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# Python勉強会　第4回　課題解説

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**＜第4回Web会議日程＞**
2023年02月21日（水）　19:00から

**＜第4回の自習範囲＞**
**【Pythonチュートリアル】**
　https://docs.python.org/ja/3/tutorial/index.html

[6. モジュール](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html)
　[6.1. モジュールについてもうすこし](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#more-on-modules)
　　[6.1.1. モジュールをスクリプトとして実行する](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#executing-modules-as-scripts)
　　[6.1.2. モジュール検索パス](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#the-module-search-path)
　　[6.1.3. "コンパイル" された Python ファイル](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#compiled-python-files)
　[6.2. 標準モジュール](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#standard-modules)
　[6.3. dir() 関数](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#the-dir-function)
　[6.4. パッケージ](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#packages)
　　[6.4.1. パッケージから * を import する](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#importing-from-a-package)
　　[6.4.2. パッケージ内参照](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#intra-package-references)
　　[6.4.3. 複数ディレクトリ中のパッケージ](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/modules.html#packages-in-multiple-directories)

[7. 入力と出力](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#input-and-output)
　[7.1. 出力を見やすくフォーマットする](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#fancier-output-formatting)
　　[7.1.1. フォーマット済み文字列リテラル](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#formatted-string-literals)
　　[7.1.2. 文字列の format() メソッド](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#the-string-format-method)
　　[7.1.3. 文字列の手作業でのフォーマット](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#manual-string-formatting)
　　[7.1.4. 古い文字列書式設定方法](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#old-string-formatting)
　[7.2. ファイルを読み書きする](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#reading-and-writing-files)
　　[7.2.1. ファイルオブジェクトのメソッド](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#methods-of-file-objects)
　　[7.2.2. json による構造化されたデータの保存](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/inputoutput.html#saving-structured-data-with-json)

[10. 標準ライブラリミニツアー](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html)
　[10.1. OSへのインターフェース](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#operating-system-interface)
　[10.2. ファイルのワイルドカード表記](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#file-wildcards)
　[10.3. コマンドライン引数](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#command-line-arguments)
　[10.4. エラー出力のリダイレクトとプログラムの終了](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#error-output-redirection-and-program-termination)
　[10.5. 文字列のパターンマッチング](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#string-pattern-matching)
　[10.6. 数学](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#mathematics)
　[10.7. インターネットへのアクセス](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#internet-access)
　[10.8. 日付と時刻](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#dates-and-times)
　[10.9. データ圧縮](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#data-compression)
　[10.10. パフォーマンスの計測](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#performance-measurement)
　[10.11. 品質管理](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#quality-control)
　[10.12. バッテリー同梱](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib.html#batteries-included)

[11. 標準ライブラリミニツアー --- その 2](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html)
　[11.1. 出力のフォーマット](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#output-formatting)
　[11.2. 文字列テンプレート](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#templating)
　[11.3. バイナリデータレコードの操作](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#working-with-binary-data-record-layouts)
　[11.4. マルチスレッディング](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#multi-threading)
　[11.5. ログ記録](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#logging)
　[11.6. 弱参照](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#weak-references)
　[11.7. リスト操作のためのツール](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#tools-for-working-with-lists)
　[11.8. 10 進浮動小数演算](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/stdlib2.html#decimal-floating-point-arithmetic)

:::

***
## モジュール一覧表

| モジュール名 | 用途 |
| -------- | -------- |
| mathモジュール| 数学計算に関連する処理　|
| randomモジュール | 乱数に関する処理 |
| statisticsモジュール | 統計の計算に関する処理 |
| datetimeモジュール | 日付・時刻の取得や操作に関する処理 |
| reモジュール | 文字列のパターンマッチング（正規表現）関する処理 |
| sysモジュール | インタプリタや実行環境に関連した情報の操作に関する処理 |
| emailモジュール | 電子メールに関する処理 |

**※もっと詳しく見たい方は以下を参照してみてください**
[Python 標準ライブラリ](https://docs.python.org/ja/3.9/library/index.html)

***
## 課題①

### 次のファイル「`script.py`」を作成し、コマンドライン上で「`python3 script.py one two three four five`」を実行したときの結果として正しいものはA～Dのどれでしょうか？

[<span style="color:blue">script.py</span>]

import sys
print(sys.argv[0:4])

