cs-10. Python プログラミングの基本

cs-10. Python プログラミングの基 本 （コンピューターサイエンス） URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html 金子邦彦 1

• https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html

オブジェクト，変数，メソッド，代入，変数 • オブジェクト：コンピュータでの操作や処理の対象と なるもののこと • 変数：名前の付いたオブジェクトには，変数，関数な どがある（「変数」は，数学の変数とは違う意味） • 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) • 代入：「=」を使用．オブジェクトの値が変化する b = a + 100 2

条件分岐，繰り返し（ループ） • 条件分岐 x > 20 のときのみ print("big") が実行される x ≦ 20 のときのみ print("small") が実行される • 繰り返し（ループ） 足し算の 5回繰り返し（0 + 1, 1 + 2, 3 + 3, 6 + 4, 10 + 5） 同じ結果 15 が得られる 3

アウトライン 10-1 10-2 10-3 10-4 項目 復習 オブジェクトとメソッド，引数，代入 データの種類 制御 コードコンバット（Code Combat）の紹 介 4

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 • 「ソフトウエアの設計図」ということも． 人間も読み書き，編集できる • 複数のプログラミング言語を使うことも 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 5

プログラミング • コンピュータによりさまざまな問題を解くとき，プ ログラミングが役立つ （例）現在の日時，最大公約数，平方根，三角 関数など • コンピュータを使うからといって，計算が完璧に正 確というわけではない • さまざまなプログラミング言語がある．用途や状況 に応じて使い分ける • 「１つを知っていれば，どの言語も大体似ているの 6 で，応用が利く」という考え方もある

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 7

10-1. オブジェクトとメソッド，引数， 代入 8

オブジェクト • オブジェクト：コンピュータでの操作や処理の対 象となるもののこと • 名前の付いたオブジェクトには，変数，関数，モ ジュールなどがある． 9

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) 10

オブジェクトとメソッド オブジェクトが動く 実行画面 オブジェクトとメソッド （Python プログラム） 11

オブジェクトが動く 実行画面 オブジェクトとメソッド （Python プログラム） 12

メソッドの引数 オブジェクトが動く 実行画面 オブジェクトとメソッド （Python プログラム） 引数がある場合もあれば， ない場合もある． 13

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 14

メソッドアクセス，代入 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， 15 定義など

10-2．データの種類 16

Python の主なデータの種類 データの種類 データ型名 Python プログラムでの書き方 整数 int 10 Decimal import decimal decimal.Decimal(10) 浮動小数 float 1.23 文字列 str "Hello, World\n" true/false bool True 日時 datetime.datetime import datetime as dt dt.datetime(2022, 12, 1, 1, 23, 45) リスト List [1, 2, 3] レンジ range range(1, 4) 辞書 dict {1: "orange", 2: "apple", 3: "apple"} numpy 配列 numpy.ndarray import numpy as np np.array([1, 2, 3]) 17

演習 資料：19 ～ 22 【トピックス】 • データの種類 • 変数 18

変数 ① Python Tutor のエディタで次のプログラムを入れ る． 整数を使ってみる． 変数 x の値を 100 に変化させる． 次のように「x = 100」を入れる． 19

② 実行し，結果を確認する 「x 100」となっている． 「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 20

変数 ③ Python Tutor のエディタで次のプログラムを入れ る． 今度は、文字列を使ってみる 21

④ 実行し，結果を確認する． 「s "Hello"」となっている． 「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 22

10-3. 制御 23

制御 • プログラムは，上から順に実行（逐次実行）が基 本である • 条件分岐では，「実行される部分」と「実行され ない部分」がある • 繰り返し（ループ）では，同じ部分が繰り返し実 行される 24

条件分岐 条件分岐では，「実行される部分」と「実行され ない部分」がある 実行結果 プログラム x > 20 のときのみ print("big") が実行される x ≦ 20 のときのみ print("small") が実行される 25

繰り返し（ループ） 繰り返し（ループ）では，同じ部分が繰り返し実 行される 実行結果 プログラム 足し算の 5回繰り返し 0 + 1, 1 + 2, 3 + 3, 6 + 4, 10 + 5 26

繰り返し（ループ） while True: hero.moveRight() hero.moveLeft() Python プログラム 同じ処理や操作を繰り返す これをマスターしておく． 他の多くのプログラミング言語でも応用がきく． 27

オブジェクト，変数，メソッド，代入，変数 • オブジェクト：コンピュータでの操作や処理の対象と なるもののこと • 変数：名前の付いたオブジェクトには，変数，関数な どがある（「変数」は，数学の変数とは違う意味） • 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) • 代入：「=」を使用．オブジェクトの値が変化する b = a + 100 28

