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cs-11. Python の条件分岐と繰
り返し,ステップ実行
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
1
金子邦彦
第11回の内容
2
• プログラミング言語 Python の基礎
プログラム実行の流れ,条件分岐,繰り返し
<次回授業の予習>
• プログラムの「関数」についての授業である.
(数学の「関数」ではない)
• 今日の授業内容を復習しておく
11-2 Python 言語
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
3
金子邦彦
問いかけ
• Python 言語とは何でしょうか?
• Python 言語のアプリケーション
を動かすのに,どういう手順を
踏むでしょうか?
4
Python 言語の
特徴
• 「入門者に学習しやすい」とされる
• 多数の拡張機能(外部プログラムの
インポートなど)
• Python 言語システムのソースコー
ドは公開されている
• オブジェクト指向の機能を持つ
オブジェクト,クラス,メソッド,
属性,クラス階層,継承
5
Python の動作
6
Python のソースコード
コンパイル
(ビルド)
バイトコード
全部がそろって,
1つのアプリケーション
Python 仮想マシン
標準ライブラリ
コンパイル(ビルド)と実行は
一度に行われる
ソースコードは、
いろいろなマシンで動作する
プログラムの要素
• 式
• 関数
• オブジェクト,メソッド,引数
※ この授業では,値が変化するオブジェクト
のことを変数という
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• 繰り返し(ループ)
7
Python でマスターしておくと,他のプログラミング言語
でも応用がきく,という考え方も
私の見解
11-3 変数,式
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
8
金子邦彦
いまから
行うこと
• Python で,式や変数や計算に
上達する
9
Python Tutor
10
Python をビジュアルに体験,演習ができ
るオンラインサービス
① ウェブブラウザで次の URL を開く
https://www.pythontutor.com/
② 「Visualize your code and get live
help now」をクリック
③ 言語を選ぶ.この授業では Python 3.6
「Start visualizing your code now」をクリック
11
12
「Python 3.6」になっている
実行のためのボタン
エディタ
(プログラムを書き換えることができる)
計算
① Python プログラム
print(100 * 200)
②
「Visual Execution」をクリック.そして「Last」を
クリック.結果を確認
すべて半角文字
「*」は掛け算の記号
13
結果の「20000」を確認
③ 「Edit this code」をクリックすると,エディ
タの画面に戻る
14
Python の変数
• 変数には,データの値を代入で
きる.
a = 100
x = a * 20
「a = 100」のように書くと,a の
値が 100 に変化する
15
変数 x の値を 100 に変化させる
① Python プログラム
x = 100
16
②
「Visualize Execution」をクリック.そして
「Last」をクリック.「Edit this code」をクリッ
クして戻る
17
結果の「x 100」を確認
③ Python プログラム
a = 10
④ Python プログラム
b = 20
18
結果の
「a 10」を確認
結果の
「b 10」を確認
式と変数
• 式の実行結果として,値が得られる
• 式の中に,変数名を書くことができる
19
式
複数の式
実行結果
式と変数
Python プログラム
x = 100
y = 200
print( x + y )
20
結果の
「300」を確認
21
Python プログラム
x = 100
y = 200
print( x * y )
結果の
「20000」を確認
22
Python プログラム
x = 100
y = 200
print( ( x + 10 ) * y )
結果の
「22000」を確認
23
Python プログラム
teihen = 2.5
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print( teihen * takasa / 2 )
結果の
「6.25」を確認
底辺が2.5で,高さが5のとき,
三角形の面積は,面積: 6.25
変数と式
• 値が変化するオブジェクトのことを変数
という
• 式の実行結果として,値が得られる
24
11-4 条件分岐
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
25
金子邦彦
命令(コマンド)
◇ 命令(コマンド)を書くためのプログラミング
言語は、いろいろ
Python, Java, C, C++, JavaScript, C#, アセン
ブラ
◇ 命令(コマンド)は、1つずつ順番に並んでい
て、コンピュータは進んだり戻ったりするのが普通
判断(「はい」か「いいえ」)
ループ
※ 順番に並んでいないという場合もある: SQL,
Scheme, Prolog など
26
条件分岐
変数や式の値によって,プログラム実行の流
れが分岐する
age の値が 12以下 → 500 yen
13以上 → 1800 yen
27
条件式は「age <= 12」のようになる
条件分岐のプログラム例
28
29
if (age <= 12)の直後に「:」
else の直後に「:」
(どちらも,コロン)
字下げも正確に!
