高校向けPython入門(4) 制御構造
この中に「マニュアル」という言葉が出てくる。前回の「変数と関数」は，いろいろなプログラミング言語にほぼ共通な内容だが，ここからPython独自のものになっていく。たとえば，繰り返しの for 文は，最初は
for i in range(10) で10回繰り返す
でよいのだが，in や range() の意味を説明しようするとちょっとした分量になる。
生徒実習では上記の説明でよいだろうが，それでは「暗記」にとどまってしまうわけだ。そこで，「詳しいことはマニュアルに書かれているよ」ということになる。
そのマニュアルは，現在，同時進行で作成中だが，その作成中のものを，サイト
高校のためのPython教室
に置いてある。
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4 制御構造
プログラムは書かれた順に実行される。しかし，途中で同じようなことを繰り返したり， 条件によって処理内容を変えたりすることがある。こういった，実行する順序を制御するの が制御構造で，「繰り返し」と「条件分岐」がある。
4.1 繰り返し: for と while
ある処理を繰り返すとき，決まった回数繰り返す場合は for ，条件が成り立つ間繰り返すときは while を使う。Python では，厳密には「決まった回数」ではないが，それについては適宜説明する。また，マニュアルに詳しく記載されている
4.1.1 for による繰り返し
たとえば，1から 10 までの整数の和を計算することを考える。
まず，合計を表す変数を wa として，初めは wa を 0 にしておく。
変数 a の値を 1 から 10 まで増やしながら 「a の値を wa に加える」ということを繰り返す。
ひとまずは，「for i in range(10): で 10 回繰り返す」という理解でよいだろう。
しかし，他のプログラミング言語で for 文を知っている人は，「in は何だろう」といった疑問が湧くかもしれない。
実は，Python における for 文の構造は，他の言語とは異なり，次のようになっている。
for 変数 in シーケンス
「シーケンス」とは「一連の」とか「配列」という意味だ。数学なら数列。 つまり，データが並んだものの中から (in) 順に取り出して，変数に代入することを繰り返すのが，for 文の意味だ。
renge(n) は，0 以上 n 未満の整数列を作る。range(10) なら 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 だ。したがって，i in range(10) は，i に 0 から順に値を代入しながら 10 回繰り返すことになる。
また，この range() という関数は，range(a,b) とすると a 以上 b 未満の整数列を作り，range(a,b,step) とすると，step 値ずつ飛ばしながら a 以上 b 未満の整数列を作る。 次のようにコードを変えて，この意味を確かめよう。
なお，「1 桁の奇数の和を求める」というのが目的ならば，上のようにやるより，次のよう に while を使う方がよい。range(1,11,2) より，処理の内容がわかりやすいからだ。
4.1.2 while による繰り返し
ある条件を満たす間繰り返すには while 条件 : を使う。
たとえば，「1 桁の奇数の和を求める」は「n = 1 から始めて，nが10 未満の間 ，nに2 を加えたものを足していく」と考える。
無限ループ
while による繰り返しでは，条件が成り立つ間は永遠に繰り返すことになる。これを無限 ループという。ちょっとしたタイプミスによって無限ループに陥ることもある。その場合の対処法を一度やっておこう。次は，Jupyter Notebook の場合である。
上のプログラムで，n に 2 を加えるのを忘れると，いつまでも n <10 のままなので無限 ループになる。
実行すると，反応がなくなったように見えるが，図のように，セル番号のところが ＊ になる。ずっと実行中ということだ。そこで，上の停止ボタンをクリックすると実行を 止めることができる。
IDLE の場合は，Ctrl+C で停止する。
4.1.3 条件分岐 if
ある条件が成り立つときだけ処理をおこなうには，if 条件 : を使う。値を比較する条件として次のものが使われる。
a==b : a と b が等しい(等号が2つであることに注意)
a!=b : aとbが等しくない
a>b :aがbより大きい
a<b :aがbより小さい
a>=b :aがb以上(>と=の順序に注意)
a<=b :aがb以上
たとえば，2 から 100 までの数のうち，偶数だが 4 の倍数ではない数の和を求める。
4 の倍数は，4 で割った余りが 0 かどうかで判定できる。余りを求めるには，演算子 % を 使う。
「もし A が成り立てば P，そうでなければ Q」という条件分岐は，if と else を使う。
「もし A が成り立てば P，そうではなくもし B が成り立てば Q」の場合は，if と elif を 使う。
たとえば，1 から 100 までの数のうち，3 の倍数，3 で割って 1 余る数，3 で割って 2 余る数のそれぞれの和を求める。
4.1.4 真偽値:True と False
if や while での条件判断は，その式を「評価」して，真か偽かで分岐を行う。Python では，真は True，偽は False で表す。
Python の制御構造には，「途中で抜ける:break」と，「以降の処理をせずに戻る:continue」という方法があるが，高校で扱う教材ではほとんど使うことがないので今は略す。詳細はマニュアルを参照されたい。
=== コラム ===========
制御構造とフローチャート
情報の教科書には，プログラムの実行について「処理の流れは，順次，選択，反復という3つの要素を組み合わせて表すことができる」と書かれている。その横にフローチャートがある。フローチャートについては，文科省の学習指導要領解説にも「教えること」として記載がある。
しかし，筆者は数年間，情報の授業でプログラミングを扱ってきたが，フローチャートの説明をしたことは一度もない。不要だからだ。
1970年ごろ，コンピュータといえば，使う言語はアセンブラか，FORTAN，COBOLだった。コンピュータを作っているハードウェアが真空管から半導体に変わり，LSIで回路が組まれるようになって，個人でも使えるコンピュータが登場した。Altair である。当時はマイクロコンピュータと言われた。そのときの言語は，Altair BASIC。マイクロソフト社を起業したポール・アレンとビル・ゲイツが開発したものだ。 それが Microsoft BASIC となって，一時代を築いていく。
1980年になると，パーソナルコンピュータが登場し，学校でも使われるようになった。月刊誌「NEW教育とコンピュータ（学研）」が創刊され，成績処理などのプログラムが掲載された。
そのときの制御構造は今とは異なり，「GOTO 文で，プログラムのある箇所に飛ぶ」というものだった。どこに飛ぶのか，他の人が作ったプログラムは解析するのが大変だった。複雑に絡み合っていると，「スパゲッティプログラム」と呼ばれた。
その頃に，ある意味必須だったのがフローチャートである。プログラムの流れを示す図だ。「GOSUB」というのもあって，サブルーチンに飛ぶのである。サブルーチンは今でいう関数だ。ある処理をそこで行うので副プログラムとも呼ばれた。サブルーチンから戻るには RETURN を使う。
そのうち，GOTOをできるだけ排して，GOSUBで組み立てていく「構造化」がなされるようになり，プログラムの可読性（読みやすさ）は格段に増した。
今でも，VBAには GoSub 文があるが，ほとんど使っていないだろう。「プログラムのある箇所に飛ぶ：GO」という考え方は今はないと思ってよい。
Scratch という，子供向けの言語がある。マウスを使って，処理ブロックを並べていけばプログラミングができる。繰り返しも条件分岐もブロックになっている。その構造は，Python でも JavaScript でも，C言語でも同じだ。もはや「飛ぶ」という考え方は不要なのである。ということは，行き先を矢印で表すフローチャートも不要だということだ。
教科書に載っていても，授業でフローチャートを書かせる必要はない。こういうものがある，という知識はあってもよいが，使う必要はない，というのが筆者の立場だが，ここは各自で考えられたい。
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次回は「リスト」