条件分岐，繰り返し（ループ） • 条件分岐 x > 20 のときのみ print("big") が実行される x ≦ 20 のときのみ print("small") が実行される • 繰り返し（ループ） 足し算の 5回繰り返し（0 + 1, 1 + 2, 3 + 3, 6 + 4, 10 + 5） 同じ結果 15 が得られる 29

10-4. コードコンバット（Code Combat）の紹介 30

Python まとめ • オブジェクトとメソッド hero.moveDown() hero はオブジェクト moveDown() はメソッド • 文字列は「"」または「'」で囲む • メソッド呼び出しでは，引数を指定することがある hero.attack("fence", 36, 26) hero.attack(enemy1) • 変数と代入 x = "Door" • メソッドの結果を，変数に代入 enermy1 = hero.findNearestEnemy() • 繰り返し（ループ） while True: hero.moveRight() hero.moveLeft() 31

コードコンバット • コードコンバットは，Python プログラムの実習ができ るオンラインサービス • • • • • • オブジェクト メソッド 文字列 引数 変数と代入 繰り返し（ループ） プログラム実行結果 プログラム編集 がビジュアルに表示 の画面など される画面など 32

コードコンバットを使うには URL: https://codecombat.com • 各自で会員登録することもできる（メリット：課金アイテ ムを買うことができる．履歴が残る） ・メールアドレス ・パスワードは，コードコンバット専用の パスワードを自分で考える ・誕生日 • 課金のメッセージがでたら，注意深く対処する • この資料では，会員登録しないとして説明する • 最初のダンジョンのクリア：目安は１から３時間 33

• https://codecombat.com/

① Web ブラウザを使う • https://codecombat.com 「課金のメッセージ」などで心配なことが あるときは，無理に使い続けないこと 課金のメッセージの例 34

• https://codecombat.com/

② 「今すぐプレイ」をクリック • 「日本語」になっていない場合には，日本語に変える • アカウント登録やログインは行わないことにする 35

③ キースガードのダンジョンを選んでみる。 「ゲームスタート」をクリック 36

④ 「キースガードのダンジョン」の最初の ダンジョンを選ぶ 音声が出るので、このとき、各自で「音量」を調整 ゴール 課金なしで も ゴールに 行ける 最初のダンジョン 37

⑤ 「ゲームスタート」をクリック 38

⑥ 「Python（デフォルト）」を選び、「次 へ」をクリック 39

⑦ 使用可能なアイテムを選ぶ（ダブルク リック） 40

⑧「ゲームスタート」をクリック 41

⑨ 「レベルスタート」をクリック 42

ヒントを見たいときは、「ヒント」を クリック 43

メソッドの説明を見たいときは、「メソッ ド」の下のリストの中から、説明を見たい メソッドをクリック 44

⑩ 編集画面で、試しに、 「hero.moveDown()」と追加して、「実行」 をクリックしてみる 45

⑪ 「実行」で，キャラクタが動くので確認 する hero.moveRight() で右に動き、hero.moveDown() で 下に動く 46

迷ったら，「ミッション（目標）」や 「ヒント」を確認する • プログラミングの練習だけでなく，ゲーム要素 （パズル）もある．楽しんで解く． • ヒントや説明が，英語で表示される場合がある （日本語版が無いときは英語表示） 47

⑫「目標：成功！」になるまで、編集画面を 書き換えて、「実行」を繰り返す。 • 「目標：成功！」になったら「完了」をクリック 48

⑬ 完了の確認．「続ける」をクリック 49

ダンジョンのゴールを目指す • 赤い旗をたどり，ダンジョンのゴールを目指す • 有料のダンジョンもある．支払いをしない場合は， 有料のダンジョンは選べない 赤い旗をたどる 青い旗は有料のことも 50

⑭ ダンジョンの出口を目指す 51

オブジェクト，変数，メソッド，代入，変数 • オブジェクト：コンピュータでの操作や処理の対象と なるもののこと • 変数：名前の付いたオブジェクトには，変数，関数な どがある（「変数」は，数学の変数とは違う意味） • 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) • 代入：「=」を使用．オブジェクトの値が変化する b = a + 100 52

条件分岐，繰り返し（ループ） • 条件分岐 x > 20 のときのみ print("big") が実行される x ≦ 20 のときのみ print("small") が実行される • 繰り返し（ループ） 足し算の 5回繰り返し（0 + 1, 1 + 2, 3 + 3, 6 + 4, 10 + 5） 同じ結果 15 が得られる 53