Introduction to Python/jp

これは、Pythonをはじめる人のために作られた短いチュートリアルです。 Pythonはオープンソース、マルチプラットフォームのプログラミング言語です。 Pythonは他の一般的なプログラミング言語と違い、あなたのようなはじめてのユーザーにとって非常に使いやすくするいくつかの機能を持っています。


まずは、実際に使ってみましょう！次は非常に簡単な紹介であることに注意してください。これは完全はチュートリアルではありません。しかし、私の希望は、後にFreeCADのメカニズムをより深く探求するための十分な基礎を得ることです。

インタプリタ

通常、コンピュータプログラムを書くとき、単にテキストエディタを使用するかほとんど場合は、特別なプログラミング環境のテキストエディタと周辺のツールを利用して プログラムを書き、それをコンパイルして実行します。ほとんどの場合、記述中に誤りがあるとあなたのプログラムは動作しません。そして、何が悪かったのかを伝えるエラーメッセージが表示されます。あなたはテキストエディタに戻って、間違いを修正し、再度実行するということをプログラムが正常に動作するまで繰り返します。

Pythonにおけるプロセスは、Pythonインタプリタの内部で透過的に実行できます。Pythonインタプリタは、Pythonウィンドウのコマンドプロンプトを使って簡単にPythonコードを入力することができます。お使いのコンピュータにPythonをインストールする場合は、（WindowsもしくはMacの場合はPythonのWebサイトからダウンロードしてください。GNU/Linuxの場合はパッケージリポジトリからインストールしてください）スタートメニューにPythonインタプリタが入ります。しかし、FreeCADは、ウィンドウ下部にPythonインタプリタが入っています。

Screenshot pythoninterpreter.jpg

（表示されない場合は、View → Views → Python consoleをクリックしてください。）

インタプリタは、Pythonのバージョンを表示し、そしてコマンドプロンプトとなる>>>のシンボルを表示します。ここへPythonコードを入力します。インタプリタでコードを書くことは簡単です：1行は1命令です。あなたがEnterを押すと、入力したコードが実行されます。（瞬時にコンパイルされます）例えば、これを書いてください。 

print "hello"

print は言うまでもなく画面に何かを表示することを意味する特別なPythonのキーワードです。Enterキーを押すと、操作が実行され、"hello"というメッセージが表示されます。エラーにしたい場合は、次の例を書いてください： 

print hello

Pythonは"hello"が何かを知らないということを教えてくれる。 「"」はその中身が文字列であることを指します。それはプログラミング用語において、ひとつのテキスト文字列ｆであることを示します。「"」がない場合、printコマンドは、helloがテキストの一部ではなく特別なPythonのキーワードだと思います。重要なことは、あなたがすぐにエラーになった通知を受けとれることです。上矢印を押して、（FreeCADのインタプリタの場合はCtrl + 上矢印）、あなたが書いた最後のコマンドに戻って、それを修正することができます。

Pythonインタプリタにもヘルプ機能があります。次の命令を試してください： 

help

または、例として、先ほどの「print hello」コマンドを使用して何が悪かったのかわからず"print"コマンドに関する具体的な情報が欲しい時は： 

help("print")

あなたは、printコマンドが実行できるすべての完全な説明を得ることができます。

今、私たちはインタプリタを使いこなせます。本気になって使いはじめましょう。

変数

もちろん、"hello"を表示することが注目すべき点ではありません。より注目すべき点は、あなたが気づかなかったことをPythonが解釈して表示していることです。 これが変数の概念です。変数は単に名前をつけて値を格納しているのです。例えば次のように入力します。 

a = "hello"
print a

何がおこったのか解説すると、"hello"という文字列をaという名前をつけて格納しました。この時点でaは未知の名前ではありません！printコマンドなどで、どこでも使用することができます。スペースや句切り点を使用しないというような簡単なルールに守っていれば任意の名前を使用できます。この例は、非常によく使います。 

hello = "my own version of hello"
print hello

見ましたか？helloはもう未定義の言葉ではありません。不運にもPythonで予約されているキーワードを選んだ場合はどうなりますか？"print"という名前で文字列を格納したいとしましょう： 

print = "hello"

