Pythonの開発環境構築と基礎

2019年12月23日

今回は、 PythonのインストールとHello World表示のような基本、簡単なプログラムの実装を学習します。

導入

教育に必要なツール類をインストールします。
今回は、Python本体とデバッグ等を行うVSCode（IDE、統合開発環境）をインストールします。

Pythonのインストール

まずはPython本体をインストールします。
下記サイトからインストール媒体をダウンロードし、インストールを実行します。

[blogcard url=”https://www.python.org/downloads/windows/”]

最新の安定版は、3.8.1（2019.12.22現在）です。
インストール時に注意事項が1点だけあります。
以下のサイトにも書いてあるように、

[blogcard url=”https://www.javadrive.jp/python/install/index3.html”]

以下に注意する必要があります。

インストーラにて”Add Python PATH”の設定
インストール後にPythonユーティリティが収容されているディレクトリへのパス追加

1.が抜けてしまうと、pythonコマンドを起動できません。
2.が抜けてしまうと、pythonのパッケージインストーラ”pip”を起動できません。pipは、機能拡張用の追加モジュールをインストールするために使用します。

VSCodeのインストールと環境設定

次に、VSCodeをインストールします。
媒体は、以下からダウンロードします。

[blogcard url=”https://code.visualstudio.com/download”]

インストーラは、User Installer、System Installer、.zip の3種類ありますが、どれでも大丈夫です。
参考までに、.zipは解凍するだけで使用できるようになります。

次に環境設定です。
VSCodeを起動し、画面左のアイコン群から”Extentions”を選択して日本語化パッケージとPythonデバッガを導入します。

上図の黄色枠線部分が”Extentions”で、追加パッケージを検索導入する機能ボタンです。
”Extentions” ボタン押下後、上図赤枠の検索ボックスに、”japan”と入力すると、日本語化パッケージが検索表示されますので、インストールを実行します。

次に、Pythonデバッガです。
先ほどと同様に、検索ボックスに”python”と入力すると、Pythonデバッガが表示されますので、インストールします。
デバッガが何種類か検索されると思いますが、Microsoft社製を選択しておきましょう。

Pythonの基本

ここでは、Pythonプログラミングに必要な基本的な知識を学習します。
学習内容は、以下となります。

HelloWorld
分岐制御（if文）
繰り返し（Loop）
配列
ファイル操作

Pythonの特徴は、以下の通りです。

インタプリタ言語である
デフォルトの文字コードは、UTF-8
同じ数のインデントが1つのブロックと認識される
コメントの開始は、”#”
変数宣言に型は不要（すべてvarriant型）
インデントなしの命令が、main関数となるイメージ

HelloWorld

まずは、HelloWorldです。
インタプリタですので、以下のようにコマンドラインからでもソース入力、実行ができます。

C:\Python>python -V
Python 3.8.0

C:\Python>python
Python 3.8.0 (tags/v3.8.0:fa919fd, Oct 14 2019, 19:37:50) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print("Hello World!")
Hello World!
>>> exit()

7行目に、”print(“Hello World!”)”を入力し、8行目でコンソールに出力されています。

分岐、繰り返し

下記サンプルコードを使います。

print("hello world!")

hairetsu = [1, 2, 3, 4, 5]
hairetsu.append(10)
print(hairetsu)

for i in hairetsu:
    if (i%2)==0 :
        print(i)

1行目　先ほどの”hello world!”
3行目　配列への値設定
4行目　配列への値追加
5行目　配列の値表示
7行目　配列からの値取得Loop
8行目　配列から取得した値（i）の剰余から偶数判定
9行目　偶数時にコンソール表示

VSCodeで表示すると、以下のようになり、画面下のデバッグコンソールに出力結果が表示されます。

VSCodeでのコード入力は、以下のように行います。

ファイルメニューから”新規作成”を選択してCtrl+Sを押下
拡張子を.pyで保存
コード入力
F5キー押下し、その後Enterキー押下

応用編

実業務でよく使う以下の機能を学習します。

ディクショナリ
クラス
例外
継承

メモリー付き電卓を例に、学習していきましょう。
今回作成するプログラムをクラス図で表現すると、以下のようになります。

クラスMemoryには、メモリー関連の機能を実装しておきます。
クラスCalculatorは、計算関連の機能（calcメソッドのみ）を実装します。
計算機能としては、加算（+）と減算（-）のみとします。
ソースコードは、以下のようになります。

class Memory():
    memoryval=int(0)
    def Mplus(self,val):
        self.memoryval+=int(val)
    def Mminus(self,val):
        self.memoryval-=int(val)
    def Mclear(self):
        self.memoryval=int(0)
    def Mr(self):
        return self.memoryval

class Calculator(Memory):
    value = 0
    command = { '+':0 ,'-':1 ,'=':2 ,'m+':3 ,'m-':4 ,'mc':5 ,'mr':6 ,'ac':7 ,'c':7 }
    com=-1

    def __init__(self):
        pass
    def calc(self,val):
        if val.isdigit():       # 数字入力
            if self.com==0:     # 直前に+入力
                self.value+=int(val)
            elif self.com==1:   # 直前に-入力
                self.value-=int(val)
            else:               # 直前も数字入力
                self.value = int(val)
        else:
            try:
                self.com = self.command[val]    # コマンド引当
                if self.com==2:     # =入力
                    return self.value
                elif self.com==3:   # m+入力
                    self.Mplus(self.value)
                elif self.com==4:   # m-入力
                    self.Mminus(self.value)
                elif self.com==5:   # mc入力
                    self.Mclear()
                elif self.com==6:   # mr入力
                    return self.Mr()
                elif self.com==7:   # ac、c入力
                    self.value=int(0)
            except:
                print("コマンド引当失敗")

calc = Calculator()
while True:
    value = input().strip()
    if value=='q':
        print("おしまい。")
        break
    answer=calc.calc(value)
    if answer != None:
        print("answer=" ,answer)

メイン処理

45行目以降がメイン処理になります。
以下のような処理をしています。

45行目　　　電卓インスタンスを作成し、
47行目　　　キー入力待ち、
48～50行目　’q’入力でプログラム終了
51行目　　　’q’以外のキー入力時は Calculatorクラスの計算メソッド（calc）を呼び出し
52～53行目　計算メソッドに戻り値があれば画面表示を行います

メモリークラス

1行目から10行目までは、Memoryクラスです。
電卓のキーM+、M-、MC、MRの4種類の機能を実現します。

2行目　メモリーされる変数です。値0で初期化しています。
3行目　M+（メモリへの加算）のメソッドです。
5行目　M-（メモリへの減算）のメソッドです。
7行目　MC（メモリ内容のクリア）のメソッドです。
9行目　MR（メモリ内容の読み出し）のメソッドです。

電卓クラス

12行目から42行目までがCalculatorクラス（電卓本体）になります。
ここでは、ディクショナリとコンストラクタ、例外を使っています。
解説しましょう。

14行目　キー入力をコマンド（0～7までの数字）に置き換えるディクショナリです。
17行目　コンストラクタです。ただし、処理は何もしません（pass）。
19～43行目　計算メソッド（calc）
20～26行目　数字入力時の処理
29行目　ディクショナリの引き当て処理です。
30～41行目　コマンド対応の処理です。
43行目　コマンド引当失敗による例外をキャッチしメッセージを表示します。

まとめ

今回は、 Pythonのインストールから簡単なプログラムの実装までを学習しました。
また、VSCodeを導入とプログラミング作業も簡単に解説しました。

Pythonは提供ライブラリが多く、言語的にもシンプルで覚えやすいので、知っておくと実業務では役に立ちます。

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