2.1.2 データ型と変数

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概念

変数、型、演算子、入力/出力、分岐、ループ、構造、関数、またはモジュール

コード

この概念のための最小限の実行可能な Python スニペット

出力

印字値、型、branch結果、loop trace、または返り値

失敗確認

型不一致、インデント、オフバイワン、可変データ、または import パスの問題

期待される成果

概念が機能することを証明するコードと出力結果

この節の位置づけ

この節では、Python がデータをどのように表し、保存するのかを理解します。変数、数値、文字列、ブール値、そして型変換は、後で条件分岐を書いたり、表データを扱ったり、モデル API を呼び出したりするときの土台になります。まずは、これらの「最小のデータ単位」に慣れていきましょう。

学習目標

• 変数とは何かを理解し、命名ルールを身につける
• Python の基本データ型である整数、浮動小数点数、文字列、ブール値を理解する
• データ型同士の変換を学ぶ
• 動的型付けの意味を理解する

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変数とは？

変数は、ラベルが貼られた箱だと考えてみましょう。中にものを入れて、ラベルで見つけることができます。

service_name = "ログイン API"  # 箱に「service_name」というラベルを貼る
latency_ms = 185             # 箱に「latency_ms」というラベルを貼る
timeout_seconds = 2.5        # 箱に「timeout_seconds」というラベルを貼る

Python の = は「等しい」ではなく、代入を表します。つまり、右側の値を左側の箱に入れるという意味です。

# 代入の向き：右から左
x = 10      # 10 を x という箱に入れる

# 箱の中身は変更できる
x = 20      # 今は x の中身は 20 になった（10 はなくなる）

# 変数の値を使って計算できる
y = x + 5   # y = 20 + 5 = 25
print(y)    # 出力: 25

変数名のルール

Python には変数名に関するいくつかの決まりがあります。

ルール	正しい例	間違った例
英字、数字、アンダースコアのみ使える	service_name, task2	service-name, task!
数字で始められない	task1	1task
Python のキーワードは使えない	my_class	class, if, for
大文字小文字を区別する	Service と service は別の変数	—

命名の慣例（必須ではないですが、みんなこうします）

# よい命名 ✅ —— 小文字 + アンダースコア（snake_case）
service_name = "ログイン API"
learning_rate = 0.001
max_epochs = 100

# あまりよくない命名 ❌ —— 使えないわけではないが、わかりにくい
a = "ログイン API"  # a では何かわからない
x1 = 0.001       # x1 が何を表すのか不明
SN = "ログイン API" # 略しすぎていて、他の人に伝わりにくい

命名の黄金ルール

変数名は、見ただけで何を表すか分かるようにしましょう。少し長くなっても（task_count）、意味の分からない略語（tc）よりずっとよいです。

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数値型

整数（int）

整数は、小数点のない数です。正の数、負の数、0 のいずれも含みます。

retry_count = 3
queue_delta = -10
count = 0
big_number = 1_000_000  # アンダースコアで区切ると見やすい。1000000 と同じ

print(type(retry_count))  # <class 'int'>

type() 関数

type() は、どんな値の型でも確認できる関数です。学習中によく使います。変数の型を確認するときに便利です。

Python の整数には大きさの制限がありません（C/Java のような int の範囲制限はありません）。

huge = 99999999999999999999999999999999
print(huge + 1)  # まったく問題ありません

浮動小数点数（float）

浮動小数点数は、小数点を含む数です。

pi = 3.14159
timeout_seconds = 2.5
negative = -0.001

print(type(pi))  # <class 'float'>

浮動小数点数の精度に注意してください。これは、どのプログラミング言語にもある問題です。

>>> 0.1 + 0.2
0.30000000000000004    # 正確な 0.3 ではない！

これは Python のバグではなく、コンピュータが小数を 2 進数で保存することによる、もともとの性質です。AI 開発では、このわずかな誤差が結果に影響しないことが多いです。ただし、金融計算のように正確な結果が必要な場合は、decimal モジュールを使うことができます。

整数と浮動小数点数の計算

a = 10
b = 3

print(a + b)    # 13    足し算
print(a - b)    # 7     引き算
print(a * b)    # 30    掛け算
print(a / b)    # 3.333... 割り算（結果は常に float）
print(a // b)   # 3     切り捨て除算
print(a % b)    # 1     余り
print(a ** b)   # 1000  べき乗（10 の 3 乗）

よくある落とし穴：

# 割り算 / の結果は、割り切れても必ず float
>>> 10 / 2
5.0         # 5 ではなく 5.0

# 整数がほしいなら // を使う
>>> 10 // 2
5

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文字列（str）

文字列はテキストです。文字の並びを引用符で囲みます。

文字列の作成

# シングルクォートとダブルクォートのどちらも使える。効果は同じ
service = 'ログイン API'
status = "ready"

# 文字列の中に引用符がある場合は、別の種類の引用符で囲む
sentence = "レビュアーは言いました: 'リリースできます'"
command = 'CLI フラグは "--dry-run" です'

# トリプルクォート：複数行のテキストを書ける
release_notes = """
ログイン API
- タイムアウトを調整
- リトライログを有効化
"""
print(release_notes)

print(type(service))  # <class 'str'>

文字列の連結

module_name = "チケット"
endpoint_name = " API"