Pythonは非常に知的であり、これが不可能であることを私たちに教えてくれます。いくつかの予約されたキーワードを持っており、変更することはできません。しかし、我々の独自の変数は、正確には変数と呼ばれており、いつでも変更することができます。たとえば、次のように： 

myVariable = "hello"
print myVariable
myVariable = "good bye"
print myVariable

myVariableの値を変更しました。また、変数をコピーすることができます： 

var1 = "hello"
var2 = var1
print var2

あなたの使う変数に適切な名前を付けることが重要であることに注意してください。なぜなら、長いプログラムを書こうとしたときに"a"という名前の変数が何のためにあるのか覚えられないと思います。しかし、あなたが例のようにmyWelcomeMessageという変数の名前を使用した場合、あなたはその変数を見たり使ったりするときに簡単に思い出すことができます。

数値

もちろん、あなたがプログラムを作る上で文字列だけでなくすべての種類のデータ、特に数値を使うことを知っている必要があります。重要なことの一つにPythonでどのような種類のデータを使うことができるか知っておく必要があります。print helloの例題から　printコマンドで"hello"という文字列を表示できることがわかりました。それは"を使用すると、printコマンドにおいてその後に続くのが文字列であることがわかりました。

特別なPythonのキーワードを入力することにより、いつでも変数のデータ型が何なのか確認することができます: 

myVar = "hello"
type(myVar)

これはmyVarの中身が'str'、つまりPython用語における文字列であることがわかります。また、他の基本的なデータ型には、整数型や浮動小数点数型などがあります: 

firstNumber = 10
secondNumber = 20
print firstNumber + secondNumber
type(firstNumber)

これは、今までよりはるかに興味深いですが、それはないですか？今、私たちは、すでに強力な電卓を持っています！それが機能していることをよく見てください。Pythonは10と20が整数であることを認識しています。だからそれらは "int"型として格納されており、Pythonは整数として扱うことができます。この結果を見てください: 

firstNumber = "10"
secondNumber = "20"
print firstNumber + secondNumber

見ましたか？これはPythonは2つの変数が数字ではなく単なる文字列として認識していることを意味しています。Pythonは、2つの文字列を合わせて一つにすることができますが、2つの合計を求めようとはしません。しかし、我々は、整数型のことも話題にしていました。浮動小数点型もあります。これらの違いは浮動小数点の数値は小数部を有することができ、整数の数値は、小数部を持っていないということです: 

var1 = 13
var2 = 15.65
print "var1 is of type ", type(var1)
print "var2 is of type ", type(var2)

int型と浮動小数点型は問題なく一緒に混合することができます: 

total = var1 + var2
print total
print type(total)

いいですか？もちろん合計は小数になります。 Pythonは自動的に結果が浮動小数点型であると判断しました。この例のように、いくつかのケースではPythonは自動的に何型かをを判断します。他のケースではそれはしていません。たとえば、次のように: 

varA = "hello 123"
varB = 456
print varA + varB

これは、エラーになります。varAは文字列であり、varBのデータ型は整数型で、Pythonは何をすればいいのかわかりません。しかし、型の変換をPythonに強制することもできます: 

varA = "hello"
varB = 123
print varA + str(varB)

これで、両方が文字列となり実行できます！表示する時にvarBが"文字列"となっていますが、私たちはvarB自体を変更していないことに注意してください。varBを常に文字列にしたい場合は、次のようにします: 

varB = str(varB)

また、場合によって整数型や浮動小数点型に変換するためにint()やfloat()を使用することができます: 

varA = "123"
print int(varA)
print float(varA)

Pythonコマンドに関する注意

このセクションでprintコマンドをいくつかの方法で使用したことに気づいている必要があります。変数の値、合計、コンマで区切られたいくつかの事項、そしてtype()のようなPythonコマンドの結果を出力しています。これらの2つのコマンドを実行してみてはどうでしょうか: 

type(varA)
print type(varA)

