Pythonを使ってみよう †
- 概要
- シンプルで習得がしやすいオブジェクト指向言語
- データ解析、機械学習
- 環境
- Vagrant ローカル開発環境 (CentOS 6.7)
Python 3 インストール †
- CentOS 6 標準では Python 2 がインストールされているため pyenv を利用して Python 3 をインストール
$ wget https://dl.fedoraproject.org/pub/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm
$ sudo rpm -Uvh epel-release-6-8.noarch.rpm
$ sudo yum -y install ansible
$ ansible --version
ansible 2.3.0.0
$ sudo yum -y install git
$ sudo yum install patch
$ vi playbook.yml
---
- hosts: localhost
connection: local
sudo: yes
vars:
- python_version: 3.5.2
tasks:
- name: disable iptables
service: name=iptables state=stopped enabled=no
- name: install libselinux-python
yum: name=libselinux-python state=latest
- name: remove localtime
file: path=/etc/localtime state=absent
- name: change timezone
file: src=/usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo dest=/etc/localtime state=link force=yes mode=0644
- name: change locale
lineinfile: >-
dest=/etc/sysconfig/i18n
state=present
regexp=^LANG=
line='LANG="ja_JP.UTF-8"'
- name: install dependencies
yum: name={{item}} state=present
with_items:
- gcc
- openssl
- openssl-devel
- rpm-build
- gcc-c++
- bzip2
- bzip2-devel
- libtool
- zlib
- zlib-devel
- httpd-devel
- openssl-devel
- curl-devel
- ncurses-devel
- gdbm-devel
- readline
- readline-devel
- sqlite
- sqlite-devel
- libyaml-devel
- libffi-devel
- bison
- name: check pyenv installed
command: test -x /home/vagrant/.pyenv
register: pyenv_present
ignore_errors: yes
become: no
- name: git clone pyenv
git: repo=https://github.com/yyuu/pyenv.git dest=/home/vagrant/.pyenv
when: pyenv_present.rc != 0
become: no
- name: check pyvirtual installed
command: test -x /home/vagrant/.pyenv/plugins/pyenv-virtualenv
register: pyvirtual_present
ignore_errors: yes
become: no
- name: git clone pyenv-virtual
git: repo=https://github.com/yyuu/pyenv-virtualenv.git dest=/home/vagrant/.pyenv/plugins/pyenv-virtualenv
when: pyvirtual_present != 0
become: no
- name: update pyenv
command: git pull --rebase chdir=/home/vagrant/.pyenv
become: no
- name: update pyenv-virtualenv
command: git pull --rebase chdir=/home/vagrant/.pyenv/plugins/pyenv-virtualenv
become: no
- name: check python installed
shell: /bin/bash -lc "pyenv versions | grep {{python_version}}"
register: python_installed
ignore_errors: yes
become: no
- name: install python
shell: /bin/bash -lc "pyenv install {{python_version}} && pyenv rehash && pyenv global {{python_version}}"
when: python_installed.rc != 0
become: no
$ ansible-playbook playbook.yml
- ※ エラーとなるため下記を手動で実施 (to be automated)
$ vi .bashrc
export PYENV_ROOT="${HOME}/.pyenv"
if [ -d "${PYENV_ROOT}" ]; then
export PATH=${PYENV_ROOT}/bin:$PATH
eval "$(pyenv init -)"
fi
$ source ~/.bashrc
$ ansible-playbook playbook.yml
$ python -V
Python 3.5.2
$ pwd
/home/vagrant/python3_lessons
はじめてのPythonプログラム †
$ python
Python 3.5.2 (default, May 20 2017, 02:46:30)
[GCC 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-18)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> 3 + 2
5
>>> exit()
# coding: utf-8
print("Hello World")
$ python myapp.py
Hello World
# coding: utf-8
"""
Comment
Comment
Comment
"""
# Comment
print("Hello World")
- Python 2 と Python 3 の違い
- Python 2 では print に括弧は不要だが Python 3 では必須
- Python 2 では日本語コメントを記載する場合に # coding: utf-8 を明記したが Python 3 では必須ではない
定数について †
- 値を再代入できない
- Python では言語仕様として定数はサポートされていない
- 変数名を全て大文字にすると慣習的に定数とみなすことが多いので値の変更は避ける
ADMIN_EMAIL = "yuji@example.com"
データの演算について †
y = 4
# y = y + 12
y += 12
print(y) # 16
print(True and False) # False
print(True or False) # True
print(not True) # False
文字列に値を埋め込んでみよう †
name = "yuji"
score = 52.8
print("name: %s, score: %f" % (name, score))
$ python myapp.py
name: yuji, score: 52.800000
name = "yuji"
score = 52.8
print("name: %-10s, score: %10.2f" % (name, score))
$ python myapp.py
name: yuji , score: 52.80
name = "yuji"
score = 52.8
print("name: {0}, score: {1}".format(name, score))
$ python myapp.py
name: yuji, score: 52.8
name = "yuji"
score = 52.8
print("name: {0:>10s}, score: {1:<10.2f}".format(name, score))
$ python myapp.py
name: yuji, score: 52.80
ifで条件分岐をしてみよう †
- ユーザーからの入力を受け付けて if 文で条件分岐 ※ ユーザー入力は文字列が返るので数値に変換が必要
score = int(input("score ? "))
if score > 80:
print("Great!")
