Python

• スクリプト言語の一つ
• 関数や if 文などの {} をインデントで代用するため、可読性が高い
• 2.x と 3.x で完全な互換性はない
• Linux の主要ディストリビューションには、デフォルトでインストールされている
• スクリプト言語の中では、高速に処理できるらしい
• 科学計算などのライブラリが充実している
• 対話的にプログラムができる (命令文のテストなどちょっと試したい時に最適)
• その他、便利な特徴: Python初心者によるPythonのいいところ、はまりどころのまとめ - Webtech Walker

• anyenv を用いた Python のインストール方法

• Python 2
  

  #!/usr/bin/env python
  # -*- coding: utf-8 -*-

• Python 3
  

  #!/usr/bin/env python3
  # -*- coding: utf-8 -*-

• 1 行目は実行するプログラムを指定するシバン行
  • /usr/bin/env … の代わりに直接 Python のパスを指定しても良い
    • env は引数のプログラミング言語のパスを自動で拾ってきてくれる
    • 環境が違っても env があれば、対応できるプログラムになる
• 2行目に文字コードを指定する (日本語などが含まれる場合、指定しないとエラーになる)

• 定義
  

  variable_name = value

  • Python では変数の型が動的に割り当てられるため、型定義は不要

• 定義
  

  array_name = [value1, value2, ...]

  • リストは角括弧で定義
• 呼び出し
  

  print(array_name[index])

  • 配列名の後に角括弧で、0 から始まる配列番号を入れると個別に値を取り出すことができる
  • index が負数だと、後ろからの番号になる (-1: 末尾の配列番号、-2: 末尾から1つ前の配列番号、…)
• スライスによる呼び出し
  

  print(array_name[start:end])

  • 連続する要素をリストとして呼び出すこともできる
  • start 及び end は片方、省略でき、start を省略すると「先頭から」、end を省略すると「末尾まで」を指定したことになる
  • start と end の数字は、要素の間の番号だと考えると良い
    

    要素名      :  val1 val2 val3 val4 val5
    開始/終了番号: 0    1    2    3    4    5

    • 例: 1:3 と指定した場合は上記の場合だと、val2 から val3 が得られる
    • 参考サイト: www.kabipan.com/computer/python/
• 値の追加
  

  array_name.append(value)

  • append を使って、末尾に挿入する
• 参考サイト: リスト - 作成、取り出し、置換、追加、検索、削除、要素数 - ひきメモ

• Python でハッシュ (キーと値のペアで情報を持つ配列) をディクショナリと呼ぶ
• 定義
  

  dic_name = {key1:value1, key2:value2, ...}

  • dic_name にディクショナリ名
  • key1, key2 にキー名
  • value1, value2 に値
  • 波括弧で定義
• 呼び出し
  

  dic_name[key]

  • 角括弧で呼び出す
• キーをリストで取得する
  

  dic_name.key()

  • dic_name にディクショナリ名
  • for 文を使って hoge というディクショナリの値を取得する場合
    

    for i in hoge.keys():
    	print(hoge[i])

• 値をリストで取得する
  

  dic_name.values()

• 参考サイト: 辞書(ディクショナリ) - Python入門

def function_name(arg1, arg2, ...):
	...

• def で始め、function_name に関数名を入れる
• 引数は関数名の後の () に入れた変数名に、関数の呼び出しで入れた引数が代入される

function_name(arg1, arg2, ...)

• 関数名 function_name をそのまま入れるだけ
• 引数 arg1, arg2 が引数として、関数に与えられる

• 即席関数 (関数として定義するでもないが、別の関数の引数に関数が必要な場合に便利)
• 構文
  

  lambda arg:return

  • arg は引数を指定 (複数指定する場合は、「,」で区切る)
  • return に返り値を指定
  • 例: 2倍の値を返す関数
    

    >>>myfunc = lambda x: x*2
    >>> myfunc(3)
    6

  • 例: 奇数に対し、True を返す関数
    

    myfunc = lambda n: n % 2 == 1
    >>> myfunc(3)
    True
    >>> myfunc(2)
    False

• 後述する組み込み関数で使える
• 参考サイト
  • Pythonの無名関数（lambda）の使い方 - Life with Python
  • lambda式はすごく面白い - 元理系院生の新入社員がPythonとJavaで色々頑張るブログ

