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Python入門
Pythonの制御フロー

Pythonの制御フロー

この記事ではPythonの制御フローについて説明します。

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Pythonにおけるif文

Pythonにおけるif文は、条件分岐を行うための構文です。これは特定の条件がTrue（真）である場合に、あるブロックのコードを実行するために使用されます。

基本構文

Pythonのif文には、基本的に以下のような構造があります。

1x = 10
2
3if x > 5: # Check if the condition(x > 5) is True
4    # If the condition is True, execute this code block
5    print("x is greater than 5")

この例では、変数xが5より大きい場合に"x is greater than 5"が出力されます。

else 文

if文に続けてelseを使うことで、条件が偽の場合に実行されるコードを指定できます。

1x = 3
2
3if x > 5:
4    print("x is greater than 5")
5else:
6    print("x is less than or equal to 5")

この例の場合、出力は"x is less than or equal to 5"です。

elif 文

複数の条件をチェックする必要がある場合は、elif（"else if"の略）を使うことができます。

1x = 5
2
3if x > 5:
4    print("x is greater than 5")
5elif x == 5:
6    print("x is equal to 5")
7else:
8    print("x is less than 5")

この例では、"x is equal to 5"が出力されます。

注意点

  • if文やelif、elseの後にはコロン（:）が必要です。
  • 条件が成立した場合に実行されるコードブロックはインデントされます。Pythonではインデントスペースは通常4つですが、一貫性があれば他のスペース数でも問題はありません。
  • 条件式にはブール値に評価される任意の式を使用できます。つまり、比較演算子や論理演算子を組み合わせた条件式も使用可能です。

Pythonのif文を使いこなすことで、プログラムの実行フローを柔軟に制御することができます。

Pythonにおける複数の条件分岐

他の言語でのswitch文のような機能をPythonで実現するために、いくつかの方法があります。Pythonでは、if-elif-else文や辞書を使用して、switch文のような構造を作成することが一般的です。

方法1: if-elif-else文

最もシンプルな方法は、if-elif-else文を使って条件分岐を行うことです。

 1def switch_example(value):
 2    if value == 1:
 3        return "Value is one"
 4    elif value == 2:
 5        return "Value is two"
 6    elif value == 3:
 7        return "Value is three"
 8    else:
 9        return "Unknown value"
10
11print(switch_example(1))  # Output: Value is one
12print(switch_example(4))  # Output: Unknown value

方法2: 辞書を使った方法

関数や値を辞書にマッピングすることで、switch文のような構造を作ることも可能です。これは、特定の値に対して異なる処理を行いたい場合に便利です。

 1def case_one():
 2    return "Value is one"
 3
 4def case_two():
 5    return "Value is two"
 6
 7def case_default():
 8    return "Unknown value"
 9
10def switch_example(value):
11    switch_dict = {
12        1: case_one,
13        2: case_two
14    }
15
16    # Use get() method to retrieve the corresponding function from the dictionary
17    # If the value is not found in the dictionary, use case_default as a fallback
18    return switch_dict.get(value, case_default)()
19
20print(switch_example(1))  # Output: Value is one
21print(switch_example(3))  # Output: Unknown value

方法3: match文 (Python 3.10以降)

Python 3.10からは、match文が導入されました。これはパターンマッチングの構文で、switch文に似た機能を提供します。

 1def switch_example(value):
 2    match value:
 3        case 1:
 4            return "Value is one"
 5        case 2:
 6            return "Value is two"
 7        case 3:
 8            return "Value is three"
 9        case _:
10            return "Unknown value"
11
12print(switch_example(1))  # Output: Value is one
13print(switch_example(4))  # Output: Unknown value

まとめ

  • if-elif-else文: 簡単で多くのケースに対応できます。
  • 辞書: 関数や値のマッピングを使って、効率的に処理を分岐できます。
  • match文: Python 3.10以降で使える、より直感的な分岐を行えます。switch文に最も近いです。