まったく同じ結果になります。それはインタプリタであり、すべてのものが画面上に自動的に表示されているからです。インタプリタの外で複雑なプログラムを書いて実行させようと思うと、自動的にすべてが画面上に表示されないので、printコマンドを使用する必要があります。しかし、今からここではそれは使わないでおきましょう。それよりはやいからです。だから簡単に書くことができます: 

myVar = "hello friends"
myVar

そのPythonコマンド（またはキーワード）のほとんどはtype()、int()、str()などのように括弧はコマンドとして動作することを伝えるために使用するとわかりました。唯一の例外は、実際は例外ではありませんがprintコマンドです。これは通常print("hello")のように動作します。しかし頻繁に使用されるのでPythonのプログラマは簡易版を作りました。

リスト

もう一つの興味深いデータ型がリストである。リストは、単にデータの配列です。""を使用して、テキスト文字列を定義するのと同じ方法で、[]を使用してリストを定義します。 

myList = [1,2,3]
type(myList)
myOtherList = ["Bart", "Frank", "Bob"]
myMixedList = ["hello", 345, 34.567]

それが任意の型のデータで作成できることがわかります。変数も一緒にグループ化することができますので、リストは非常に便利です。その後、グループに対して様々な処理を行うことができます　次の例はグループ内のデータの数をカウントします： 

len(myOtherList)

またはリストの中から1つのアイテムを取得します： 

myName = myOtherList[0]
myFriendsName = myOtherList[1]

あなたはlen()コマンドの結果からアイテムの合計数がわかり、0から始まるリストの"位置"がわかります。リスト内の最初のアイテムが常に0の位置にあるので、myOtherListで、"Bob"は2番目の位置になります。ここを読むことによってアイテムの並び替えや削除、追加など様々な操作をおこなうことができます。

とても面白くて興味深い事:テキストの文字列は文字のリストに非常に似ています！これをやってみてください： 

myvar = "hello"
len(myvar)
myvar[2]

通常、あなたがリストに対して実行できるすべての操作を文字列に対して行うことができます。実際にはリストも文字列も配列です。

文字列、整数、浮動小数点数とリストの他には、辞書にのっているような組み込みのデータ型だけではなく、クラスを使用して独自のデータ型を作成することもできます。

インデント

リストの一つのとても洗練された使用方法は、アイテムを参照して各要素で何らかの処理をすることです。例えばこれを見てください： 

alldaltons = ["Joe", "William", "Jack", "Averell"]
for dalton in alldaltons:
   print dalton + " Dalton"

リストを使って（再びプログラミング専門用語！）"for ... in ..."コマンドと各要素で何らかの処理を行いました。特殊な構文に注意してください。forコマンドは、:で完了するとこその次のコマンドを1ブロックのコマンドとします。コマンドラインに:を入力すると...コマンドプロンプトに変わります。これは:が行の終わりであることを示し次に入力される行が1ブロックであるとPythonは解釈します。

Pythonはどのようにしてfor...in構文の中で実行する命令文がどれぐらいあるのかを判断するのでしょうか？そのために、Pythonはインデントを使用しています。つまり、あなたの次の命令がすぐに実行されません。あなたは空白、連続した空白、またはタブ、連続したタブを使って記述します。他のプログラミング言語では、括弧で括るなどPythonとは違う方法を使っています。 あなたは同じインデントを使用して次の命令を記述している限り、それらはfor-inのブロックの一部とみなされます。あなたは2つのスペースを使用して記述した後、次の行を4つにするとエラーが発生します。 作業が終わったら、インデントせずに別の行を書き込むか、または単にEnterを押せばfor-inのブロックから戻ってくることができます。

インデントは幅の大きなインデントを（例えば幅が大きいのでスペースの代わりにタブを使用する）使う場合、大きなプログラムを書くときにどのような処理を実行しているかを明確にすることができるのでとてもクールです。for-in以外にもコードをインデントでブロックにする多くのコマンドがあります。 for-inコマンドは命令を繰り返し実行するようなものにも使用することができます。例えばrange()コマンドと組み合わせることができます。 


serie = range(1,11)
total = 0
print "sum"
for number in serie:
   print number
   total = total + number
print "----"
print total

より複雑なもの： 

alldaltons = ["Joe", "William", "Jack", "Averell"]
for n in range(4):
   print alldaltons[n], " is Dalton number ", n

range()コマンドは、（あなたが開始番号を指定しない場合）0から始まる特性を持っており、最後の数は、指定した終了番号より1つ少なくなることに注意してください。それはもちろん、他のPythonコマンドでも同じです。例えば、次のように: 

alldaltons = ["Joe", "William", "Jack", "Averell"]
total = len(alldaltons)
for n in range(total):
   print alldaltons[n]

インデントされたブロックのもう一つの興味深い使用方法はifコマンドを使用することです。特定の条件が満たされる場合に限り、ブロックのコードを実行します。例えば: 

alldaltons = ["Joe", "William", "Jack", "Averell"]
if "Joe" in alldaltons:
   print "We found that Dalton!!!"

