データ構造

Pythonの主要なデータ構造（リスト、辞書、タプル、セット、文字列）について学びます。

リスト (list)

リストは順序付きの変更可能なコレクションです。

基本操作

PYTHON

# リストの作成
fruits = ["りんご", "バナナ", "オレンジ"]
print("fruits:", fruits)

# インデックスでアクセス（負のインデックスは末尾から）
print("最初:", fruits[0])
print("最後:", fruits[-1])

# スライス
print("0-1番目:", fruits[0:2])

# 要素の追加・挿入・削除
fruits.append("ぶどう")
fruits.insert(1, "いちご")
fruits.remove("バナナ")
print("変更後:", fruits)

# ソート
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6]
print("ソート:", sorted(numbers))
print("降順:", sorted(numbers, reverse=True))
print("長さ:", len(fruits))

Output

リスト内包表記

ループより簡潔に新しいリストを作る記法。

PYTHON

# 基本: 0〜9 を二乗
squares = [x**2 for x in range(10)]
print(squares)

# 条件付き: 偶数だけ二乗
even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(even_squares)

# ネスト: 3×5 の行列
matrix = [[i*j for j in range(5)] for i in range(3)]
for row in matrix:
    print(row)

Output

辞書 (dict)

辞書はキーと値のペアを格納するデータ構造です。

基本操作

PYTHON

# 辞書の作成
person = {"name": "田中太郎", "age": 30, "city": "東京"}

# 値の取得（get は存在しないキーでもエラーにならない）
print("名前:", person["name"])
print("国:", person.get("country", "未設定"))

# 値の更新・追加
person["age"] = 31
person["email"] = "tanaka@example.com"

# ループ
for key, value in person.items():
    print(f"{key}: {value}")

# キーの存在確認
print("'name' in person:", "name" in person)

# 削除
del person["city"]
print("削除後:", person)

Output

辞書内包表記とネスト辞書

PYTHON

# 辞書内包表記
squares = {x: x**2 for x in range(5)}
print(squares)

# 2つのリストから辞書を作成
keys = ["a", "b", "c"]
values = [1, 2, 3]
d = {k: v for k, v in zip(keys, values)}
print(d)

# ネストした辞書
users = {
    "alice": {"age": 25, "role": "admin"},
    "bob":   {"age": 30, "role": "user"},
}
print("aliceの年齢:", users["alice"]["age"])
for name, info in users.items():
    print(f"{name}: {info['role']}")

Output

タプル (tuple)

タプルは順序付きの変更不可能（イミュータブル）なコレクションです。

基本操作

PYTHON

# タプルの作成
point = (10, 20)
rgb = (255, 128, 0)
print("point:", point)

# 単一要素のタプルはカンマが必須
single = (42,)
print("single:", single, type(single))

# 変更しようとするとエラー
try:
    point[0] = 99
except TypeError as e:
    print("変更不可:", e)

# count と index メソッド
nums = (1, 2, 3, 2, 1, 2)
print("2の出現回数:", nums.count(2))
print("3のインデックス:", nums.index(3))

Output

パッキングとアンパッキング

関数から複数の値を返す/受け取るときによく使う書き方。

PYTHON

# パッキング（カッコ省略可能）
point = 10, 20
print("point:", point)

# アンパッキング
x, y = point
print(f"x={x}, y={y}")

# 値の交換（一時変数不要）
a, b = 1, 2
a, b = b, a
print(f"swap: a={a}, b={b}")

# 関数で複数の値を返す
def min_max(numbers):
    return min(numbers), max(numbers)

low, high = min_max([3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6])
print(f"min={low}, max={high}")

# * で残りを受け取る
first, *middle, last = [1, 2, 3, 4, 5]
print(f"first={first}, middle={middle}, last={last}")

Output

セット (set)

セットは重複のない要素のコレクションです。集合演算が可能です。

基本操作と集合演算

PYTHON

# セットの作成（重複は自動で除去）
numbers = {1, 2, 3, 3, 4, 4, 5}
print("numbers:", numbers)

# 集合演算
a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}

print("和集合 (a | b):", a | b)
print("積集合 (a & b):", a & b)
print("差集合 (a - b):", a - b)
print("対称差 (a ^ b):", a ^ b)

# 部分集合・上位集合
print("{1,2} ⊆ a:", {1, 2}.issubset(a))
print("a ⊇ {1,2}:", a.issuperset({1, 2}))

# 要素の追加と削除
numbers.add(6)
numbers.discard(1)  # 存在しないキーでもエラーにならない
print("操作後:", numbers)

Output

集合内包表記と frozenset

PYTHON

# 集合内包表記
even = {x for x in range(10) if x % 2 == 0}
print("偶数:", even)

# 文字列から一意な文字
chars = {c for c in "Hello, World!" if c.isalpha()}
print("文字:", chars)

# frozenset: 変更不可能なセット（辞書のキーやセットの要素にできる）
fs = frozenset([1, 2, 3])
print("frozenset:", fs)

# frozenset をセットの要素にする
nested = {fs, frozenset([4, 5])}
print("ネストセット:", nested)

Output

文字列操作 (str)

Pythonの文字列はイミュータブル。豊富なメソッドで操作できます。

基本操作とメソッド

PYTHON

s = "  Hello, World!  "

# 大文字・小文字
print("upper:", s.upper())
print("lower:", s.lower())
print("title:", s.title())

# 空白除去
print("strip:", repr(s.strip()))
print("lstrip:", repr(s.lstrip()))

# 検索と置換
print("'World' in s:", "World" in s)
print("find:", s.find("World"))
print("replace:", s.replace("World", "Python"))

# 分割と結合
csv = "apple,banana,orange"
parts = csv.split(",")
print("split:", parts)
print("join:", "-".join(parts))

# 確認系
print("'42'.isdigit():", "42".isdigit())
print("'abc'.isalpha():", "abc".isalpha())
print("starts/ends:", s.strip().startswith("Hello"), s.strip().endswith("!"))

Output

文字列フォーマット (f-string)

PYTHON

name = "Alice"
age = 25
pi = 3.14159265

# f-string（推奨）
print(f"My name is {name}, age {age}")

# 桁数・幅指定
print(f"pi = {pi:.2f}")       # 小数点以下2桁
print(f"pi = {pi:10.4f}")     # 幅10、小数4桁
print(f"hex = {255:#x}")      # 16進数
print(f"bin = {10:08b}")      # 8桁の2進数

# 表形式
items = [("apple", 100), ("banana", 80), ("orange", 150)]
for name, price in items:
    print(f"{name:<10} ¥{price:>5}")

# .format() 形式
print("{} is {} years old".format("Bob", 30))
print("{0} {1} {0}".format("ha", "ho"))

Output

正規表現 (re)

PYTHON

# re モジュールは既に使用可能（import 不要）
text = "電話番号: 090-1234-5678, 03-1234-5678, メール: alice@example.com"

# 検索
m = re.search(r"\d{2,4}-\d{4}-\d{4}", text)
if m:
    print("最初の電話:", m.group())

# 全部抽出
phones = re.findall(r"\d{2,4}-\d{4}-\d{4}", text)
print("全電話:", phones)

# メールアドレス
emails = re.findall(r"[\w.+-]+@[\w.-]+", text)
print("メール:", emails)

# グループ
m = re.search(r"(\d+)-(\d+)-(\d+)", "090-1234-5678")
print("groups:", m.groups())

# 置換
masked = re.sub(r"\d{4}-\d{4}", "****-****", text)
print("マスク:", masked)

Output