Pythonにおけるfor文

Pythonのfor文は、反復可能なオブジェクト（リストや文字列、辞書など）の各要素に対して反復処理を行うために使用されます。for文の基本的な構文は次の通りです。

1# Loop through each item in the iterable
2for variable in iterable:
3    # Execute this block of code for each item in the iterable
4    code_to_execute

以下にいくつかの具体例を示します。

リストを使った例 

1fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
2for fruit in fruits:
3    print(fruit)

このコードはリストfruitsの各要素に対してprint関数を呼び出し、それぞれの果物の名前を出力します。

range()を使った例

range()関数は指定された範囲の整数を生成するので、数値を使った反復処理に便利です。

1for i in range(5):
2    print(i)

range(5)は0から4までの整数を生成します。この場合、0, 1, 2, 3, 4が順に出力されます。

辞書を使った例

辞書の場合、デフォルトではキーを反復しますが、キーと値のペアを取得することもできます。

1person = {"name": "Alice", "age": 25}
2for key in person:
3    print(key, person[key])

または、キーと値を同時に取得するにはitems()メソッドを使用します。

1person = {"name": "Alice", "age": 25}
2for key, value in person.items():
3    print(key, value)

ネストしたfor文

for文を入れ子にして、複雑な繰り返し処理を行うことも可能です。

1matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
2for row in matrix:
3    for num in row:
4        print(num)

このコードは、リストmatrixの各行を反復し、各行の数字を順に出力します。

反復をスキップする continue とループを終了する break

for文の中でcontinueを使うと、現在の反復をスキップして次の反復に移ります。また、breakを使うとループを完全に終了します。

1for i in range(10):
2    if i == 5:
3        continue
4    if i == 8:
5        break
6    print(i)

この例では、iが5の場合はスキップし、8の場合はループを終了します。したがって、出力は0, 1, 2, 3, 4, 6, 7となります。

Pythonのfor文は非常に柔軟で、さまざまなシナリオで利用できます。どのような反復処理を行いたいかに応じて、リスト、辞書、文字列、range()などと組み合わせて使えます。

Pythonにおけるwhile文

Pythonにおけるwhile文は、条件がTrueである間、繰り返しブロック内のコードを実行するために使用される制御構造です。while文の基本的な構文は次のとおりです。

1while condition:
2    # This block of code will be executed repeatedly as long as the condition is true
3    statement1
4    statement2
5    ...

具体例：

次の例では、while文を使って1から5までの数を出力します。

1i = 1
2while i <= 5:
3    print(i)
4    i += 1

このコードは次のように動作します。

  • i を 1 から始めて、i が 5 以下の間 i を表示し、毎回 i を 1 増やしていきます。

注意点：

while文では次の点に注意する必要があります。

  1. 無限ループに注意

    • whileループの条件が永遠にTrueであると、無限ループになります。プログラムが止まらないため、条件が変化する適切な操作をすることが必要です。

  2. breakとcontinueの使用:

    • breakは、ループを途中で終了させたい場合に使用します。
    • continueは、現在の繰り返しをスキップし、次の繰り返しを開始します。ループ条件が適切でないと無限ループになる可能性があるため注意が必要です。

breakの例: 

1i = 1
2while i <= 5:
3    if i == 3:
4        break  # Exit the loop when i becomes 3
5    print(i)
6    i += 1
  • この場合、1と2が出力された後、iが3になった時点でループは終了します。

continueの例: 

1i = 0
2while i < 5:
3    i += 1
4    if i == 3:
5        # Skip the print statement and move to the next loop iteration when i is 3
6        continue
7    print(i)
  • この場合、3のときだけ出力がスキップされ、結果は1, 2, 4, 5となります。
  • iの値をループの先頭で増やすことで、continueが実行されても必ずカウンタが進み、無限ループを防いでいます。

YouTubeチャンネルでは、Visual Studio Codeを用いて上記の記事を見ながら確認できます。 ぜひYouTubeチャンネルもご覧ください。

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PythonにおけるミュータブルとイミュータブルPythonの`truthy`と`falsy`