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01-basic-syntax-values-and-strings.md

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01-basic-syntax-values-and-strings.md

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01. Pythonの基本構文・値・文字列

1. 学習対象

この単位では、Pythonのコードを読み始めるための最小限の基礎を扱う。

  • 変数
  • 数値型
  • 文字列
  • 真偽値
  • None
  • 基本演算
  • 型変換
  • f文字列
  • コメント
  • 標準出力の基本
  • スクリプト実行の基本

2. この単位で扱う論点

この単位の主な論点は次の通り。

  • Pythonでは変数宣言に型名を書かない
  • 値には型があり、type() で確認できる
  • 同じ変数名に別の型の値を再代入できる
  • 数値型には主に int と float がある
  • / と // は意味が異なる
  • 文字列は str 型の値として扱う
  • f文字列を使うと、値を文字列に埋め込める
  • True / False は bool 型の値となる
  • None は「値がない」ことを表す特別な値となる
  • print() は標準出力に値を表示する基本的な関数となる
  • コメントと docstring はコードを読む補助として使う
  • Pythonファイルはスクリプトとして実行できる

3. ファイル構成

この単位のファイル構成は次の通り。

src/01_basic_syntax_values_and_strings/
  main.py
  values_and_variables.py
  numbers_and_operations.py
  strings_and_output.py
  booleans_none_and_conversion.py
  comments_and_execution.py

各ファイルの役割は次の通り。

  • main.py
    • Unit 01 の実行入口
    • 各テーマ別ファイルの関数を順番に呼び出す
  • values_and_variables.py
    • 値、変数、動的型付けの基本を扱う
  • numbers_and_operations.py
    • 数値型、算術演算、数値変換を扱う
  • strings_and_output.py
    • 文字列、f文字列、標準出力を扱う
  • booleans_none_and_conversion.py
    • 真偽値、None、基本的な型変換を扱う
  • comments_and_execution.py
    • コメント、docstring、スクリプト実行の入口を扱う

4. 実行方法

リポジトリ直下で仮想環境を有効化してから実行する。

PowerShell の場合:

.venv\Scripts\Activate.ps1
python src/01_basic_syntax_values_and_strings/main.py

Git Bash の場合:

source .venv/Scripts/activate
python src/01_basic_syntax_values_and_strings/main.py

Ruff の確認は次のコマンドで行う。

python -m ruff check .
python -m ruff format --check .

必要に応じてフォーマットを実行する。

python -m ruff format .

5. コードを読む順番

次の順番で読むと、内容を追いやすい。

  1. main.py
  2. values_and_variables.py
  3. numbers_and_operations.py
  4. strings_and_output.py
  5. booleans_none_and_conversion.py
  6. comments_and_execution.py

最初に main.py を読むことで、この単位全体の実行順序を把握できる。
その後、各テーマ別ファイルを読んで、個別の文法や値の扱いを確認する。

6. 処理の流れ

Unit 01 全体の処理の流れは次の通り。

  1. main.py が実行される
  2. main() が呼び出される
  3. 表示用の見出しを出す
  4. 値と変数のサンプルを実行する
  5. 数値型と演算のサンプルを実行する
  6. 文字列と標準出力のサンプルを実行する
  7. 真偽値、None、型変換のサンプルを実行する
  8. コメントとスクリプト実行のサンプルを実行する
  9. 各ファイル内の assert により、軽い期待値確認を行う

7. 注目ポイント

7-1. Pythonは変数宣言に型名を書かない

Javaでは変数宣言時に型名を書くが、Pythonでは次のように値を代入する。

user_name = "Matsuoka"
years_of_experience = 2

ただし、型が存在しないわけではない。
値には型があり、type() で確認できる。

7-2. 動的型付けの感覚

Pythonでは同じ変数名に別の型の値を再代入できる。

value = "text"
value = 100

ただし、読みやすいコードでは、同じ変数名に意味の異なる値を入れ直しすぎない方がよい。

7-3. / と // の違い

Pythonでは / は通常の割り算で、結果は float になる。
// は切り捨て除算となる。

17 / 5   # 3.4
17 // 5  # 3

7-4. f文字列

f文字列は、文字列の中に値や式を埋め込むための基本的な書き方。

language = "Python"
unit_number = 1
print(f"Unit {unit_number}: {language}")

この書き方は今後も頻繁に使う。

7-5. None の扱い

None は「値がない」ことを表す特別な値。
None かどうかを確認するときは、基本的に is None を使う。

selected_book = None

if selected_book is None:
    print("未選択")

7-6. assert の位置づけ

この単位では、軽い確認として assert を使っている。
本格的なテストは Unit 12 で unittest として扱う。

8. 引っかかりやすい点

8-1. 変数に型がないわけではない

Pythonでは変数宣言に型を書かないが、値には型がある。
「変数に型を書く言語」ではなく、「値の型を実行時に扱う言語」として捉えると理解しやすい。

8-2. / の結果は整数とは限らない

10 / 2 のように割り切れる場合でも、結果は 5.0 のような float になる。
整数の商がほしい場合は // を使う。

8-3. 文字列と数値は + で直接連結できない

次のような書き方はエラーになる。

"Unit " + 1

この場合は f文字列を使う。

f"Unit {1}"

8-4. None 判定では is None を使う

== None でも動く場合はあるが、Pythonでは is None が定番の書き方となる。

8-5. print() の戻り値は表示内容ではない

print() は表示を行う関数であり、表示した文字列を戻り値として返すわけではない。
戻り値の考え方は、関数の単位で改めて扱う。

9. 確認観点

この単位を読んだ後、次の内容を確認する。

  • type() で値の型を確認できる
  • int、float、str、bool、NoneType の違いを大まかに説明できる
  • /、//、%、** の違いを読める
  • f文字列の基本形を読める
  • None が値の未設定や不在を表すことを理解できる
  • is None の形を読める
  • main.py から別ファイルの関数が呼び出される流れを追える
  • assert が軽い期待値確認として使われていることを理解できる