• 参考サイト: map, reduce, filterによるシーケンス操作 | Python Snippets

• リストの要素、全てに対し指定した関数を実行する (for 文で各要素に処理するのと同じ)
• 構文
  

  array_result = map(function, array)

  • function にリストに対して処理したい関数を指定する
  • array に処理したいリストを指定する
  • 例: リストを浮動小数に変換する
    

    result = map(float, hoge)

• 返り値は 2.x と 3.x で異なるため、 Python 2.x と 3.x の違い の map,filter,zip 関数を参照されたし

• 条件に合致する値を抽出する (perl の grep みたいな関数)
• 構文
  

  filter(function, array)

  • function に条件判断する関数を指定する
  • array に処理したいリストを指定する
  • 例: 奇数のみ抽出する
    

    >>> hoge = [1,2,3,4,5]
    >>> filter(lambda n: n % 2 == 1, hoge)
    [1, 3, 5]

• 返り値は 2.x と 3.x で異なるため、 Python 2.x と 3.x の違い の map,filter,zip 関数を参照されたし

• リストを集約する関数 (リストの値を for 分を使って取り出し、最終的に返り値を出す関数)
  • 合計値を求める関数が reduce で代用できる
• 構文
  

  reduce(function, array)

  • function に集約する関数を指定する
  • array に処理したいリストを指定する
  • 例: 合計を算出する
    

    >>> hoge = [1,2,3,4,5]
    >>> reduce(lambda x,y: x+y, hoge)
    15

• 3.x では functools モジュールに取り込まれたので、import してから使う
  

  from functools import reduce

  • 参考サイト: 【備忘録】Python3でのreduce - Qiita

• print: 画面上に文字を表示する

• argparse: コマンドライン引数を解析するモジュール
• Biopython: アメリカの国立生物工学情報センターのデータベースにアクセスできる API モジュール
• Python モジュール: easygui, easygui_qt: 簡単なダイアログを表示するモジュール (qt 版も含む)
• itertools: イテレータ作成モジュール (順列や組み合わせ、直積、階乗で使える)
• Python モジュール: joblib: 並列処理モジュール (別途導入が必要)
• math: 数学モジュール
• Matplotlib: グラフを描画するモジュール
• Notify: 通知バルーンモジュール (Linux のデスクトップ環境で通知する際に使う)
• numpy: 数値計算モジュール
• Python モジュール: openpyxl: xlsx を編集するモジュール
• operator-itemgetter: 多次元配列を特定のキーで抽出するモジュール (ソートに使う)
• os: オペレーティングシステムインターフェースを扱うモジュール (ファイルの移動など)
• pandas: データフレームを扱うモジュール
• parmed: Gromacs や AMBER の構造やトポロジーファイルを扱うモジュール
• re: 正規表現を扱うモジュール
• scipy: 科学技術計算モジュール
• sqlite3: SQLite を扱うモジュール
• Python モジュール: subprocess: サブプロセスを扱うモジュール (外部コマンドを使うなど)
• sys: システムパラメータを扱うモジュール (標準入出力やシグナルなど)
• textwrap: 行の長さなどを自動調整するモジュール
• tqdm: 進捗表示モジュール (別途導入が必要)

• 自作モジュールの作成手順 (実行する python ファイルを main.py、モジュールファイルを module.py とする)
  1. 関数やクラスを列挙したモジュールファイル (module.py) を作成
  2. モジュールファイルがあるディレクトリに __init__.py というファイル名の空ファイルを配置する (モジュールファイルがあることを示すファイル)
  3. モジュールパスの追加
     • main.py と同じディレクトリにモジュールがある場合
       

       ./main.py
       ./module.py

       • main.py に import module を追加する (import の後は .py を抜いたファイル名を指定)
     • main.py と同じディレクトリにモジュールを含んだディレクトリ (module_dir) がある場合
       

       ./main.py
       ./module_dir/module.py

       • main.py に import module_dir.module を追加する (module_dir と module.py の間はスラッシュではなく、ピリオドで区切る)
       • main.py に from module_dir import module を追加する (ディレクトリとモジュールファイルを分ける場合)
     • main.py とは別の階層にモジュールを含んだディレクトリがある場合
       

       ./main.py
       /path/to/module_dir/module.py

       • 環境変数に追記する場合
         1. 環境変数 PYTHONPATH にモジュールディレクトリを追加 (ここでは端末上での表記だが、.bashrc や .zshrc などに記述すると恒久的に利用可)
            

