Lesson01 変数を使おう

1四則演算について

コンピュータは数字の処理は大変得意です。数字の処理について、基本的な四則演算について学びましょう。

四則演算で使うプログラミング記号

足し算、引き算、掛け算、割り算の4つを四則演算といいます。算数では、これらは＋，ー，×，÷　の記号を用いますが、一般的なプログラミング言語では、×、÷では別の記号を使います。

四則演算以外によく使う記号

四則演算以外に、プログラミングではよく使う記号があります。

加算、減算、乗算、除算、剰余、べき乗(るい乗)などは代表的な数字同士の演算です。このほかにもたくさんの演算があります。数学では「演算」とは計算することを指すことが多いのですが、プログラミングでは、演算はデータとデータとの間でなにかの操作をすることを指します。演算ごとに決まった記号があり、演算子といいます。例えば足し算の演算子は　+ です。剰余の演算子は % です。

REPLで四則演算で遊んでみよう

REPLは、Read-Eval-Print Loopの頭文字をとった機能で、電卓のようにPythonに順々で処理させるモードです。muのターミナルで実行できます。In [1]:のような[]の中の数字は命令の順番で、この番号はそれぞれのラズパイで異なります。

REPLでの入力

REPLでの入力

 1
 2

In [2]: 1+1*3
Out [2]: 4

REPLでの入力

 1
 2

In [3]: 1  > 2
Out [3]: False

REPLでの入力

 1
 2

In [4]: 1  == 2
Out [4]: False

数字の大小を比較する演算子

これらは真偽（しんぎ）を判定することに使われます。真偽とはコンピュータでよく使われますが、普段の生活ではつかいませんよね。
真　＝　正しいこと , True
偽　＝　まちがっていること , False
と覚えましょう。

例えば、Pythonに聞いてみましょう。1 は 2より大きい数字であるが、これは正しいかな？まちがっているかな？

False 、つまりPythonは、1は2より大きい
という式は間違っていると判定できました。
すごいですね！（えっすごくない？）

2変数について

変数はどんなプログラミング言語にもあり、プログラミングをする上で重要なものです。変数というデータをセットする入れ物を使ってプログラミングをします。

2.1　変数のセット（変数の代入）

数学では文字式で文字をつかいますが、この文字にあたるものをプログラミングでは、変数と言います。例えば
a = 3 というプログラムの式は、
a という変数を用意し、それに　3という値をセットすることを示します。

変数には数字だけでなく文字もセットできます。
ただし、数字のときと違って、
a = “あいうえお”
のように文字を “ と ” で囲みます。

よく変数は箱にたとえられます。a=3 という式は、a というラベルのついた箱の中身を 3 にすると言う意味になります。

変数に値をセットすることを代入と言います。数学と同じですね。ただし、変数が必ず左（これも数学とおなじで左辺といいます）にきます。
つまり

a = 1 は正しいPythonの代入の式ですが、
1 = a はPythonの代入の式としては間違っています。

2.2 変数同士の代入

次に変数に変数をセットするa=bは、bの箱の中身をaの箱の中に入れるという意味になります。右辺のbはこの代入によって影響を受けません。aという代入される変数に、bの値をセットします。

a = 1
b = 2
a = b

という3つの処理を考えましょう。最後の行で a は 2 で、b は 2 です。

2.3 変数の型

データには文字列など様々なデータがあり、データの種類を表す型というものがあります。演算は異なる型では行えないことが多々あります。

例えば、　1 + 1 は結果がすぐに　2 だとわかります。
また、
“吾輩は” + “ねこである”　の結果は　”吾輩はねこである”　とわかります。

つまり、＋という演算子は、数字同士では足し算を行い、文字列では文字列どうしを連結するという機能を持っています。

では、　1 + “吾輩”　はどんな結果になるでしょうか？これはPythonインタプリタも困ってしまいます。実はシンタックスエラーになります。

そこで、型を統一する必要があります。

文字列を整数に変更する場合：int (文字列)
整数を文字列に変更する場合：str (整数)

lesson_10.py

 1
 2
 3

a = 10
b = 20
print(a+b)

これは30が表示されます。

型が違う場合、例えば文字と数字は　+ つなげません。文字としてつなぐか、数字として足すのかPythonインタプリタが分からないからです。

 1
 2
 3

a = "10"
b = 20
print(a+b)

エラーになります。
… line 3, in
print(a+b)
TypeError: can only concatenate str (not “int”) to str

一方の型をそろえるとエラーは出ません。ここでは文字を数字にそろえましょう。型を変えることを「型をキャスト」すると言います。

 1
 2
 3
 4

a = "10"
a = int(a)
b = 20
print(a+b)

