Python の基礎をわかりやすく解説！まずはここから始めよう！

こんにちは！
株式会社キカガク機械学習講師の桑水流です！

この記事では Python 基礎中の基礎である計算の仕方について解説します！
基本的な計算を通して Python の基本的な操作や、プログラミングについての基本的な考え方を身につけることができます！

本記事はこんな方にオススメです

プログラミングを始めてみたい方
Python を学んでみたいけど何から勉強すればいいかわからない方
Python での計算方法を知りたい方

ゼロから始めるプログラミング

スモールステップで Python を基礎から学べる、初学者の方向けの講座です。演習問題を通して Python の使い方を理解し、データ分析や機械学習実装のための基礎を身につけることを目指します。

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Python でプログラミングの基礎を学ぶメリット
- 話題性が抜群
- コードがわかりやすい
Python の始め方
- Google Colab ですぐに体験!
まずは計算してみよう！
- 基本的な計算
- Python でよく使う計算記号
応用編
- 優先順位
- 練習問題
エラーが出た時の考え方と対処法
- エラーはともだち怖くない
一人で学ぶのが不安な人へ
- 仲間と学ぶ環境の作り方
こちらの記事もオススメ
まずは無料で学びたい方・最速で学びたい方へ
- まずは無料で学びたい方： Python&機械学習入門コースがおすすめ
- 最速で学びたい方：キカガクの長期コースがおすすめ

Python でプログラミングの基礎を学ぶメリット

話題性が抜群

今話題の ChatGPT などの AI の基礎は基本的に Python を用いて構築されています。
これからの時代は AI をうまく活用して成果を上げるスキルが必要とされているため、 Python を学んで AI の基本的な仕組みや活用方法を学ぶことは将来大きな財産になるでしょう！

また、Python は世界的にも人気のある言語です。
検索エンジンのデータを基にした世界的なランキング「TOIBE Index for April 2023」 では 2022 年に引き続き 堂々の 1 位 を獲得しており、注目度の高い言語であることがわかります！

コードがわかりやすい

圧倒的な人気を誇る Python ですが、人気の理由の一つにコードが初心者にもわかりやすいという点が挙げられます。百聞は一見に如かずということで 「C 言語」 と 「Python 」のコードを比較してみましょう。

以下のコードは「Hello, World」という文字を表示するためのコード例です。

C 言語

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

Python

print("Hello, World!")

C 言語では 5 行ほどコードを書く必要がありますが、Python ならたった 1 行で書くことができます！このように Python は初心者にもわかりやすく読みやすいのが特徴です！

またプログラミングの基本的な考え方はどの言語にも共通しているため、Python を学ぶことで他のプログラミング言語にも応用が効くようになります。
まとめると Python は話題性ならびにわかりやすさという観点から、
これからプログラミングや AI について学び始める方にはぴったりの言語です！

Python の始め方

Google Colab ですぐに体験!

通常プログラミングを始めるには自分のパソコンにプログラミングをするための環境を構築する必要があります。
この環境構築が初心者がつまずく最初のポイントです！！僕も２度ほど挫折しました…
そんなつまずきポイントを全て無くしてくれるのが Google Colablatory（通称 : Google Colab） です！

こちらは Google アカウントさえ持っていれば無料ですぐに使い始めることができます！
Google アカウントを持っていない方はこちらから作成を行いましょう。
使い方も非常に簡単で以下の４ステップでコードの実行までできます。

Google アカウントにログインした状態で公式サイト にアクセス
ファイルからノートブックを新規作成
横長のセルをクリックしてコードを書く
セルを選択した状態で「shift + enter」or セルの横の再生ボタンを押してコードを実行

基本的な使い方はこれだけです！さらに詳しく知りたい方は以下の記事を参考にしてください！

2024年7月11日【Colab 入門】Google Colaboratory とは？使い方・メリットを徹底解説！

2024年4月15日【どう違う？】Google Colaboratory 有料版の料金と内容は？

まずは計算してみよう！

基本的な計算

計算をする前に最も基本的な計算記号について押さえましょう！プログラミングでは計算記号や符号のことを「演算子」と呼びます。これからたくさん目にする表現ですので覚えておきましょう！