            $ export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/path/to/module_dir/

         2. main.py に import module を追加する (環境変数に追加したディレクトリから階層になっている場合は from や . を使って階層を示す)
       • スクリプト内部で環境変数を追加する場合
         1. main.py に以下を追記
            

            import sys
            sys.path.append("/path/to/module_dir")

         2. main.py に import module を追加する (環境変数に追加したディレクトリから階層になっている場合は from や . を使って階層を示す)
• 参考サイト:
  • Python3のimport・下位/上位階層のモジュールをインポートしたい【import】【Python3】 - DRYな備忘録
  • Python Tips：ライブラリ読み込み対象ディレクトリを追加したい - Life with Python
  • __init__.pyの役割 - Python, web, Algorithm 技術的なメモ
  • Pythonで自作モジュールを手軽に使う - Qiita

• 自作モジュール (sample) のリロード
  1. リロード用モジュールの読み込み
     

     import importlib

  2. 通常のモジュール読み込み
     

     import sample

  3. モジュールのリロード
     

     importlib.reload(sample)

• from 付きのモジュールのリロード
  1. リロード用モジュールの読み込み
     

     import importlib

  2. 通常のモジュール読み込み
     

     from sample import SampleClass

  3. モジュールのリロード
     

     import sample
     importlib.reload(sample)
     from sample import SampleClass

• 参考サイト: Python で class のみ reload - いっきに Python に詳しくなるサイト
• Python 2.x では reload()、Python 3.3 までは imp.reload() を使うらしい…。

• 2.x 以下のバージョンでは、完全な互換性があったようだが、3.x で一部機能について互換性がなくなった
• その違いをメモしてみた

• print() 関数 のページを参照

• 2.x はリストで返す
  

  >>> array = [1,2,3,4,5]
  >>> print array
  [1, 2, 3, 4, 5]
  >>> print map(float, array) # 値をすべて浮動小数に変換して出力する
  [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]

• 3.x はイテレータ (オブジェクト) で返す
  

  >>> array = [1,2,3,4,5]
  >>> print(array)
  [1, 2, 3, 4, 5]
  >>> print(map(float, array)) # 値をすべて浮動小数に変換して出力する
  <map object at 0x7f8f0e82ab00>

  • 2.x のようにリストで返すには list 関数を用いる
    

    >>> array = [1,2,3,4,5]
    >>> print(list(map(float, array)))
    [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]

• 2.x ではリストを処理する際に一度にのメモリを確保していたが、3.x (イテレータ) では、効率的にメモリを使うことができるらしい (巨大なリストを扱う際の負荷が少なくなる？)
• 参考サイト: Python 2 と 3 での高階関数の使い方の比較 - Qiita

• エスケープシーケンスを使う
  • 色を変える文字の前にエスケープシーケンスを挿入する
  • \033 (エスケープシーケンス) + [ + 制御コード + m

• 文字色や修飾を変更した場合、\033[0m (リセット) を最後にしないと、次の出力でも同じ文字色 (修飾) で出力される。(リセットは一度で十分)
• 複数のコードを使いたい場合 (背景色と下線を使うなど)
  • 1つのエスケープシーケンス内に複数のコードを ; で区切って記述する (例: \033[31;1;4;44m)
  • エスケープシーケンスを複数記述する (\033[31m\033[1m\033[4m\033[44m)
• termcolor モジュールの colored() 関数を用いる方法もある。
  • やっていることは、与えられた文字列に対し、エスケープシーケンスを付加しているだけである。
  • とりあえずpythonでtermcolorを使ってみた - Qiita
• 参考サイト
  • プログラム用例 - 入出力 - カラー文字
  • ターミナルで使える色一覧（8色ANSIエスケープシーケンス） - Qiita

• 文字列をリストに変換する。
  

  text = "abcdefg"
  list(text)
  # -> ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']

• 参考サイト: Pythonで文字列を1文字ずつ分割する - Webプログラムの技術メモ他

• 関数が定義済みかどうかを調べる時に使う (モジュールなどの外部のプログラムを使う時にどうぞ)。
  

  import types
  print([f.__name__ for f in globals().values() if type(f) == types.FunctionType])

• 参考サイト: Display a list of user defined functions in the Python IDLE session - Stack Overflow