elif score > 60:
print("Good!")
else:
print("so so ...")
$ python myapp.py
score ? 90
Great!
score = int(input("score ? "))
print("Great!" if score > 80 else "so so ...")
- ※ Python ではインデントに半角スペース4つを利用
関数の返り値を使ってみよう †
def say_hi():
return "hi"
print("hello") # return 後の記述のため処理されない
msg = say_hi()
print(msg)
$ python myapp.py
hi
- pass の利用 ※ 返り値は None という特殊な値
def say_hi():
pass
msg = say_hi()
print(msg)
$ python myapp.py
None
変数のスコープを理解しよう †
- ローカル変数: 関数内で定義された変数
- グローバル変数: 関数の外で定義された変数
- 関数内でグローバル変数を書き換える方法 (明示的にグローバル変数を定義)
msg = "hello" # グローバル変数
def say_hi():
global msg
msg = "hello global"
print(msg)
say_hi()
print(msg)
クラス変数を使ってみよう †
class User:
# クラス変数
count = 0
def __init__(self, name):
User.count += 1
self.name = name
print(User.count) # 0
tom = User("tom")
bob = User("bob")
print(User.count) # 2
print(tom.count) # 2
$ python myapp.py
0
2
2
メソッドを使ってみよう †
- メソッド: クラスに定義した関数
- コンストラクタもメソッドの一つ
class User:
count = 0
def __init__(self, name):
User.count += 1
self.name = name
# インスタンスメソッド
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self.name))
# クラスメソッド
@classmethod
def show_info(cls):
print("{0} instances".format(cls.count))
tom = User("tom")
bob = User("bob")
tom.say_hi()
bob.say_hi()
User.show_info()
$ python myapp.py
hi tom
hi bob
2 instances
アクセス制限をしてみよう †
- Python では public や private 等のアクセス修飾子はなく慣習的な記法が存在する
- クラス外からアクセスを禁止したい場合には慣習的に変数名の先頭にアンダースコア「_」を付ける
class User:
def __init__(self, name):
self._name = name
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self._name))
tom = User("tom")
print(tom._name)
tom.say_hi()
$ python myapp.py
tom
hi tom
- 更に厳密に制限したい場合には変数名の先頭にアンダースコアを2つ「__」付ける
class User:
def __init__(self, name):
self.__name = name
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self.__name))
tom = User("tom")
print(tom._name)
# print(tom._User__name) # 左記だとアクセス可能という抜け道あり
tom.say_hi()
$ python myapp.py
Traceback (most recent call last):
File "myapp.py", line 18, in <module>
print(tom._name)
AttributeError: 'User' object has no attribute '_name'
クラスを継承してみよう †
- クラスの継承 (User -> AdminUser)
class User:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self.name))
class AdminUser(User):
def __init__(self, name, age):
super().__init__(name)
self.age = age
def say_hello(self):
print("hello {0} ({1})".format(self.name, self.age))
bob = AdminUser("bob", 23)
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
$ python myapp.py
bob
hi bob
hello bob (23)
class User:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self.name))
class AdminUser(User):
def __init__(self, name, age):
super().__init__(name)
self.age = age
def say_hello(self):
print("hello {0} ({1})".format(self.name, self.age))
# override
def say_hi(self):
print("[admin] hi {0}".format(self.name))
bob = AdminUser("bob", 23)
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
$ python myapp.py
bob
[admin] hi bob
hello bob (23)
クラスの多重継承をしてみよう †
- Python では親クラスを複数持つことが可能
- Class A, B を継承した Class C を作成
class A:
def say_a(self):
print("A!")
class B:
def say_b(self):
print("B!")
class C(A, B):
pass
c = C()
c.say_a()
c.say_b()
$ python myapp.py
A!