以下は最も基本的な四則演算に関する演算子についてまとめたものです。
電卓や手書きする際の計算記号と少し表記が異なりますが、わからなくなった際は以下の表に戻って確認してください。

演算子	電卓記号	内容
+	＋	足し算（加算）
–	−	引き算（減算）
*	×	かけ算（乗算）
/	÷	割り算（除算）

では上の演算子を使って実際に計算を行ってみましょう！
今回は電卓とは使う記号が異なる「かけ算」と「割り算」の計算を行なってみましょう。
記号・数字は全て半角で入力することに注意してください！

以下のコードを Google Colab で実行してみましょう。
(# が先頭についている行のコードはコメントとして扱われるので実行されません)

サンプルコード

# かけ算
10 * 2

実行結果

サンプルコード

# 割り算
10 / 2

実行結果

どうでしょうか？うまく実行結果と同じ結果が出てきましたか？
もしうまくいかない方はサンプルコードをそのままコピー & ペーストして実行してみてください！

Python でよく使う計算記号

ここからは先ほど紹介した演算子の他に計算でよく使われる演算子について説明していきます！
まずは簡単に表にまとめたので概要を把握してから実際にコードを書いて実行していきましょう。

演算子	説明
%	割ったあまりを計算
//	割った結果の整数部分のみを計算
**	累乗の計算 x**y は x を y 乗することを表す

説明だけではわかりづらいので以下のサンプルコードを実行しながら概要を掴んでいきましょう。
まずは「%」を使った計算です。

サンプルコード

# 割ったあまりを計算
10 % 3

実行結果

10 を 3 で割ったあまりである 1 が出力されます。
続いては「//」であまりを除いた整数部分のみを取得してみましょう。

サンプルコード

# 割り算をして整数部分のみを取得
10 // 3

実行結果

10 を 3 で割った結果の 3.33333… のうち整数部分の 3 を取得することができました！
続いては累乗の計算を行いましょう。同じ数字を繰り返し掛け算することを「累乗」と言います。以下では 10 を 3 回掛け合わせることを考えてみましょう！

サンプルコード

# 累乗の計算　10 を 3 回かける -> 10 * 10 * 10
10 ** 3

実行結果

** の演算子を活用することでコードをスッキリさせることができます！
また以下のように記述することで平方根（√）の計算を行うことができます。

サンプルコード

# 平方根の計算
4 ** 0.5

実行結果

以上が Python を使った基本的な計算です！

応用編

優先順位

ここからは応用編です！
ここまでついてこられたみなさんならしっかり理解できると思いますのでもう少しがんばりましょう！
実はこれまで紹介してきた演算子には優先順位が存在します。
基本的に数学と同じで、足し算・引き算よりもかけ算・割り算の方が優先して計算されます。
以下のコードで確認しましょう！

サンプルコード

# 足し算とかけ算
3 + 3*2

実行結果

先に記述した3+3の足し算よりもかけ算が優先して計算されていることがわかります。

では足し算を先に計算したい場合はどうすればいいのでしょうか？
この問題はカッコを使い以下のように記述することで解決します。

サンプルコード

# 足し算を優先的に計算
(3+3) * 2

実行結果

今回紹介した演算子の中では累乗の演算子「**」が最も優先順位が高いです。

以下に今回紹介した演算子の優先順位をまとめたので参考にしてください。
上から順に優先度が高いものです。同じ行は同じ優先度になります。

演算子	説明
**	累乗
*, /, //, %	かけ算, 割り算, 切り捨て割り算, 剰余
+, –	足し算, 引き算

練習問題

ここからは優先度も考慮しつつ練習問題を解いていきましょう！

暗算でも解けるような問題を用意していますが、コードで表現して問題を解くにはどうすればいいかを考えながら挑戦してみてください！

問題 1
太郎くんは4個のりんごと5個のみかんを持っています。
次郎くんは太郎くんが持っている果物の数の3倍のみかんを持っています。
次郎くんは合計で何個のみかんを持っていますか？

