Python
,
Google Colaboratory
(
Python
入門,
Google Colaboratory
を使用)
URL:
https://www
.kkaneko.jp/pro/pf/index.html
1
金子邦彦
1-
1.
プログラミング
2
プログラム
•
コンピュータは,
プログラム
で動く
•
プログラム
を設計,制作する
ことはクリエイティ
ブである
3
①
さまざまなアプリ
•
アプリでは,プログ
ラムが動いている
4
W
eb
ブラ
ウ
ザ
ワープロ
(マイクロソフト・ワード)
②
コンピュータを細か
くコントロール
5
人工知能のプログラム
(
Python
言語)
ニューラルネットワークを
作成している
③
コンピュータど
う
しがつな
がるときも
プログラムが
必要
6
利用者
コンピュータ
利用者
利用者
サーバ(サービスを提供する
IT
システム)
ネットワーク
プログラム
プログラム
プログラム
プログラム
プログラミング
(progra
mming)
•
コンピュータは,
プログラム
で動く
•
プログラミングは,
プログラ
ム
を設計,製作す
る
こと
•
何らかの作業を,コ
ンピュータで実行させるため
に行
う
7
Py
thon
プログラム
の
ソースコード
プログラム
の
実行結果
ソースコード
(source
code)
•
プログラム
を,何らかの
プログラミング言語
で書
いたもの
•
「
ソフト
ウ
エア
の設計
図
」とい
う
こ
とも.
•
人間も読み書き,
編集できる
8
import picame
ra
camera = picamera.PiCamera()
camera.capture("1.jpg")
exit()
Raspberry Pi
で,カメラを使って
撮影し,画像を保存するプログラムの
ソースコード(
Python
言語)
プログラミングが役に立つ
理由
•
プログラミング
は
人間の力を増幅
し、私たちができること
を大幅に広げる
•
シミュレーション
、
大量データ処理
、
AI
連携
、
IT
システム
制作
など、さまざまな活動で、
プログラミング
は役立つ
•
プログラミングはクリエイティブな行為
•
さまざまな
作業を自動化
したいとき、
問題解決
したいとき
にも役立つ
9
1-2. Python, Google
Colabotarory
10
•
Py
thon
は多くの人々
に利用されている
プロ
グラミング言語
の1つ
•
読みやすさ
,
書きやす
さ
,
幅広い応用範囲
が
特徴
11
Python
Python
言語の特徴
•
簡単
Py
thon
は,
単純で読みやすい
文法.
初心者に学びやすい
•
便利
多数の拡張機能
を持つ
•
豊富な機能を持ち、高度で複雑なプログラムも作成可能
•
変数(オブジェクト)
•
データ型(クラス)
•
条件分岐
if
•
繰り返し
for
,
while
•
関数
•
オブジェクト指向プログラミング(
クラス、スーパークラスとサ
ブクラス、継承)
•
モジュールとパッケージ
•
例外処理
•
ファイル入出力、表示
12
Python
の主なキーワード
•
print
表示
•
type
型名(クラス名)の取得
•
if, else
条件分岐
•
for
, while
繰り返し
•
def
関数定義
•
return
関数の評価値
•
class
クラス定義
•
__
init
__
オブジェクトの生成(コンストラクタ)
•
self
クラス定義内で自オブジェクトへアクセス
•
vars
オブジェクトの属性名と値
•
super
親クラス(スーパークラス)
13
Python
プログラムの実行
①
ソースコードを
フ
ァイ
ルに保
存
し,
python
コマ
ンドで実行
14
ソースコードを
ファイルに保存
python
コマンドで実行.
実行時にファイル名を指定.
•
Python
のインストール必要
https://www.pyt
hon.org
•
Windows
では,
py
thon
コマンドで実行
•
終了は
exit()
Python
プログラムの実行
②
Py
thon
コンソール
を使用.
Python
プログラムを
入れるたびに結果が
得られる(
対話的
実行
と言った
りする).
15
実行
結果
•
Python
のインストール必要
https://www.pyt
hon.org
•
Windows
では,
python
コマンドで実行
•
終了は
exit()
python
コマンド
実行
結果
Jupyter
QtConsol
e
•
インストール必要
ht
tps://www
.kkanek
o.jp/tools/win
/tools.h
tml#python
•
「
jupyter
qt
console
」で起動
Python
プログラムの実行
③
Python
ソースコ
ードの編集,実行
機能を持った
アプ
リを利
用
16
編集画面
実行ボタン
実行結果
PyScripter
の画面
Python
プログラムの実行(
Google
Colaborato
ry
)
④
Py
thon
のノートブック
を使用.
Python
プログ
ラムを,
コ
ードセル
の中に入れておく
.
※
コー
ドセル
内のプログラムは,編集,実行可能.
(編集や実行には
Google
アカ
ウ
ン
トが
必要)
17
実行結果
Python
プログラム
Python
プログラム
Python
プログラム
まとめ
Py
thon
プログラムの実行
にはさまざまな方法が
ある
①
ソースコードを
ファイルに保存
し,
python
コマンド
で実行
②
Py
thon
コンソール
を使用.
Python
プログラムを入
れるたびに結果が得られる(対話的実行と言ったりす
る).
③
Python
ソースコードの編集,実行機能を持った
アプ
リを利用
④
Py
thon
のノートブック
を使用.
Python
プログラ
ムを,
コードセル
の中に入れておく.
コードセル
内の
プログラムは,編集,実行可能.