B!
- 親クラスに同名のメソッドが存在する場合は先に継承した親クラスのメソッドが実行される
class A:
def say_a(self):
print("A!")
def say_hi(self):
print("hi! from A!")
class B:
def say_b(self):
print("B!")
def say_hi(self):
print("hi! from B!")
class C(B, A):
pass
c = C()
c.say_hi()
$ python myapp.py
hi! from B!
モジュールでファイル分割してみよう †
- モジュール: ファイルを分割するための仕組み
- user.py を作成し User 関連のコードを分割
class User:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self.name))
class AdminUser(User):
def __init__(self, name, age):
super().__init__(name)
self.age = age
def say_hello(self):
print("hello {0} ({1})".format(self.name, self.age))
def say_hi(self):
print("[admin] hi {0}".format(self.name))
print("hello")
- myapp.py にて user.py をインポート ※ import で読み込んだ瞬間に user.py が実行されるので注意
import user
bob = user.AdminUser("bob", 23)
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
$ python myapp.py
hello
bob
[admin] hi bob
hello bob (23)
- モジュールから指定したクラスや関数のみを import することも可能
- myapp.py (AdminUser, User クラスを個別にインポート)
from user import AdminUser, User
bob = AdminUser("bob", 23)
tom = User("tom")
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
class User:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hi(self):
print("hi {0}".format(self.name))
class AdminUser(User):
def __init__(self, name, age):
super().__init__(name)
self.age = age
def say_hello(self):
print("hello {0} ({1})".format(self.name, self.age))
def say_hi(self):
print("[admin] hi {0}".format(self.name))
# print("hello")
$ python myapp.py
bob
[admin] hi bob
hello bob (23)
パッケージでモジュールを管理しよう †
- パッケージ: モジュールをフォルダにまとめたもの
- パッケージを Python で認識させるにはフォルダの中に特殊なファイル "__init__.py" が必要
- ディレクトリ構造 (mypackage 配下に user.py を移動)
/home/vagrant/python3_lessons
|--myapp.py
|--mypackage
| |--__init__.py
| |--user.py
import mypackage.user
bob = mypackage.user.AdminUser("bob", 23)
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
$ python myapp.py
bob
[admin] hi bob
hello bob (23)
import mypackage.user as mymodule
bob = mymodule.AdminUser("bob", 23)
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
- myapp.py (AdminUser のみインポート)
from mypackage.user import AdminUser
bob = AdminUser("bob", 23)
print(bob.name)
bob.say_hi()
bob.say_hello()
例外処理をしてみよう †
- myapp.py (Python 標準の例外を処理)
def div(a, b):
try:
print(a / b)
except ZeroDivisionError:
print("not by zero!")
else:
print("no exception!")
finally:
print("-- end --")
div(10, 3)
div(10, 0)
$ python myapp.py
3.3333333333333335
no exception!
-- end --
not by zero!
-- end --
- myapp.py (Exception クラスを継承して独自の例外を処理)
class MyException(Exception):
pass
def div(a, b):
try:
if (b < 0):
raise MyException("not minus")
print(a / b)
except ZeroDivisionError:
print("not by zero!")
except MyException as e:
print(e)
else:
print("no exception!")
