 プログラム 実行結果 6

Python プログラムの書き方 Python プログラムの例 x = 100 a = x + 200 enermy1 = hero.findNearestEnemy() hero.attack(enemy1) • 代入：オブジェクト名 ＋ 「=」 ＋ 式または値またはメソッド呼び出し • メソッドアクセス：オブジェクト名 ＋ 「.」 ＋ メソッド名 ＋「()」 （引数を付けることも） Python プログラムでは，その他にも，属性アクセス，関数 呼び出し，制御，「*」, 「+」などの演算子，コマンド， 定義など 7

Python Tutor の起動 ① ウェブブラウザを起動する ② Python Tutor を使いたいので，次の URL を開く http://www.pythontutor.com/ ③ 「Python」をクリック ⇒ 編集画面が開く 8

• http://www.pythontutor.com/

Python Tutor でのプログラム実行手順 (1)「Visualize Execution」をク リックして実行画面に切り替える (2)「Last」をクリック． (4)「Edit this code」をク (3) 実行結果を確認する． 9 リックして編集画面に戻る

Python Tutor 使用上の注意点① • 実行画面で，次のような赤の表示が出ることがある → 無視してよい 過去の文法ミスに関する確認表示 邪魔なときは「Close」 10

Python Tutor 使用上の注意点② 「please wait ... executing」のとき，１０秒ほど待つ． → 混雑しているときは， 「Server Busy・・・」 というメッセージが出ることがある． 混雑している．少し（数秒から数十秒）待つと自 動で表示が変わる（変わらない場合には，操作を もう一度行ってみる） 11

ステップ実行 • ステップ実行により，プログラム実行の流れをビ ジュアルに観察 12

8-1. クラスとオブジェクト 13

クラスとオブジェクト クラスは，同じ種類のオブジェクトの集まりと考え ることができる 人間 学生 学生でもあり人間でもある 人間だが，学生ではない 14

同じクラスの2つのオブジェクト 半径 1，場所（8, 10） 色 blue 半径 3，場所（2, 4） 色 green 15

クラス Ball オブジェクト 半径 1，場所（8, 10） 色 blue • ２つのオブジェクトともに， 同じクラス Ball と考えることができる • オブジェクトは属性を持つ． 半径，場所，色などの属性 オブジェクト 半径 3，場所（2, 4） 色 green 16

8-2. クラス定義，class，オブ ジェクト生成 17

クラス定義の例 クラス名: Ball メソッド: __init__, printout 属性: x, y, r, color ※ __init__ は，オブジェクト生成のためのメソッド 18

クラス定義の例 クラス名: Ball メソッド: __init__ メソッド: printout このクラス定義を使用した，オブジェクトの生成 a 8 10 1 "red" b 2 x 4 y 3 r "green" color Python プログラム 19

メソッドアクセス Python プログラム aやb オブジェクト printout() メソッド 間を「.」で区切っている 20

演習 資料：22 ～ 27 【トピックス】 • クラス定義 • class • オブジェクト生成 • メソッドアクセス 21

① Python Tutor のエディタで次のプログラムを入 れる クラス定義，オブジェクト生成，メソッドアクセス クラス定義 オブジェクト生成 メソッドアクセス 字下げも正確に 22

② 実行し，結果を確認する メソッド printout による表示 オブジェクト a, b 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 23

③「First」をクリックして，プログラム実行を 先頭に戻す 24

④「Step 1 of 23」と表示されているので， 全部で，ステップ数は 23 あることが分かる （ステップ数と，プログラムの行数は違うもの） 25

⑤ 先頭に戻したので ・すべてのオブジェクトは消えている ・赤い矢印は，先頭に戻っている 26

⑥ ステップ実行したいので，「Next」をクリック しながら，矢印の動きを確認しなさい． ※「Next」ボタンを何度か押し，それ以上進めな くなったら終了 あとで使うので，プログラムを消さずに残しておくこと ジャンプしている 実行が進むと， オブジェクトが更新される 27

まとめ • クラス定義では，クラス名の指定と，メソッド定 義を行う． • キーワード class クラス def 定義 __init__ オブジェクト生成のためのメソッド 28