print の前に,「タブ (Tab)」を 1つだけ
① Python Tutor のエディタに,次のプロ
グラムを入れる
30
「delキー」などを使いなが
ら編集
正しくない字下げ 正しい字下げ
② 実行し,結果を確認
31
③ 10 を 30 に書き換えて,実行し,結果を確
認
結果は 1800 である
32
11-5 ステップ実行
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
33
金子邦彦
プログラム実行
• 命令(コマンド)は、順番に並
んでいる
• 通常は,上から順に1つずつ実
行される(逐次実行)
• 条件分岐や繰り返しでは,逐次
実行とは違う実行の流れになる
※ プログラミング言語の種類に
よっては,順番に並んでいないと
いう場合もある: SQL, Scheme,
Prolog など
34
ステップ実行
• ステップ実行により、プログラ
ム実行の流れをビジュアルに観
察
• プログラム開発環境の機能
35
みどころ
• 次のことを理解しマスターする
• Python Tutor でのステップ実行
の操作
• 変数の値の変化
• 実行の流れの変化(ジャンプ)
36
python tutor でのステップ実行
ステップ実行により,プログラム実行の流れ
を確認できる
37
① まずは,「Visualize Execution」をクリッ
クして,実行開始
38
すでに,プログラムを実行中だったときは,「First」
をクリックして,最初の行に戻す
39
②「Step 1 of 3」と表示されているので,
全部で,ステップ数は 3 あることが分かる
40
③ ステップ実行したいので,「Next」をクリッ
クしながら,矢印の動きを確認.
※「Next」ボタンを何度か押し,それ以上進めな
くなったら終了
41
見どころ
2行目から 5行目へ
ジャンプするところ
④ 最後の行まで達したら,「Edit this code」をク
リックして,エディタの画面に戻る
42
⑤ 次のように「age = 10」と書き換えて,い
ままでと同じことを行う
43
見どころ
3行目で実行が止まる
次のプログラム作成に挑戦
44
weight の値が 100未満 → 0 yen
100以上 → 1000 yen
正解の例は次のページ
45
python tutor でのステップ実行
• ステップ実行により、進んだり戻ったりする様子をビ
ジュアルに観察できるウエブサービス
• ウェブブラウザを使う
• python tutor は、たくさんの言語を扱うことができる
Java, Ruby, Python, C, C++, JavaScript,
TypeScript など
46
11-6 繰り返し
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
47
金子邦彦
繰り返し • 繰り返し(ループ)では,同
じ処理や操作を繰り返す
48
物体の落下
物体を落とすと 9.8 × (時間)2 ÷ 2 の分,落ちていき
ます.
(空気抵抗は無視する)
ここをドラッグすると,
表示枠が広がる 49
配列と繰り返し
Python プログラム
50
x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
for t in x:
print( (9.8 / 2) * t * t )
for t in x の直後に「:」
(コロン)
字下げも正確に.
print の前に,「タブ」を 1つだけ
②「Visualize Execution」をクリック
51
③「Last」ボタンをクリック
52
④ 結果が表示されるので確認する.
53
まだ続きます
ここをドラッグすると,
表示枠が広がる
オブジェクト x は 11 個の
要素が入った配列
⑤「First」をクリックして,最初に戻しなさい
54
⑥ 「Step 1 of 24」と表示されているので,
全部で,ステップ数は 24 あることが分かる
55
⑦ ステップ実行したいので,「Forward」をクリックしな
ながら,緑の矢印の動きを確認する.
※ 「Forward」ボタンを何度か押し,それ以上進めな
くなったら終了
56
見どころ)
2行目と 3行目を
進んだり,戻ったりする
ところ
⑧ 終わったら「Edit this code」をクリックして,
元の画面に戻る
57
⑨ 次のように書き換えて,①から⑧と同じこと
を行う
58
180円,20円,
250円,40円で
消費税込みの価格
を求める
11-7 繰り返しの別の例
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
59
金子邦彦
繰り返しのプログラム例
60
リストの
組み立て
「y[i] = x[i] * 1.1」を
i の値を変えながら
5回繰り返す
確認クイズ
次のプログラムで i の値はどのように変化するか?
61
i の値: 0 → 1 → 2 → 3 → 4
「y[i] = x[i] * 1.1」を
i の値を変えながら
5回繰り返す
答え合わせ
次のプログラムで i の値はどのように変化するか?
62
i の値: 0 → 1 → 2 → 3 → 4
「y[i] = x[i] * 1.1」を
i の値を変えながら
5回繰り返す
① 次のプログラムを実行し,結果を確認
63
オブジェクト x は
5 個の要素が入った
リスト
オブジェクト y は
5 個の要素が入った
リスト
②「First」をクリックして,プログラム実行を
先頭に戻す
64
③「13 steps」と表示されているので,
全部で,ステップ数は 13 あることが分かる
65
④ ステップ実行したいので,「Next」をクリック
しながら,矢印の動きを確認
※「Next」ボタンを何度か押し,それ以上進めな
くなったら終了
66
見どころ
3行目,4行目が
繰り返される
実行が進むと,
y の中身が更新される
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67

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