**A**　　[`'script.py', 'one', 'two', 'three'`]
**B**　　[`'script.py', 'one', 'two', 'three', 'four'`]
**C**　　[`'python3', 'script.py', 'one', 'two'`]
**D**　　[`'python3', 'script.py', 'one', 'two', 'three'`]

[ script.py ]
import sys
print(sys.argv[0:4])

「<span style="color:blue">script.py</span>」ファイルを作成する

:::info
「<span style="color:blue">script.py</span>」の解説

import sys

ライブラリであるsysモジュールをインポートする

print(sys.argv[0:4])

インデックス 0 の位置 (sys.argv[0]) には、pythonコマンドで指定したスクリプト自身の名前が格納されるので、今回の問題では「script. py」
インデックスは「開始値は常に含まれ、終了値は常に含まれない」
となるので、「0 1 2 3」が表示される
:::
上記のことから、「`python3 script.py one two three four five`」を実行すると、`script.py one two three`が求められる

***

## 課題① 解答

:::spoiler 解答
<br>

**A**　　[`'script.py', 'one', 'two', 'three'`]

:::

***

## 課題②

### モジュールに関する次の記述のうち誤っているものはどれか。

**A**　　mathモジュールを使うと、コード処理の実行時間を計測できる。
**B**　　smtplibモジュールを使うと、任意のインターネット上のホストにメールを送ることができる。
**C**　　randomモジュールを使うと、疑似乱数を生成することができる。
**D**　　statisticsモジュールを使うと、数値データの基本統計量（平均、中央値、分散など）を取得することができる。

***
**B**　　smtplibモジュールを使うと、任意のインターネット上のホストにメールを送ることができる。

:::warning
**＜smtplibモジュール＞**
　PythonでSMTPまたはESMTPのリスナーデーモンを備えた**任意の
　インターネット上のホストにメールを送る**ために使用することが
　できる SMTPクライアント・セッション・オブジェクトを定義

　※[smtplibモジュール](https://docs.python.org/ja/3.9/library/smtplib.html#module-smtplib)
:::

smtplibモジュールの記述に当てはまるため、**B**は正解

**smtplibモジュール使用例（メール送信）**

import smtplib

smtp_host = 'smtp.gmail.com'
smtp_port = 465
username = '[e-mail]'
password = '********'
from_address = '[e-mail]'
to_address = '[e-mail]'
subject = 'test subject'
body = 'test body'
message = ("From: %srnTo: %srnSubject: %srnrn%s" % (from_address, to_address, subject, body))

smtp = smtplib.SMTP_SSL(smtp_host, smtp_port)
smtp.login(username, password)
result = smtp.sendmail(from_address, to_address, message)
print(result)

***
C　　randomモジュールを使うと、疑似乱数を生成することができる。

:::warning
**＜randomモジュール＞**
　様々な分布をもつ**疑似乱数生成**器を実装している。ランダムな
　要素や乱数を使う操作などにはとても便利

　※[randomモジュール](https://docs.python.org/ja/3/library/random.html#module-random)
:::

randomモジュールの記述に当てはまるため、**C**は正解

**randomモジュール使用例（パスワード作成）**

import random

characters = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ!"#$%&\'()*+,-./:;<=>?@[\\]^_`{|}~'

#一時的なパスワード
temporarypassword = ''

#15文字のランダムな文字列を生成します。
for i in range(0, 15):
    temporarypassword += random.choice(characters)

print(temporarypassword)

***
**D**　　statisticsモジュールを使うと、数値データの基本統計量（平均、中央値、分散など）を取得することができる。

:::warning
**＜statisticsモジュール＞**
　数値 (Real 型) データを数学的に統計計算するための関数を
　提供し、簡単に**平均値、中央値、分散、標準偏差**を求められる

