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02-control-flow-and-comparisons.md

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02-control-flow-and-comparisons.md

File metadata and controls

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02. 条件分岐・繰り返し・比較

1. 学習対象

この単位では、Pythonの条件判定、繰り返し、比較の基本を扱う。

  • if / elif / else
  • for
  • while
  • break
  • continue
  • range
  • 比較演算子
  • 論理演算子
  • truthy / falsy
  • is と ==

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ではインデントでブロックを表す
  • elif は Java の else if に近い役割を持つ
  • for は反復可能な値から順番に要素を取り出す
  • range() は数値の連続を扱うときによく使う
  • while は条件が True の間だけ繰り返す
  • break はループを途中で終了する
  • continue は現在の回をスキップして次の回へ進む
  • 比較演算子は True または False を返す
  • and / or / not で条件を組み合わせられる
  • Pythonでは空文字、空リスト、0、None などが falsy になる
  • == は値の等しさ、is は同じオブジェクトかどうかを見る

3. ファイル構成

この単位のファイル構成は次の通り。

src/02_control_flow_and_comparisons/
  main.py
  conditionals.py
  loops_and_range.py
  break_continue_examples.py
  comparisons_and_logic.py
  truthy_falsy_and_identity.py

各ファイルの役割は次の通り。

  • main.py
    • Unit 02 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
  • conditionals.py
    • if / elif / else の基本を扱う
  • loops_and_range.py
    • for、while、range の基本を扱う
  • break_continue_examples.py
    • break と continue によるループ制御を扱う
  • comparisons_and_logic.py
    • 比較演算子と論理演算子を扱う
  • truthy_falsy_and_identity.py
    • truthy / falsy、is と == の違いを扱う

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/02_control_flow_and_comparisons/main.py

Git Bash の場合:

source .venv/Scripts/activate
python src/02_control_flow_and_comparisons/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. conditionals.py
  3. loops_and_range.py
  4. break_continue_examples.py
  5. comparisons_and_logic.py
  6. truthy_falsy_and_identity.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、条件分岐、繰り返し、比較の基本を確認する。

6. 処理の流れ

Unit 02 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. if / elif / else のサンプルを実行する
  5. for、while、range のサンプルを実行する
  6. break と continue のサンプルを実行する
  7. 比較演算子と論理演算子のサンプルを実行する
  8. truthy / falsy、is と == 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

この単位では、関数設計そのものを主題にはしていない。
各ファイルの run_...() 関数は、テーマ別サンプルをまとめて実行するための入口として使う。

7. 注目ポイント

7-1. if / elif / else は上から順に評価される

conditionals.py の describe_temperature() では、if / elif / else を使って気温を分類する。

if temperature >= 30:
    result = "hot"
elif temperature >= 20:
    result = "warm"
elif temperature >= 10:
    result = "cool"
else:
    result = "cold"

複数の条件に当てはまりそうな値でも、最初に True になった分岐だけが実行される。
たとえば 35 は temperature >= 30 に当てはまるため、その下の elif は評価されない。

7-2. Pythonではインデントがブロックを表す

Pythonでは {} ではなく、インデントで処理のまとまりを表す。
if、for、while の後にあるインデントされた行が、その制御構文の中身となる。

if has_ticket:
    print("チケットがあるため入場できる")

インデントがずれると、処理の所属先が変わったり、構文エラーになったりする。

7-3. range() の終了値は含まれない

loops_and_range.py では、range(1, 6) を使って 1 から 5 までを作る。

for number in range(1, 6):
    one_to_five.append(number)

range(start, stop) の stop は含まれない。
そのため、range(1, 6) の結果は [1, 2, 3, 4, 5] となる。

7-4. break と continue はループの流れを変える

break_continue_examples.py では、最初に見つかった偶数を記録した時点で break している。

for number in numbers:
    if number % 2 == 0:
        first_even = number
        break

break はループ全体を終了する。
一方で continue は、その回の残りの処理をスキップして次の回へ進む。

7-5. 比較演算子は真偽値を返す

comparisons_and_logic.py では、比較結果を変数に入れている。

is_adult = age >= minimum_age
is_not_thirty = age != 30

比較演算子の結果は True または False となる。
そのため、比較結果をそのまま if の条件として使うこともできる。

7-6. truthy / falsy はPythonでよく使う感覚

truthy_falsy_and_identity.py では、bool() を使って値の真偽値評価を確認する。

values = ["Python", "", [1, 2], [], 1, 0, None]

for value in values:
    print(f"value={value!r}, bool(value)={bool(value)}")

空文字、空リスト、0、None は falsy な値として扱われる。
そのため、if items: のように「要素があるか」を直接表す書き方がよく使われる。

7-7. == と is は目的が違う

truthy_falsy_and_identity.py では、同じ値を持つ別リストを比較している。

left = [1, 2, 3]
right = [1, 2, 3]
same_reference = left

left == right
left is right
left is same_reference

== は値として等しいかを比較する。
is は同じオブジェクトそのものを参照しているかを比較する。

8. 引っかかりやすい点

8-1. elif を使うべき場面で if を並べすぎない

複数条件から一つだけを選びたい場合は、if / elif / else が自然な形となる。
return で早期終了する書き方もあるが、最初の学習では分岐構造が見える形の方が読みやすい。

if temperature >= 30:
    result = "hot"
elif temperature >= 20:
    result = "warm"
else:
    result = "cold"

この単位では、elif の説明とコードの形が一致するようにしている。

8-2. range() の終了値を含むと勘違いしやすい

range(1, 6) は 1 から 6 までではなく、1 から 5 までとなる。
この「終了値を含まない」という考え方は、スライスにもつながる重要な感覚となる。

8-3. while は更新処理を忘れると無限ループになる

while count < 3: のような形では、ループ内で count を更新する必要がある。

while count < 3:
    counted_values.append(count)
    count += 1

count += 1 を忘れると、条件がずっと True のままになり、ループが終わらない。

8-4. continue の後ろの処理は実行されない

continue が実行されると、その回の残りの処理はスキップされる。
次の例では、負の値の場合は valid_scores.append(score) まで進まない。

for score in raw_scores:
    if score < 0:
        continue

    valid_scores.append(score)

8-5. truthy / falsy は便利だが、意味を読み取る必要がある

if items: は「items に要素があるか」を表す定番の書き方。
ただし、初見では items 自体が真偽値に見えないため、慣れるまでは読み取りに注意する。

if items:
    print("items には要素がある")

8-6. is を値の比較に使わない

is は同じオブジェクトを参照しているかを確認するための演算子。
通常の値の比較では == を使う。

left == right  # 値が等しいか
left is right  # 同じオブジェクトか

None との比較では、例外的に is None が定番の書き方となる。

9. 確認観点

この単位を読んだ後、次の内容を確認する。

  • if / elif / else の基本形を読める
  • Pythonではインデントでブロックを表すことを理解できる
  • for でリストや range() の値を順番に処理できることを読める
  • range() の終了値が含まれないことを理解できる
  • while の条件と更新処理の関係を読める
  • break と continue の違いを説明できる
  • 比較演算子の結果が True / False になることを理解できる
  • and / or / not の基本的な意味を読める
  • truthy / falsy の基本例を説明できる
  • == と is の違いを説明できる
  • None 判定では is None を使うことを理解できる