高等学校情報のプログラミング教育を考える:Python(3)

ここまでの内容
第１回：「はじめに」「インストールと起動」「書法」
第２回：「算術演算子」「変数」「リテラル」「文字列の扱い」「複合演算子」
　　　　「変数の型」「リスト」

繰り返し：for 文

　Pythonの for 文は，C言語などとは少し異なる。
書式は

for 繰り返し変数 in シーケンス：

である。「シーケンス」のところは，「みんなのPython 第4版」では，「シーケンス（リストなど）」となっている。高校生の教材としては新しい用語を避けて，「リスト」とする方がよいかもしれない。
文法上の注意点は末尾にコロンを忘れないことと，処理内容は次の行以降にインデントして書くということだろう。
動作は，

シーケンスの要素をひとつずつ繰り返し変数に代入しながら繰り返す。

となるが，ここで，シーケンスは数のリストでなくてもよいというのが，C言語などの for と異なる概念である。つまり，指定するのは回数ではなく，整数列とも限らないのである。文字列のリストでもよいし，データのリストでもよい。それらを「順に代入しながら」繰り返すのだ。
　シーケンスとして range() 関数を使うことが多いが，range() 関数については for 文で使うシーケンスというだけでなく，関数として正しく理解しておく必要があるだろう。
　range()関数は，range 型のオブジェクトを返す。リストにするには list(range()) とするのだが，「みんなのPython 第4版」では range型のオブジェクトとは書かれておらず「リスト」となっている。
　オブジェクトの概念は初心者には難しいので，高校生向けの教材ではとりあえず「リスト」としておいて，注釈に「正確にはrange型のオブジェクトという」としておくくらいか。

実際に，次のような実験をしてみるとわかる。

range() の引数の書きかたは次の3通り。
range(stop) : ０から stop-1までの整数列を作る。ここで stop-1 までということが要注意
range(start,stop)：start から stop-1までの整数列を作る。
range(start,stop,step)：start から stop-1まで，step間隔で整数列を作る。

この点，「高等学校情報科「情報Ⅰ」教員研修用教材」では，制御構造の「反復」の例として
for 変数 in range(値1,値2,増減値)：処理
を示し，
「変数の値を値 1 から値 2 の1つ前まで増減値の幅で変化させ ながら処理を繰り返す。」
と説明しているのだが，これだと for 文の正しい理解にはつながらないと思われる。
そればかりではない。
「変数 x に対して 10 を 5 回加算をしながらその都度 x の値を表示するプログラム」が例として載っているが，コードは次のようになっている。

しかし，for の行は　

for i in range(1,6):

でよいわけだ。step 値は 1 がデフォルトなので書く必要はない。
さらに，「５回繰り返す」のだから

for i in range(5):

の方が直感的だろう。
この研修用教材を，Pythonの知識がある程度ある前提で使うなら range(5) だし，そうでなければ，range() 関数の機能について
「i in range(1,6,1)を示す値は 1 ≦ i < 6 となることに留意する必要がある。」などといった説明ではなく，きちんと説明すべきだろう。

繰り返しの途中で抜ける

break を 使って，繰り返しの途中で抜けることができる。処理ブロックの中で
if 条件式：
　処理ブロック
　break

と記述する。

条件分岐　if 文

書式は

if 条件式：
　処理ブロック
else：
　処理ブロック

else if はなくてもよい。if 文はネストできる。このあたりはCindyScriptでも同じ。
Python には，複数の条件式を使うための elif もある。

if 条件式1：
　処理ブロック
elif 条件式2：
　処理ブロック
elif 条件式3：
　処理ブロック
・・・・

if文の条件式について

　条件式は，== (等しい)　，　!= (等しくない)　，> , < , >= , <=　などの比較の他に， in 演算子がある。a in seq 　は，「a が シーケンス seq の中にあれば」という条件だ。CindyScriptでは contains(list,a)がこれに該当する。

論理演算子　and と or

「みんなのPython 第4版」では，if 文について，chapter 02 の「Pythonでプログラミングを始めよう」に書いてあるが，条件の and と or については 次の chapter03 「Pythonの基礎をマスターする」に書かれている。
書式は

　if A and B :
　　処理ブロック

ここで，不等号を用いた比較で

a >= m and a < n 　は　m <= a < n 　と記述できる。ちょっと便利。

真偽値 True , False についてもここで書かれている。

while文

「みんなのPython 第4版」では，chapter 03 の内容になる。「ループの応用」という位置づけだ。
書式は

　while 条件式 :
　　処理ブロック

以降はCindyScriptにはない文法。

break と continue

break : ループから抜ける
continue : ループ内のそれ以降の処理をしないでループ先頭に戻る

ループでの else

for , while ループで else が使える。珍しい。

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次回はユーザー定義関数