　※[statisticsモジュール](https://docs.python.org/ja/3.10/library/statistics.html#module-statistics)
:::

statisticsモジュールの記述に当てはまるため、**D**は正解

**statisticsモジュール使用例（平均値・中央値）**

【平均値】
import statistics

data = [13, 15, 25, 37, 40, 50, 57, 61, 90, 99]

result = statistics.mean(data)
print(result)
>>> 48.7

【中央値】
import statistics

data = [13, 15, 25, 37, 40, 50, 57, 61, 90, 99]

result = statistics.median(data)
print(result)
>>> 45.0

***

**A**　　mathモジュールを使うと、コード処理の実行時間を計測できる。

コード処理の実行時間を計測できるのは、**timeitモジュール**の説明のため、**A**が誤り

:::warning
**＜timeitモジュール＞**
　小さいPython**コードの時間を計測する**シンプルな手段を提供。
　なるべく正確な時間を算出するためにプロットフォーム特有の
　time関数を使用

　※[timeitモジュール](https://docs.python.org/ja/3/library/timeit.html#module-timeit)
:::

**timeitモジュール使用例（基本例）**

import timeit

timeit.timeit(lambda: "-".join(map(str, range(100))), number=10000)

>>>0.19665591977536678

:::warning
**＜mathモジュール＞**
　**数学的な計算をする**のに役立つ標準モジュール。円周率、
　切り上げ、切り捨て、指数、対数、三角関数など様々な数学関連
　の処理が可能

　[mathモジュール](https://docs.python.org/ja/3/library/math.html#module-math)
:::

**mathモジュール使用例（円周率）**

import math

math.pi

>>>3.141592653589793

***

## 課題② 解答

:::spoiler 解答
<br>

**A**　　mathモジュールを使うと、コード処理の実行時間を計測できる。

:::

***

## 課題③

### 「<span style="color:blue">fibo.py</span>」を作成し、コマンドラインで「コード」を実行したときの結果として正しいものはA～Dのどれでしょうか？

[<span style="color:blue">fibo.py</span>]

def fib(n):
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

def fib2(n):
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, sep=',')
        a, b = b, a+b
    print()

[コード]

import fibo
fibo.fib(100)

**A**　　0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89
**B**　　[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
**C**　　0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
**D**　　0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89

***
「<span style="color:blue">fibo.py</span>」を作成する

import fibo

fiboという名称でモジュールをインポートする

fibo.fib(100)

fib(100)を呼び出すので、「<span style="color:blue">fibo.py</span>」のfib(n)を呼び出す

def fib(n):
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

:::info
**fib(n)の解説**

def fib(n):

fib(n)を呼び出す

a, b = 0, 1

a=0、b=1を代入する

while a < n:

今回の問題ではn=100だから、aが100を超えるまで繰り返す

print(a, end=' ')

aの値を出力し、end=''により、末尾に空白を指定する

a, b = b, a+b

a=b、b=a+bを代入する

print()

最終的に文字列を出力する
:::

上記により、fib(100)を求めて出力する

***

## 課題③ 解答　

:::spoiler 解答
<br>

**C**　　0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

:::

***

## 課題④

### 以下のコードの実行結果として正しいものはA～Dのどれでしょうか？

import math
print('{1:.3f}, {0:.5f}'.format(math.pi, math.e))

**A**　　1:3.141f, 0:2.71828f
**B**　　3.141, 2.71828
**C**　　2.718, 3.14159
**D**　　2.71828 3.141

※今回のチュートリアルに記載がないため以下を参考にして下さい
ヒント：[math](https://docs.python.org/ja/3/library/math.html#math.pi)

***

import math

ライブラリであるmathモジュールをインポートする

print('{1:.3f}, {0:.5f}'.format(math.pi, math.e))

>print('{1:.3f}, {0:.5f}

{1:.3f}の**1**はインデックス番号、**.3**は小数点以下の桁数で下3桁、**f**は小数点を表す

>format(math.pi, math.e)

==math.pi : π=3.141592... (円周率)==

==math.e : e = 2.718281... (自然対数の底)==
最初のインデックスは**0**となるので、math.piは**0**、math.eは**1**となる

## 課題④ 解答

:::spoiler 解答
<br>

**C**　　2.718, 3.14159

:::

***