8-3. メソッドアクセス，属性 アクセス，self 29

メソッドと属性 • メソッドや属性は，クラスに属する • メソッド定義内のプログラムは，そのメソッドが 所属するクラスの属性やメソッドへのアクセス権 がある 30

self による属性アクセス，メソッドアクセス • メソッド定義内で，そのメソッドが所属するクラ スで定義された属性やメソッドにアクセスすると きは self ＋「.」 • メソッド外では「オブジェクト名」 + 「.」 31

演習 資料：33 ～ 35 【トピックス】 • self によるアクセス 32

class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.printout() b.printout() 変更前 class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) def dist(self): メソッド dist return self.x + self.y の定義 a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.printout() b.printout() print(a.dist()) メソッドアクセス 変更後 33

① Python Tutor のエディタで次のプログラムを追加 メソッド定義内の属性アクセス メソッド外のメソッドアクセス 34

② 実行し，結果を確認する． あとで使うので，プログラムを消さずに残しておくこと 表示が増える 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 35

8-4. 演習 36

メソッド • 上下左右の移動を考える • オブジェクトの属性 x, y を増減 • そのためのメソッド move を定義 y 左 x が減る 上 y が増える 右 x が増える 下 y が減る x 37

class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) def dist(self): return self.x + self.y a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.printout() b.printout() print(a.dist()) 変更前 class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) def dist(self): return self.x + self.y def move(self, xx, yy): メソッド move self.x = self.x + xx; の定義 self.y = self.y + yy; a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.move(5, 5) メソッドアクセス b.move(10, 10) a.printout() b.printout() print(a.dist()) 変更後 38

演習 資料：40 ～ 43 【トピックス】 • メソッド定義 • メソッドアクセス 39

① Python Tutor のエディタで次のプログラムを入 れる オブジェクトを移動するメソッド move 40

② 実行し，結果を確認する 表示が変わる 値が変わる 値が変わる 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 41

演習問題 • 右に動かすためのメソッド right を定義 • 左に動かすためのメソッド left を定義 • right を使って，オブジェクト a を右に 5 動かす • Left を使って，オブジェクト b を左に 10 動かす 42

演習問題の解答例 右に移動するメソッド right, 左に移動するメソッド left 43

実行し，結果を確認してみる 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 44

上や下に動かすためのメソッドを、 メソッド left, right を参考に作ってみなさい。 45

全体まとめ クラス Ball オブジェクト 半径 1，場所（8, 10） 色 blue クラス定義のプログラム オブジェクト オブジェクト生成のプログラム 半径 3，場所（2, 4） 色 green メソッドアクセスのプログラム 46

全体まとめ • クラスは，同じ種類のオブジェクトの集まりと考 えることができる オブジェクト オブジェクト クラス Ball 半径 1，場所（8, 10） 半径 3，場所（2, 4） 色 green 色 blue • メソッド定義内で，そのメソッドが所属するクラ スで定義された属性やメソッドにアクセスすると きは self ＋「.」 47

関連ページ • Python まとめページ https://www.kkaneko.jp/tools/man/python.html • Python プログラミングを学ぶ Python Tutor, VisuAlgo, Code Combat を使用 https://www.kkaneko.jp/cc/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/pro/ni/index.html • 人工知能の実行（Python を使用）（Windows 上） https://www.kkaneko.jp/pro/deepim/index.html 48

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

資料中のソースコード 8-2 class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.printout() b.printout() 49

資料中のソースコード 8-3 class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) def dist(self): return self.x + self.y a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.printout() b.printout() print(a.dist()) 50

資料中のソースコード 8-4 class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) def dist(self): return self.x + self.y def move(self, xx, yy): self.x = self.x + xx; self.y = self.y + yy; a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.move(5, 5) b.move(10, 10) a.printout() b.printout() print(a.dist()) 51

資料中のソースコード 8-4 class Ball: def __init__(self, x, y, r, color): self.x = x self.y = y self.r = r self.color = color def printout(self): print(self.x, self.y, self.r, self.color) def dist(self): return self.x + self.y def move(self, xx, yy): self.x = self.x + xx; self.y = self.y + yy; def right(self, xx): self.move(xx, 0) def left(self, xx): self.move(-xx, 0) a = Ball(8, 10, 1, "blue") b = Ball(2, 4, 3, "green") a.move(5, 5) b.move(10, 10) a.right(5) b.left(10) a.printout() b.printout() print(a.dist()) 52