解答例

サンプルコード

# 太郎くんが持っている果物の数の合計に3をかける
(4+5) * 3

実行結果

答えは 27 個になります！
続いて第２問！少し難しくなります！

問題 2
ある図書館には、大人向けの本が30冊、子ども向けの本が20冊あります。大人向けの本の数が子ども向けの本の数の2倍になるように、大人向けの本を追加します。追加する大人向けの本は何冊でしょうか？

解答例

サンプルコード

# 大人向けの本が最終的に何冊になるかを計算して、追加する本の数を算出
(20*2) - 30

実行結果

今回はわかりやすいようにカッコで囲んでいますが、なくてもかけ算の方が優先順位が高いので問題ありません！

どうでしょうか？頭の中で考えたことを数式で表すのは意外と難しいですね！
つづいてが最後の問題です！

問題 3
太郎くんは 1 年経つごとに実る柿の数が、前年の収穫数の 2 倍になる柿の木を 1 本植えました。3 年後の収穫の際に手に入る実の数が 48 個の場合、今年の収穫数は何個でしょうか？

サンプルコード

# 累乗を使って計算
48 / 2**3

実行結果

解けましたか？ぜひみなさんも問題を考えて Python を使って解いてみてください！
いい練習になること間違いなしです！

エラーが出た時の考え方と対処法

エラーはともだち怖くない

エラーって無駄に怖いですよね。赤いし英語だし長いし… 僕もキカガクのインターンに参加するまではすごく怖かったです。でも最近になってやっと怖く無くなってきました。
何をしたかというと、エラーを読んで調べてみることにしたんです。ただそれだけなんです。そうするとだんだんエラーは不器用なだけで悪い奴じゃないということがわかってきました。

エラー表示はなぜエラーになっているかを必死に伝えるためにみんなに嫌われるような見た目をして訴えかけているんです。エラーは実はいいやつなんです。
どうですか？エラー怖く無くなってきませんか？少し読んでみようかなって思いましたよね？

そう思った方も思わなかった方も一度下の記事を読んでください！エラーについての理解が深まって、挫折する確率がぐっっっと下がると思います！

2024年1月5日【Invalid Syntax】Python のよくある基本的なエラーと確認方法まとめ。初学者向けにわかりやすく解説！

エラーについての理解が深まってもエラーが解決できない時は思い切って ChatGPTに聞いてみましょう！
実はこの方法が一番手っ取り早いと思っています。でもそんなことしたら力が身につかないんじゃない？って思いますよね。

確かにChatGPTに投げて自分は何も考えずに従うだけならそうかもしれません。ですが ChatGPT のすごいところはエラーについて細かく聞き返すことができることなんです。つまり、自分が理解できるまで何度もエラーを掘り下げて質問することができるんです！

（*セキュリティの観点から個人情報や会社の機密情報は入力しないように注意してください！）

これによりただエラーを自分で Google 検索するよりも深い学習を行うことができるようになって、学習速度だけでなく上達の速度も格段に上がると思います。
気になった方は以下の記事を参考にぜひ使ってみてください！基本的な使い方から上手な使い方・注意点について詳しく書かれていますので参考になること間違いなしです。

2024年4月15日【初心者向け】今話題の ChatGPT を紹介！使い方・始め方から最大限活用するためのポイントも！

一人で学ぶのが不安な人へ

仲間と学ぶ環境の作り方

一人で学習を継続するのは簡単なことではありません。私自身一人で勉強していた時は何度も挫折しました。

現在はともに学ぶ仲間たちがおり、いつでも悩みを共有したり質問しあったりする環境に恵まれています。このような環境だと学ぶ意欲がアップし挫折確率が下がるだけでなく、上達の速度も桁違いだと感じています！

最近は SNS で探すと勉強仲間を募集している投稿をよく見かけます。なので「Python 初心者」などのタグで検索を行うと同じ目標を持った人たちを探すのも一つの手かもしれませんね！

またキカガクの長期コースには大学生から社会人までさまざまな目標を持った人たちが参加しており、ともに助け合いながら学び合う環境が揃っています！

気になった方はぜひ長期コース無料説明会に参加してみてください！

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Python の基礎から機械学習を学習したい方は、ぜひ教材の１つとしてご利用ください！

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最後まで読んでいただきありがとうございました！
一緒に目標に向かって頑張っていきましょう！！

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