データサイエンス/05 のバックアップ(No.4)

第４回 Python プログラミング１

データサイエンス/2023?

はじめに

Python 言語について

第８回から第14回まで、すべての学習体験に Python というプログラミング言語を使います。データサイエンスの世界では、スプレッドシートを用いた統計処理と並んで、Python言語による統計処理が主流となっており、インターネット検索でも、様々な手法を知ることができます。

Pythonはさまざまな分野のアプリケーションで使われているインタープリタ型のプログラミング言語です。クリーンで読みやすい文法、手続き型のコードによる自然な表現、直感的なオブジェクト指向、事実上すべてのタスクをこなせる広範な標準ライブラリとサードパーティのモジュール、アプリケーションに組み込んでスクリプトインタフェースとして利用することが可能・・など様々な利点があります。

開発環境を含めてオープンソースです。無償でダウンロード＞インストールして利用することができます。

詳細はこちら＞Python

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Google Colaboratoryについて

Python言語を使うには、パソコンに開発環境をインストールする方法もありますが、ここでは Python の学習環境として様々なテキストで紹介されている Google Colaboratory を使用します。

Google Colaboratory とは、Googleの仮想マシン上で動く Jupyter Notebook *1 をベースとした開発環境です。Googleアカウントがあれば、日常的に用いているブラウザから誰でも無料で利用できます。

https://colab.research.google.com
詳細はこちら＞GoogleColaboratory

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Python 初体験

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Google にアクセスしてログイン

https://www.google.co.jp/ にアクセスして下さい。
画面右上のログインをクリックして、Googleのアカウントでログインします。

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Colaboratoryにアクセス

公式サイトにアクセス
https://colab.research.google.com

ファイル＞ノートブックを新規作成
Untitled0.ipynb というファイル名を変更＞例：PythonBasics.ipynb

コードセルが１つ表示されて、プログラムが書ける状態になっています。

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Jupyter Notebook の概要

Jupyter Notebookには、コード（プログラム）を書くためのコードセルと、テキスト（ノート）を書くためのテキストセルの２つがあります。この２つのセルを使うことで、見出し・解説・プログラムを文字通り「ノート」のようにまとめることができます。

コードを追加する場合は「+コード」をクリックします。
新たなコードセルが追加されるので、そこにプログラムを書きます。
コードを実行する場合は「▶」をクリックします。
コードセルの直下に結果が表示されます（変数の値は保持されています）。

ノートを書く場合は「+テキスト」＞テキストセルが追加されます。
Markdown記法を用いて、見出しや箇条書き等のスタイルが使えます。

セルの上下（処理の順序）は、セルに付随して表示されるアイコン「 ↑ ↓ 」を使って変更することができます。

ノートは GoogleDrive の Colab Notebooksというフォルダに自動保存されるので安心です。

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Colaboratory 利用上の留意事項

Googleアカウントがあれば、誰でも無料で利用できますが・・

連続使用が12時間を経過すると対話がシャットダウンされます。
90分間アクセスがない場合もシャットダウンされます。
シャットダウンされた場合、変数に記憶されたデータは初期化されます（次回ノートを開いた際は、最初のコードから順に処理することになります）。
とは言っても、ノートに書かれたコードやテキストは GoogleDrive に保存されていますので、Pythonの学習目的での利用では問題ありません。

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対話処理の初期体験

コードセル（▶のボタンのある枠内）に、以下のように書いてみて下さい。１行目は「 5 x 3 の計算結果を a に代入する」という意味で、２行目は「 a の内容を表示する」という意味です。
```
a = 5 * 3
a
```

▶（実行）のクリックでプログラムが実行され、処理結果が表示されます。
```
15
```

「+コード」でコードセルを追加して、以下のように書いてみて下さい。
```
b = a *2
b
```

当該セルの▶のボタンをクリックすると処理結果が表示されます。なお、前のセルで定義した変数（ a：15 ）は、後のセルで使用できる前提です。
```
30
```

と、こんな感じで、対話的に作業を進めることができます。

マイドライブを確認してみて下さい。 Colab Notebooksというフォルダにノートが保存されていることが確認できると思います。

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入力・処理・出力

プログラムの基本は、以下の流れです。

データの入力 ＞ 計算処理 ＞ 結果の出力

以下のソースを「コード」としてコピー＆ペーストしてお試し下さい。

a = input( "a = " )
b = input( "b = " )
a = int( a )
b = int( b )
c= a*b
print( "a x b = ", c )

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変数について

プログラミングの世界では「データを入れる器」のことを変数と言います。
Python の予約語以外であれば、自由な変数名を使うことができます。

>>> x = 256
>>> a = "hello"

対話型の操作では、変数名+ [Enter] で変数の内容が表示されます。

>>> a
"hello"

詳細＞ Python/Syntax

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演習４｜Pythonプログラミングの基礎

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学科サイトにリンク掲載

上記のプログラムのノートを、学科サイトの個人ページからリンクして下さい。以下、手順です。

1. 自分のノートを開いた状態で、右上の「共有」をクリック

2. 共有設定を変更して、以下のように表示される状態にします。

このリンクを知っているインターネット上の全員が閲覧できます。

3. 「リンクをコピー」をクリックして、そのアドレスを、以下の形式で、学科サイトの「Jupyter Notebooks」の部分に掲載して下さい。
```
-[[Python Basics>https://colab.research.go・・=sharing]]
```

4. 以下のようになればOKです。
https://design.kyusan-u.ac.jp/socialdesign/?JohnSmith/DataScience

このようなファイルを作っておくと、今後ちょっとしたコードの動作確認を行うためのノートとして活用することができます。