もちろん、これは常に最初のセンテンスを表示します。しかし、2行目を次のように書き換えると: 

if "Lucky" in alldaltons:

何も表示されません。else:ステートメントを指定することができます。 

alldaltons = ["Joe", "William", "Jack", "Averell"]
if "Lucky" in alldaltons:
   print "We found that Dalton!!!"
else:
   print "Such Dalton doesn't exist!"

関数

標準のPythonコマンドは、多くはありません。現在のバージョンのPythonには約30の標準コマンドがあり、すでにそれらのいくつかを知っています。しかし、独自のコマンドを考案できることを想像してみてください。さて、私たちは独自のコマンドを作ることができ、それは非常に簡単です。実際、多くの追加モジュールはあなたがコマンドを追加するだけでPythonに追加インストールされます。 Pythonでカスタムコマンドは関数と呼ばれ、このように構成されています。 

def printsqm(myValue):
   print str(myValue)+" square meters"

printsqm(45)

極めてシンプルです。def()コマンドは、新しい関数を定義しています。あなたはそれに名前を付け、括弧内には、我々は関数の中で使おうとしている引数を定義します。引数は、関数に渡されるデータです。例えば、len()コマンドを見てみましょう。len()を単独で記述する場合、Pythonは引数を必要と教えてくれます。つまり、あなたは、len()を使って何かをしたいですよね？そして、例えば、あなたはlen(myList)と記述して、myListの長さを取得するとします。そしてmyListは、len()関数に渡す引数です。 len()関数は、渡された引数を使ってどのような処理を実行するのか定義されています。ここで行ったのと同じ処理です。

"myValue"の名前は何でもかまいません、それは関数の内部でのみ使用されます。 あなたが変更できるのは名前だけですが、関数が要求するする引数の数にあわせて指定します。例えば、次の場合: 

printsqm(45,34)


エラーが発生します。この関数はただ1つの引数を受け取るようにプログラムされていますが、2つの引数、45および34を受け渡しました。その代わりにこのようなことができます: 

def sum(val1,val2):
   total = val1 + val2
   return total

sum(45,34)
myTotal = sum(45,34)

2つの引数を受け取り合計して、その値を返す関数を作りました。値を返すことは非常に便利です。なぜならmyTotal変数に格納するなど、関数の実行結果を使って何かを行うことができます。もちろん、インタプリタであり、すべてのものを表示されるので、次を実行してください: 

sum(45,34)

画面に結果を表示したいと思っていても、関数の内部にまったく表示コマンドを組み込んでいないため、画面に何も表示されないでしょう。この部分についてはあなたが行う必要があるでしょう: 

print sum(45,34)

何かが表示されています。機能の詳細をお読みください。ここ

モジュール

今、Python使いこなすためには、最後に1つ必要なことがあります。それはどのようにファイルやモジュールを操作するかです。

これまで、インタプリタで1行ずつPythonの命令を書いてきましたね？もしいくつかの行をまとめて書くことができ、それらを一度にすべて実行できたらどうですか？それはもっと複雑なことをするためには手軽な手段です。さらに私たちの作ったものを保存することができます。まあ、それも非常に簡単です。単にテキストエディタ（Windowsのメモ帳など）を開き、インタプリタでプログラムを記述するのと同様にPythonのプログラムをすべて書き、その後、.pyの拡張子でこのファイルをどこかに保存します。それだけです、あなたは完全なPythonプログラムを作ることができました。もちろん、メモ帳よりも便利なエディタがありますが、それはPythonプログラムは、テキストファイル以外の何者でもないことを示しているだけです。

Pythonでプログラムを実行する方法は何百もあります。Windowsでは、単にファイルを右クリックしPythonでそれを開いて実行します。しかし、Pythonインタプリタから直接プログラムを実行することもできます。直接実行するには、Pythonインタプリタが実行しようとする.pyプログラムの保存場所を知っている必要があります。

