Python 3のデータ型の理解

導入

Pythonでは、すべてのプログラミング言語と同様に、データ型が使用され、特定のタイプのデータを分類します。これは重要です、なぜなら、使用する特定のデータ型によって、それに割り当てることができる値や、それに対して行うことができる操作（それに対して実行できる操作）が決まるからです。

このチュートリアルでは、Pythonに固有の重要なデータ型について説明します。これはデータ型の徹底的な調査ではありませんが、Pythonで利用可能なオプションに慣れるのに役立ちます。

前提条件

Python 3がインストールされ、コンピューターまたはサーバーにプログラミング環境が設定されている必要があります。プログラミング環境が設定されていない場合は、使用しているオペレーティングシステム（Ubuntu、CentOS、Debianなど）に適したローカルプログラミング環境またはサーバー上のプログラミング環境のインストールおよびセットアップガイドを参照してください。

背景

データ型を考える方法の1つは、現実世界で使用するさまざまなデータを考慮することです。現実世界のデータの例として、数値があります: 整数 (0、1、2、…）、整数 (…、-1、0、1、…）、無理数 (π) などがあります。

通常、数学では異なる種類の数値を組み合わせて、ある種の答えを得ることができます。例えば、5をπに加えたい場合があります:

5 + π

無理数を考慮したまま方程式をそのまま答えとするか、πを小数点以下の桁数を短くした数に丸めてから数値を加えるかを選択できます:

5 + π = 5 + 3.14 = 8.14 

しかし、単語など別のデータ型の数値を評価し始めると、事柄はあまり意味をなさなくなります。次の方程式をどのように解決すればよいでしょうか?

sky + 8

コンピュータでは、各データ型は単語や数値のようにかなり異なるものと見なすことができるため、値を割り当てる方法や操作を通じてそれらを操作する方法について慎重でなければなりません。

数値

Pythonで入力する数字は、数値として解釈されます。入力するデータ型を宣言する必要はありません。Pythonは小数点なしで書かれた任意の数を整数（138のように）とみなし、小数点付きの数を浮動小数点数（138.0のように）とします。

整数

数学と同様に、コンピュータプログラミングでの整数は、正の数、負の数、または0（…、-1、0、1、…）のいずれかです。整数はintとも呼ばれます。他のプログラミング言語と同様に、4桁以上の数にはカンマを使用しないでください。そのため、プログラムで1,000と書く場合は、1000と書きます。

整数を次のように出力できます：

print(-25)

Output
-25

または、この場合には、使用または操作している数のシンボルとしての変数を宣言できます。

my_int = -25
print(my_int)

Output
-25

Pythonで整数を使って数学を行うことができます。

int_ans = 116 - 68
print(int_ans)

Output
48

整数はPythonプログラム内で多くの方法で使用され、言語について学び続けると、整数を扱い、このデータ型についてさらに理解する機会がたくさんあります。

浮動小数点数

A floating-point number or a float is a real number, meaning that it can be either a rational or an irrational number. Because of this, floating-point numbers can be numbers that can contain a fractional part, such as 9.0 or -116.42. In general, for the purposes of thinking of a float in a Python program, it is a number that contains a decimal point.

整数と同様に、浮動小数点数も次のようにして出力できます：

print(17.3)

Output
17.3

また、次のようにして浮動小数点数を表す変数を宣言することもできます：

my_flt = 17.3
print(my_flt)

Output
17.3

そして、整数と同様に、Pythonで浮動小数点数を使って数学を行うこともできます：

flt_ans = 564.0 + 365.24
print(flt_ans)

Output
929.24

整数と浮動小数点数では、3は整数を指し、3.0は浮動小数点数を指すことを心に留めておくことが重要です。

ブール値

ブール値データ型は、TrueまたはFalseのいずれかの値であることができます。ブール値は、計算機科学のアルゴリズムに影響を与える数学の論理分岐に関連する真偽値を表すために使用されます。

ブール値を見るときは、それが数学者ジョージ・ブールにちなんで名付けられたため、大文字の B で始まります。値 True と False も常に大文字の T と F であり、それらは Python において特別な値です。

数学の多くの操作は、真または偽に評価される答えを与えます：

• より大きい
  • 500 > 100 True
  • 1 > 5 False
• 未満
  • 200 < 400 True
  • 4 < 2 False
• 等しい
  • 5 = 5 True
  • 500 = 400 False

数値と同様に、ブール値を変数に格納できます：

my_bool = 5 > 8

そして、print() 関数の呼び出しでブール値を印刷できます：

print(my_bool)

5 は 8 よりも大きくないため、次の出力が得られます：

Output
False

Python でプログラムをより多く書くと、ブール値の動作や、さまざまな関数や操作が True または False に評価される方法がどのようにプログラムの進行を変更するかについてより詳しくなります。

文字列

A string is a sequence of one or more characters (letters, numbers, symbols) that can be either a constant or a variable. Strings exist within either single quotes ' or double quotes " in Python, so to create a string, enclose a sequence of characters in quotes:

'This is a string in single quotes.'