finally:
print("-- end --")
div(10, -3)
$ python myapp.py
not minus
-- end --
リスト型を使ってみよう †
- for 文で enumerate を利用して何番目の要素かも取り出すことが可能
scores = [40, 50]
# print(scores[0]) # 40
# scores[0] = 45
# print(len(scores)) # 2
# scores.append(100)
# print(scores)
# for score in scores:
# print(score)
for i, score in enumerate(scores):
print("{0}: {1}".format(i, score))
$ python myapp.py
0: 40
1: 50
タプルを使ってみよう †
- タプル
- 順序性を保持した値の集合
- 異なる型の値を保持可能
- 値の変更が不可
# items = (50, "apple", 32.5)
# print(items[1])
# items[1] = "pen" # エラー発生
print(list((1, 3, 5)))
print(tuple([1, 3, 5]))
$ python myapp.py
[1, 3, 5]
(1, 3, 5)
スライスで要素を切り出してみよう †
- スライス: 部分的なリストを作る機能
- リスト型に対するスライスの使用
scores = [40, 50, 70, 90, 60]
print(scores[1:4]) # 50, 70, 90
print(scores[:2]) # 40, 50
print(scores[3:]) # 90, 60
print(scores[-3:]) # 70, 90, 60
$ python myapp.py
[50, 70, 90]
[40, 50]
[90, 60]
[70, 90, 60]
s = "hello"
print(s[1:4])
$ python myapp.py
ell
集合型を使ってみよう †
# a = set([5, 4, 8, 5])
a = {5, 3, 8, 5}
print(a)
print(5 in a) # True
a.add(2)
a.remove(3)
print(a)
print(len(a))
$ python myapp.py
{8, 3, 5}
True
{8, 2, 5}
3
a = {1, 3, 5, 8}
b = {3, 5, 8, 9}
print(a | b)
print(a & b)
print(a - b)
$ python myapp.py
{1, 3, 5, 8, 9}
{8, 3, 5}
{1}
辞書型を使ってみよう †
sales = {"tanaka": 200, "sato": 400}
print(sales["tanaka"])
sales["tanaka"] = 300
sales["kobayashi"] = 500
del(sales["sato"])
print(sales)
$ python myapp.py
200
{'kobayashi': 500, 'tanaka': 300}
sales = {"tanaka": 200, "sato": 400}
for key, value in sales.items():
print("{0}: {1}".format(key, value))
$ python myapp.py
sato: 400
tanaka: 200
イテレータを理解しよう †
- イテレータ: 次の要素を返すデータの集合
- リストからイテレータへの変換
scores = [40, 50, 70, 90, 60]
it = iter(scores)
print(next(it))
print(next(it))
print("hello")
print(next(it))
$ python myapp.py
40
50
hello
70
- 以下の for 文では内部的にイテレータに変換して処理されている
for score in scores:
print(score)
- リストからの変換ではない独自のイテレータ作成
- ジェネレータ
- イテレータを作る関数
- next() が呼ばれた時に初めて次の要素を探しにいく仕様のため無限の要素を扱うことも可能
def get_infinite(): # ジェネレータ
i = 0
while True:
yield i * 2
i += 1
g = get_infinite()
print(next(g))
print(next(g))
print(next(g))
$ python myapp.py
0
2
4
map、lambdaを使ってみよう †
- map
- イテレータの関数を加工するもの
- 第1引数に関数、第2引数にイテレータを指定
- ジェネレータを返す
def triple(n):
return n * 3
print(list(map(triple, [1, 2, 3])))
$ python myapp.py
[3, 6, 9]
print(list(map(lambda n: n * 3, [1, 2, 3])))
$ python myapp.py
[3, 6, 9]
filterで要素を抽出しよう †
- filter
- 条件に合致したものを抽出してくれる関数
- 第1引数が関数、第2引数がイテレータ
def is_even(n):
return n % 2 == 0
print(list(filter(is_even, range(10))))
$ python myapp.py
[0, 2, 4, 6, 8]
print(list(filter(lambda n: n % 2 == 0, range(10))))
$ python myapp.py
[0, 2, 4, 6, 8]
内包表記を使ってみよう †
- 内包表記
- リストやジェネレータを生成したり加工する際に書くための記法
- 0〜9 のリストを作成し1つずつ要素を取り出して表示
print([i for i in range(10)])
$ python myapp.py
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print([i * 3 for i in range(10)])
$ python myapp.py
[0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27]
print([i * 3 for i in range(10) if i % 2 == 0])
$ python myapp.py
[0, 6, 12, 18, 24]
print(i * 3 for i in range(10) if i % 2 == 0) # ジェネレータ
print({i * 3 for i in range(10) if i % 2 == 0}) # 集合型
$ python myapp.py
<generator object <genexpr> at 0x7ff29cb74bf8>
{0, 24, 18, 12, 6}