【lesson2】Pythonの基本(1) 演算子、フローコントロール

データ型

※単純型と複合型を区分せず(後ろのほうは複合型だけど)

boolean型(真偽値)
number型(数値)
    整数型(int)
    浮動(ふどう)小数点型(float)
    複素数(complex)
    ※8進数、10進数、16進数が存在している
String型(文字列)
    ※エスケープ：\を使う：'I\'m Hiroki' 'Hello\nworld'
    ※三重クォート："""
Byte型(バイト)
List型 (リスト)
Tuple型(タプル)
Range型(数値シーケンス)
set型(集合体)
dict型(マッピング、辞書)

演算子

Operation	Result	Full documentation
x + y	sum of x and y 足し算
x - y	difference of x and y 引き算
x * y	product of x and y 掛け算
x / y	quotient of x and y 割り算
x // y	floored quotient of x and y 割り算のあまりを省いたもの
x % y	remainder of x / y 割り算の余り
-x	x negated
+x	x unchanged
abs(x)	absolute value or magnitude of x	abs()
int(x)	x converted to integer	int()
float(x)	x converted to floating point	float()
complex(re, im)	a complex number with real part re, imaginary part im. im defaults to zero.	complex()
c.conjugate()	conjugate of the complex number c
divmod(x, y)	the pair (x // y, x % y)	divmod()
pow(x, y)	x to the power y	pow()
x ** y	x to the power y

たくさんありすぎで、覚えきれない。使うとき、その都度勉強すればいいと思う。
詳しくは下記を参照。

https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html

制御構文

分岐

if, elif, else

if [condition]:

    <do some thing>

elif [other condition]:

    <do some other things>

else:

    <do some thing>

※Pythonにはswitch...case...のような構文はない。

ループ

for

for [variable] in [scope]:

    <loop>

else:

    <end loop do this (if break from loop skip this)>

while

while [condition]:

    <loop>

else:

    <end loop do this (if break from loop skip this)>

例外処理(try, except, else, finally, raise)

try:
    [try to do sth]

[except [expression 1]:

    [exception1 process...]

[except [expression 2]:

    [exception2 process...]

....

[except [expression n]:

    [exception n process...]

[else: # if not in above expression else process...]

    [do process that are not listed above]

[finally: # finally it comes here

    [final process...]

例外取り扱いと関連するraiseというキーワードがある。raiseは例外を引き起こす。

raise NameError('except msg')

raise ValueError(1)

raiseのパラメターを省く場合、直近発生した例外を再び引き起こす。

with構文(with)

with expression [as target] [, expression [as target]]... :

    suite...

withはcontext managerを用いて、一連の操作を一つのブロックとして扱い、何かの処理の開始時と終了時に必須の処理を、自動的に実行する構文である。
即ち、with構文を用いると、withブロックが開始するときに自動的に初期化を行い、終了した際に、オブジェクトの終了処理が自動的に呼ばれます。
例えば、with構文を使ってファイル処理を行うと、わざわざファイルをcloseしなくて、自動的に行ってくれる。

wfp = open('filename.txt', 'w')

wfp.write('file operation without with statement.')

wfp.close() # ファイルを閉じないといけない

with open('filename.txt', 'w') as wfp:

    wfp.write('file operation with \'with\' statement.')

    wfp.write('when exit \'with\' block, file is automatically closed')

    # close処理を呼ばなくても、自動的に実行してくれる

またはTensorflowのプログラミングでwith構文を使うと自動的に初期化と終了処理を行ってくれる。

import tensorflow as tf

with tf.Session(): #with構文で自動的に初期化と終了処理を行う

    input1 = tf.constant([12.0, 1.0, 1.0, 1.0])

    input2 = tf.constant([2.0, 2.0, 2.0, 2.0])

    output = tf.add(input1, input2)

    result = output.eval()

    print("result: ", result)

関数の定義

def構文を用いて、関数を定義する。

def add(x, y):

    return (x + y)

Pythonは再帰関数をサポートしている。再帰関数を用いて、階乗を計算する例：

def factorial(x):

    if x < 0:

        return 0 #err: cannot calculate factorial of negative number

    elif x==0:

        return 1

    else:

        return x * factorial(x-1)

factorial(5)

120

引数のデフォルト値

関数を定義するとき、デフォルト値を定義することができる。引数の値を指定していない場合はデフォルト値を使う。

def test_function_3(arg1, arg2 = "default value"):

    pass

可変長引数

関数定義時に引数名に*か**をつけると可変長引数となり、呼び出し時に任意の数の引数を指定することができる。
*は複数のtuple引数
**は複数のキーワード引数
tuple引数

def func1(*arg):

    for i in arg:

        print("arg=",i)

func1(1,3,4,65,5)

1,3,4,65,5

キーワード引数(辞書として受け取る)

def func2(**kwarg):

    for i in kwarg.keys():

        print("key=",i,"value=",kwarg[i])

func2(name='lhw',age=52,email="a@b.c")

key= name value= lhw

key= age value= 52

key= email value= a@b.c

クラスの定義

class Person:

    def __init__(self, name, age, nation):

        self.name = name

        self.age = age

        self.nation = nation

    
    def greet(self):

        return("Hello, my name is %s!" % self.name)

    def get_name(self):

        return self.name

    def get_nation(self):

        return self.nation

ll=Person(name="lhw",age=51,nation="Chinese")

print(ll.greet())

print(ll.get_name())

Hello, my name is lhw!
lhw

クラス定義の継承

上記Personクラスを継承するように、中国人を定義する。

class Chinese(Person):

    def __init__(self, name, age):

        super().__init__(name, age, "Chinese")

    def greet(self):

        return("Ni Hao!!")

変数の種類、フローのコントロール、関数、クラスの定義を一通りわかったら、言語そのものの勉強は終わったと思う(笑)。これからはBuild-in関数や、必要なモデルの機能と各フレームワーク(例えばTensorflow)を勉強すればOK。
　勉強しやすく、手軽にプログラミングできるのはメリットであるが、Pythonという言語は、俺のようなc/c++の人間から見ると、まったくメリットの少ない言語だと思っている。Computer Science/Engineering専攻以外の人間はパソコンを使って科学計算や事務処理など軽くプログラミングするには最適だと思う。
　なぜならば、まずはコンパイルではなく、インタープリタ方式はPythonの最大の弱点だと思う。MLなどの場合、本格的な計算/トレーニングが必要な場合、何週間も実行した挙句、最後に「構文が間違っている」というエラーが出てきたら、最悪だよね(もちろん文法をチェックしてくれるツール、visual studio codeとかがあるけど)。
　また、変数の型が改めて(明示的に)定義しないのも、とても不便だと思う。これも間違いやすく頭痛の種。
　最後に、ブロックはインデントにより決まる(関数やクラスを定義するとき)ことは全くの理解不能。確かにソースコードはちゃんとインデントを使って分かりやすく書いたほうがよくて、この良い習慣を守ったら、ついでにブロックも定義できたのが便利は便利だけど、「｛、｝」や「begin、end]など使うとそんなに面倒か！？と思われるくらいだね。
　ただし、Tensorflowをはじめ、いろんなフレームワークはPythonを使っていて、しかも、たくさんのモデルが開発され、機能が豊富というメリットあり、勉強する価値があると思う(c/c++は開発すれば同じく機能の拡充できるけどね)。
　Pythonとよく似ているコンパイル方式の言語を開発できればいいけどなぁ。
※参考：https://docs.python.org/3/reference/compound_stmts.html