"This is a string in double quotes."

シングルクォートまたはダブルクォートのいずれかを使用することができますが、プログラム内で一貫性を持たせる必要があります。

基本プログラム “Hello, World!” は、文字列としてコンピュータプログラミングで文字列がどのように使用されるかを示しています。フレーズ Hello, World! を構成する文字は文字列です。

print("Hello, World!")

他のデータ型と同様に、文字列を変数に格納することができます:

hw = "Hello, World!"

そして、変数を呼び出すことで文字列を出力できます:

print(hw)

Ouput
Hello, World!

数字と同様に、プログラム内で文字列に対して多くの操作を行うことができ、それによって求めている結果を得るために文字列を操作することができます。文字列は、ユーザーに情報を伝えるために重要であり、ユーザーがプログラムに情報を伝えるためにも重要です。

リスト

A list is a mutable, or changeable, ordered sequence of elements. Each element or value that is inside of a list is called an item. Just as strings are defined as characters between quotes, lists are defined by having values between square brackets [ ].

A list of integers looks like this:

[-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3]

A list of floats looks like this:

[3.14, 9.23, 111.11, 312.12, 1.05]

A list of strings:

['shark', 'cuttlefish', 'squid', 'mantis shrimp']

文字列リストを sea_creatures と定義した場合:

sea_creatures = ['shark', 'cuttlefish', 'squid', 'mantis shrimp']

変数を呼び出すことで、リストを出力できます:

print(sea_creatures)

そして、出力は作成したリストとまったく同じです。

Output
['shark', 'cuttlefish', 'squid', 'mantis shrimp']

リストは非常に柔軟なデータ型です。なぜなら、値を追加、削除、変更できる mutable なデータ型だからです。リストと似ているが変更できないデータ型があり、それがタプルと呼ばれます。

タプル

A tuple is used for grouping data. It is an immutable, or unchangeable, ordered sequence of elements.

タプルはリストに非常に似ていますが、角かっこではなく丸かっこ ( ) を使用し、不変であるため値を変更できません。

A tuple looks like this:

('blue coral', 'staghorn coral', 'pillar coral')

変数にタプルを格納し、それを出力することができます:

coral = ('blue coral', 'staghorn coral', 'pillar coral')
print(coral)

Output
('blue coral', 'staghorn coral', 'pillar coral')

他のデータ型と同様に、Python はタプルを、括弧に値のシーケンスを含めた形で出力します。

辞書

辞書は Python の組み込みのマッピング型です。これは辞書がキーを値にマッピングし、これらのキーと値のペアがデータを保存するための便利な方法であることを意味します。辞書は波かっこで構成されます { }。

関連するデータを保持するために一般的に使用されます。例えば、IDに含まれる情報のようなデータを、辞書は以下のように表します:

{'name': 'Sammy', 'animal': 'shark', 'color': 'blue', 'location': 'ocean'}

中括弧に加えて、辞書内にコロンがあることに注意してください。コロンの左側の単語がキーです。キーは、任意の変更不能なデータ型で構成できます。上記の辞書のキーは、’name’, ‘animal’, ‘color’, ‘location’です。

コロンの右側の単語が値です。値は、任意のデータ型で構成できます。上記の辞書の値は、’Sammy’, ‘shark’, ‘blue’, ‘ocean’です。

他のデータ型と同様に、変数内に辞書を保存し、それを出力します：

sammy = {'name': 'Sammy', 'animal': 'shark', 'color': 'blue',  'location': 'ocean'}
print(sammy)

Output
{'color': 'blue', 'animal': 'shark', 'name': 'Sammy', 'location': 'ocean'}

Sammyの色を単独で取得したい場合は、sammy['color']を呼び出すことができます。それを出力しましょう：

print(sammy['color'])

Output
blue

辞書は、データを格納するためのキーと値のペアを提供するため、Pythonプログラムで重要な要素になり得ます。

結論

この段階では、Pythonで利用可能な主要なデータ型のいくつかについて理解が深まったはずです。これらのデータ型は、Python言語でプログラムを開発する際に重要になります。

上記の各データ型についての詳細は、以下の特定のチュートリアルを読むことで学ぶことができます：

• Numbers
• Booleans
• 文字列
• リスト
• タプル
• 辞書

Pythonで利用可能なデータ型をしっかりと理解したら、データ型の変換方法を学ぶことができます。