FreeCADでの最も簡単な方法は、FreeCADのbinフォルダまたはModフォルダのようにFreeCADのPythonインタプリタにデフォルトで設定されている場所にプログラムを配置することです。次のようなファイルを作成します: 

def sum(a,b):
    return a + b

print "test.py succesfully loaded"

そして作成したファイルをFreeCADの/binディレクトリにtest.pyとして保存します。さて、FreeCADを起動しましょう、そしてインタプリタウィンドウへ次のように入力します。 

import test

.pyの拡張子を除いたものです。これは単にインタプリタで1行ずつ書いて実行したかのように、ファイルの内容を実行します。sum関数が作成され、メッセージが出力されます。1つの大きな違いがあります：importコマンドは、ファイルに書かれたプログラムを実行するだけでなく今までのプログラム同様内部の関数を読み込むのでインタプリタで利用できるようになります。関数を含むファイルは、モジュールと呼ばれます。

通常、インタプリタでsum()関数を記述し、実行するとき単に次のように入力します: 

sum(14,45)

これは以前行ったとおりです。我々はsum()関数を含むモジュールをインポートすると、構文が少し異なっています。次のように入力します: 

test.sum(14,45)

つまり、モジュールは"container"として読み込まれ、そのすべての関数は内部にあります。多くのモジュールをインポートし、すべての関数をうまく整理しておくことができるので、これは非常に有用です。したがって、基本的に、something.somethingElseのようにドットで区切ることによって、somethingElse関数がsomethingモジュールの内部にあることを意味しています。

また、testの部分を記述せずにsum()関数のように、メインのインタプリタ空間に直接関数を読み込むことができます: 

from test import *
sum(12,54)

基本的に、すべてのモジュールはそのように動作します。モジュールをインポートしてから、module.function(引数)のようにその関数を使用することができます。ほとんどすべてのモジュールが関数を定義し、新しいデータ型とクラスをインタプリタ、モジュール内でモジュールをインポートすることもできるのでPythonモジュールで使えるようになります。

最後にもう一つ、非常に有用なものがあります。どのようなモジュールがありその内部にはどのような関数があってどのように使う（つまり必要とする引数の種類）かわかりますか？ Pythonがhelp()関数を持っていることをすでに知っています。次の操作をしてみましょう: 

help()
modules

すべての利用可能なモジュールのリストが表示されます。対話式ヘルプから抜け出すには、qを入力し、それらのいずれかをインポートすることができます。dir()コマンドを使用してそのコンテンツを見ることができます。 

import math
dir(math)

mathモジュールに含まれるすべての関数と同様、__doc__, __file__, __name__といった奇妙な名前が表示されます。__doc__ はドキュメントの文字列を表し、非常に便利です。（既存の）モジュールに含まれるすべての関数は使用方法に関する説明を__doc__に持っています。例えばmathモジュールにはsin関数含まれていることがわかります。それの使用方法が知りたいですか？ 

print math.sin.__doc__

最後に少し使いやすい方法は:新しいモジュールをプログラミングするとき、時々プログラムのテストを行いたいです。一度、Pythonインタプリタでモジュールを小さく区切って新しいコードをテストするためにプログラムを記述します。 

import myModule
myModule.myTestFunction()

しかし、myTestFunction()関数が正しく動作しませんか？エディタに戻って修正します。そのとき、Pythonインタプリタを一度閉じて再度開くと簡単にモジュールを更新することができます。 

reload(myModule)

FreeCADではじめる

Pythonのプログラムを作るためのアイデアが理解できた思います。そして、FreeCADがどのようなモジュールを提供しているか探し始めることができます。 FreeCADのPython関数は、すべてが異なるモジュールに整理されています。FreeCADを起動したときにそれらのいくつかはすでにロード（インポート）されます。だから、使うだけです。 

dir()

ここを参照してくださいFreeCADの基本スクリプト...

もちろん、ここではPythonの世界のごく一部を見ました。ここでは言及しなかったことで、多くの重要な概念があります。ネット上には2つの非常に重要なPythonのリファレンスドキュメントがあります：

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