30 と表示されます。

2.4 変数のルール

変数は適当な文字や文字列を使うことができます。

例えば、価格であれば（英語で価格はprice） price やローマ字で kakaku でもよいです。
price と書いてあっても、これで１つの変数であり、数学のように　p * r * i * c * e を表すのではないことに注意してください。

変数は適当な文字や文字列を使うことができますが、次の制約があります

• 数字から始めることはできない。 a1 はいいが、　1aはダメ。
• 日本語は使わない　kakaku はいいが、価格 はダメ。　（注1）
• +や -　や　* や　 /　や　 %　などの記号は使えません。ただし、記号のなかでも_ は使えます。（アンダースコア、Shiftのとなりにあるキーです。）
• 次の言葉は予約語と行ってPythonでは特別な意味があり、使えません。
  • False
  • None
  • True
  • and
  • as
  • assert
  • async
  • await
  • break
  • class
  • continue
  • def
  • del
  • elif
  • else
  • except
  • finally
  • for
  • from
  • global
  • if
  • import
  • in
  • is
  • lambda
  • nonlocal
  • not
  • or
  • pass
  • raise
  • return
  • try
  • while
  • with
  • yield
• 変数には型があります。違う型同士は演算などができません。

注１）本当は日本語を変数にすることはできるのですが、m.PIMEでは使わないというルールにします。Pythonとしては利用は禁止していません。

3関数について

すでに第0回でまなびましたが、print は、文字を画面に表示する機能を持っていました
このようにプログラミングは、たくさんの命令を使って、コンピュータに仕事をさせます。この命令の単位を関数と言います。関数はPythonが用意したもの、Pythonのモジュールというものに含まれるもの、自分で自作したものの3つに大別されます。

3.1 関数とは

関数は、何か仕事をする箱で例えられることがあります。
例えば、文字数を教えてくれる機能は、文字の数を数える関数です。

これは何文字かな　　＝＞　文字の数を数える関数 ＝＞　8

箱に入れるものを　引数　とか　関数の入力といいます。
関数によって処理されたあと結果を　関数の戻り値、出力、関数の値などといいます。

文字数を数える関数はlen です。

ソースコード(lesson_20.py)

結果

関数の戻り値を変数にセットすることもできます。

 1
 2
 3

a = “寿限無寿限無五劫のすりきれ”
b= len(a)
print(b)

結果

print関数は値を返しません。画面に表示するだけです。画面に表示すること自体は戻り値ではありません。

 1
 2

a = print("あいうえお")
print(a) 

結果

 1
 2

あいうえお
None

printは画面に文字を表示します。文字を表示することは戻り値ではなく、値を出す過程でうまれる副産物と考えられます。これを「副作用」といいます。副作用が重要な関数もあります。

3.2 print関数とinput関数

先ほど、関数は値を返すと書きましたが、値を使うことはほとんどない関数があります。

それは文字を表示するprint 関数と　キーボードから文字や数字を受け取る input 関数です。
print は文字を画面に表示しますが、画面に文字を表示してもこれは戻り値ではありません。このような画面に表示したり、キーボードから値をうけとることは「副作用」といいます。関数の戻り値は使わず捨てることが多いけれどもその副作用をよく使う関数がprintやinput です。

print 関数の使い方

画面に文字を出力する関数printの使い方を学びましょう。
print 関数はPythonにあらかじめ組み込まれている関数です。

ソースコード

のような使い方をします。

input関数の使い方

input関数はキーボードからリターン（エンターとも言います）を押すまでの文字を受け取る関数です。

ソースコード

という使い方をします。

ソースコード

結果

のようにinput に引数を入れると、その引数を事前に表示します。

演習の時間

演習の解答はここからダウンロードできます。ダウンロードfile_download

演習１

次のように、キーボードから正方形の1辺の長さを入力し、その対角線の長さを計算するプログラムを書いてください。入力する数字は整数とします。対角線は一辺の1.414213…倍であるという知識を使いましょう。enshu_lessson01_01.pyというファイル名で保存してください。

期待される動作

演習2

三角形の高さと面積をコンピュータに与え、その情報から底辺の長さを求める次のように動作するプログラムを書いてください。ただし、入力する数字は整数のみとします。enshu_lessson01_02.pyというファイル名で保存してください。

期待される動作

演習3

中学3年生でPythonでプログラミングを学び始めたばかりの太郎君は、下記のような税抜き金額を入力すると 1.1 をかけて消費税を計算するプログラムを書き、実行しました。ところが、シンタックスエラーが表示されて動きませんでした。どこが間違っているか、指摘し修正してください。enshu_lessson01_03.pyというファイル名で保存してください。

 1
 2
 3
 4

zeinuki = input("税抜き金額を入力してください")
zeikomi = zeinuki * 1.1
print("消費税込み金額は")
print(zeikomi)
print("です")