18
Google
Colabo
ratory
19
URL:
htt
ps://colab
.resear
ch.goog
le.com/
•
オンライン
で動く
•
Py
thon
のノートブック
の機能を持つ
•
Python
や種々の機能が
イン
スト
ール
済み
•
利用には,
Google
アカ
ウ
ントが必要
Google
Colabo
ratory
の主な機能
20
•
ノー
トブ
ック
の
新規
作成,編集,保存
,公開
(
Google Drive
との
連携による)
•
公開により,
第三者がノートブックをダ
ウ
ン
ロ
ード
し,編集や実行など
も可能
•
Py
thon
プログラム
(コードセル内)の
編
集,実
行
•
「
!pip
」や「
%cd
」などのシス
テム操作のための
コ
マン
ド
(コ
ードセル内)の
編
集,実行
•
ファイル
の
アップロ
ード
,
ダ
ウ
ン
ロード
•
ドキュメン
トの編集(図,リ
ンク,添
付ファイルを
含めること
ができる)
Google
Colabo
ratory
の全体画面
21
W
eb
ブラ
ウ
ザの画面
メニュー
(目次,検索と置換,
変数,ファイル)
メニュー
コードセル,テキストセル
の追加
コードセル,
テキストセルの
並び
Google
Colabo
ratory
のノートブック
コードセル
,
テキス
トセル
の
2種類
•
コードセル
:
Python
プログラム,コマンド,実
行結果
•
テキ
ストセ
ル
:説明文,図
22
テキストセル
コードセル
テキストセル
コードセル
コードセルと
,プログラム
実行
23
編集前
編集後
2
を
3
へ
実行ボタンと
実行結果
コードセル
で,
Py
thon
プログラムやコマンドの編集,実行
ができる.
実行結果はコードセル内に残る
実行ボタン
Google
Colaboratory
での
ファイルのアップ
ロード
24
ファイルのアップロード
ファイル
ドラッグ&ド
ロップでアップ
ロードできる
Google
Colaboratory
で
う
まく実行できない
場合
混雑していると
き
などは、
実行
が止まり、
再開し
ない
場合
も
ある
【
その対処
】
次で、
アク
ティブなセッショ
ンの停止
を行い、その
後最初から実行をやり直す
•
メニ
ュー
で「
ランタイム
」,「
セッシ
ョンの管
理
」と操作する.
•
アクティブ
なセッションの一
覧
が表示
されるので,
「
終了
」をクリックして,
す
べてのアクティブ
な
セッション
を終了
する.
25
Google
Colabotaroy
と
Google
アカ
ウ
ント
【
Google
アカ
ウ
ントでのログインが
必要
】
•
ノー
トブッ
ク
の
新規作成,編
集,保存,公開
•
Py
thon
プログラム
の
編
集,
実行
•
システム操
作のコマンド
の
実行
•
ファイル
の
アッ
プロー
ド
,
ダ
ウ
ン
ロー
ド
【
Google
アカ
ウ
ントでのログインが
不要
】
•
他の人が公開してい
るノートブックの
閲覧のみ
26
Google
アカ
ウ
ント
•
Google
アカ
ウ
ント
は、
Goog
le
のオンラインサー
ビス等の利用のとき
に使
う
アカ
ウ
ント
ID
,
パスワード
(
ID,
パスワ
ードは自分
で決め
る)
•
Google Colaborator
y
も利用
27
Google
アカ
ウ
ントの新規取得
次の
①
,
②
の方法などで,
Google
アカ
ウ
ントの取得
ができる
①
Google
Colabo
ratory
の
使用中
に
「
Google
への
ログインが必
要」と表示されたと
き
「ログイン」,「
アカ
ウ
ントを作
成」と操作
②
Google
アカ
ウ
ント作成のペ
ージを開く
•
https://a
ccounts
.google.c
om/SignUp
28
Google
アカ
ウ
ントの新規取得
次の情報を登録する
氏名
自分が希望するメールアドレス
<ユーザー名>
@gmail.com
パスワード,
電話番号
生年月日,性別
29
電話番号
は
80
-
1234
-
5678
90
-
1234
-
5670
のよ
う
に入れる
(先頭の
0
無し)
演習
資料:
30
~
35
【
トピックス
】
•
Google Colaboratory
•
コードセルの作成
•
Py
thon
プログラムの実行
30
①
Google Colaboratory
の
W
eb
ページを開く
https://colab.research.googl
e.com
31
②
「
ファイル
」で,「
ノートブックを新規作成
」を選ぶ
③
Google
アカ
ウ
ント
でのログインが求められたときは
ログ
イン
する
32
④
コードセルの新規作成
⑤
コードセルに
Python
プログラムを入れる
x = 100
33
メニューの「
+
コード
」
をクリック
⑥
コードセルの新規作成
⑦
コードセルに
Python
プログラムを入れる
if (x > 2
0):
print("big")
else:
print("small")
34
メニューの「
+
コード
」
をクリック
if (age <= 12)
の直後に「
:
」
else
の直後に「
:
」
(どちらも,コロン)
字下げ.
(こ
こで
は,半角の空
白を
2
つ)
⑧
コードセルの新規作成
⑨
コードセルに
Python
プログラムを入れる
s = 0
for i
in [1, 2, 3, 4, 5]:
s = s +
i
print(s)
35
メニューの「
+
コード
」
をクリック
字下げ.
(ここでは,半角の空白を
2
つ)
for i
in [1,
2, 3, 4, 5]
の直後に「
:
」
⑩
コードセルを上から順に実行し,結果を確認
36
コードセルの実行ボタン
をクリック
コードセルの実行ボタン
をクリック
コードセルの実行ボタン
をクリック
まとめ
Google
Colabo
ratory
ノートブック
•
テキストセル,コー
ドセルの並び
•
コードセルは,
Pytho
n
プログラムと実行結果
37