Python入門〜関数とライブラリ導入〜

 2018/11/04    Python    

このページではPython入門の総集編として、最後に関数とライブラリについて解説します。

実行から変数の作成についてはこちら→Python入門〜実行から変数(リスト型・辞書型)の作成まで

for文、if文についてはこちら→Python入門〜for文、if文を使って条件処理をする〜

関数

関数とは

関数とは何らかの入力を受け取ったら処理を行ってその結果を出力するものです。

メソッドという言い方をすることもあります。

関数への入力を引数、関数から出力される値のことを返り値と言います。

まず現実のようにお味噌汁を作る過程を考えてみましょう。

下の図のように材料みそ、お湯を用意し(実際には材料が少なすぎますが)味噌汁を作るマシンに材料を入れると味噌汁ができます。

これを関数に置き換えると、みそとお湯は引数(材料)で味噌汁を作るマシンが処理(調理)を行う関数、味噌汁が返り値(完成品)です。

今度はよりプログラミング的に考えてみましょう。

足し算をしたいとします。

下の図のように、変数a1(引数1)と変数a2(引数2)があります。これが足し算マシン(関数)の引数になります。足し算マシン(関数)は足し算を行ってその結果(返り値)を返します。

関数の作り方、使い方

Pythonの関数は以下のように書きます。

def 関数名(引数):
   処理を書く
   return 戻り値

関数の処理からreturnまではインデントを下げてブロックを作って書き、

新しい関数を書くことを関数を定義すると言います。

定義した関数は以下のように呼び出して使います。

上のcalcという関数は二つの数を受け取って足し算を行いその結果を返します。

関数を使うときは"calc(10, 43)"というように、関数名を書き括弧内に関数に渡す引数を書いて関数を呼び出します。

関数の例

下にいくつか関数の例を上げておきます。

先ほど作成した偶数だけを残すプログラムも関数化してみましょう。

# リストを与えると、偶数だけのリストを返す関数
def createList(numList):
   numList2 = []
   for i in numList:
      if i % 2 == 0:
         numList2.append(i)
   return numList2

# 奇数が落とされて、偶数だけが残る
# 出力結果:[6, 8, 4, 10, 14, 16, 86, 54]
numList = createList([3, 5, 6, 8, 4, 10, 11, 14, 16, 13, 5, 86, 9, 54])
print(numList)

このように、何度も繰り返し使いたい処理を関数化しておくと、その関数を任意の引数に対して呼び出すだけで使うことができます。

ライブラリ導入

ライブラリとは

ライブラリとはあらかじめ複数の関数などをセットととして用意されたもので必要に応じて使うことができます。例えば、難しい数値計算や自然言語処理、進化最適化など自分で書くのは難しい処理でもライブラリを導入することでより簡単にコーディングすることができます。

Pythonには最初から基本的なライブラリは付属していますが、

追加でライブラリを使いたい場合はライブラリのインストールを行う必要があります。

既に入っているライブラリやインストール済みのライブラリを使う場合はインポートするだけで使うことができます。

ライブラリのインストール(インストール済みの場合は不要)

コマンドプロンプトやターミナル、anaconda-promptで

pip install ライブラリ名

を実行するとライブラリをインストールすることができます。

(Python3コマンドでPython3が立ち上がる方はpipをpip3に変えて実行してください。)

下に例を書いておきます。

pip install pandas
pip3 install numpy
pip3 install matplotlib
pip install sklearn

プログラムファイルへのライブラリのインポート

各プログラムファイルで指定のライブラリを使いたい場合には

import ライブラリ名

を実行、あるいはファイル内に書くことでライブラリをインポートできます。

通常、ライブラリはファイルの一番上に書きます。

import pandas

import numpy

また、ライブラリ名の後ろにasと書いてから任意の名前を書くことで、

そのファイル内で自分で書いた名前をライブラリ名として使うことができます。

例えば下の例ではpandasをpdとして使うことができます。

import pandas as pd

ライブラリ導入の例 - Pandasでcsvファイルを扱う

ライブラリ導入の例としてPandasでcsvファイルを扱うコードを見てみましょう。pandasとは表形式のデータ処理に便利なライブラリです。

例えば、コードは以下のようになります。
(注: train.csvというcsvファイルが必要です。)

# ライブラリのインポート
import pandas as pd # pandasというライブラリをpdという名前で読み込む

df = pd.read_csv("train.csv") # データをデータフレーム型で読み込み

# データの最初の5行を表示
df.head()

このコードをjupyter notebookで実行すると、以下のようにcsvファイルの中身を表として出力することができます。

このように、ライブラリを使うとファイルの処理なども簡単に行うことができます。

まとめ

このページではPythonでより複雑な処理を行うための関数とライブラリについて解説しました。

関数とライブラリまで習得できれば大体の処理がPythonで書けるようになります。

Python入門はこれで以上になりますが是非様々な文法やライブラリを組み合わせてPythonを使ってみてください!

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実行から変数の作成についてはこちら→Python入門〜実行から変数(リスト型・辞書型)の作成まで

for文、if文についてはこちら→Python入門〜for文、if文を使って条件処理をする〜

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