# 方法 1: + で連結
full_endpoint = module_name + endpoint_name
print(full_endpoint)  # チケット API

# 方法 2: f-string を使う（おすすめ！Python 3.6+）
version = "v1"
intro = f"{full_endpoint} は {version} で動きます"
print(intro)  # チケット API は v1 で動きます

# 方法 3: format() を使う
intro2 = "{} は {} で動きます".format(full_endpoint, version)
print(intro2)  # チケット API は v1 で動きます

f-string はベストプラクティス

f-string（f"...{変数}..."）は、現代の Python で最もよく使われる文字列フォーマット方法です。簡潔で分かりやすく、この先の授業でもたくさん使います。

よく使う文字列操作

text = "Hello, Python!"

# 長さを取得
print(len(text))         # 14

# 大文字・小文字の変換
print(text.upper())      # HELLO, PYTHON!
print(text.lower())      # hello, python!

# 部分文字列を探す
print(text.find("Python"))  # 7（7 番目の位置から）
print("Python" in text)     # True

# 置換
print(text.replace("Python", "AI"))  # Hello, AI!

# 前後の空白を削除
messy = "  hello  "
print(messy.strip())    # "hello"

# 分割
csv_line = "ログイン API,185,ready"
parts = csv_line.split(",")
print(parts)  # ['ログイン API', '185', 'ready']

文字列のインデックスとスライス

文字列の各文字には**位置番号（インデックス）**があり、0 から始まります。

text = "Python"
#       P y t h o n
# index: 0 1 2 3 4 5
# 負の index: -6 -5 -4 -3 -2 -1

print(text[0])    # P（最初の文字）
print(text[5])    # n（6 番目の文字）
print(text[-1])   # n（最後の文字）
print(text[-2])   # o（後ろから 2 番目の文字）

スライスを使うと、一部の文字列を取り出せます。

text = "Python"

print(text[0:3])   # Pyt（index 0 から index 3 まで、3 は含まない）
print(text[2:5])   # tho
print(text[:3])    # Pyt（先頭から。0 は省略できる）
print(text[3:])    # hon（末尾まで。終了位置は省略できる）
print(text[:])     # Python（文字列全体のコピー）
print(text[::2])   # Pto（1 文字おきに取り出す）
print(text[::-1])  # nohtyP（文字列を逆順にする！）

スライスの書き方

text[start:stop:step] —— start から始めて、stop で終わる（ただし stop は含まない）、step ごとに 1 つ取り出します。覚えておきましょう：左閉右開（開始位置は含み、終了位置は含まない）。

文字列は変更できない

text = "Hello"
# text[0] = "h"  # エラー！TypeError: 'str' object does not support item assignment

# 変更したい場合は、新しい文字列を作る
text = "h" + text[1:]  # "hello"

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ブール値（bool）

ブール値は True（真）と False（偽）の 2 つだけです。先頭は大文字にします。

is_deployed = True
has_errors = False

print(type(is_deployed))  # <class 'bool'>

ブール値は、主に比較演算から得られます。

print(5 > 3)       # True
print(5 < 3)       # False
print(5 == 5)      # True（`=` が 1 つだと代入、2 つで比較）
print(5 != 3)      # True（`!=` は等しくないという意味）
print("abc" == "abc")  # True

ブール値は、後で学ぶ条件分岐（if/else）でたくさん使います。

真値と偽値

Python では、いろいろなものをブール値として扱えます。次の値は「偽」と見なされます。

# 以下はすべて "偽"（Falsy）
bool(0)        # False
bool(0.0)      # False
bool("")       # False（空文字列）
bool([])       # False（空リスト）
bool(None)     # False

# それ以外は "真"（Truthy）
bool(1)        # True
bool(-1)       # True（0 でなければ真）
bool("hello")  # True（空でない文字列は真）
bool([1, 2])   # True（空でないリストは真）

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None 型

None は Python の特別な値で、**「何もない」**ことを表します。

result = None
print(result)        # None
print(type(result))  # <class 'NoneType'>

None は、「まだ値がない」や「結果がない」を表すときによく使います。

# 関数が返り値を持たない場合、デフォルトで None を返す
def say_hello():
    print("Hello!")

result = say_hello()   # Hello! を表示
print(result)          # None

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型変換

ときには、ある型を別の型に変換する必要があります。

# 文字列 → 数値
latency_str = "185"
latency_ms = int(latency_str)      # 文字列を整数に変換
print(latency_ms + 10)             # 195

timeout_str = "2.5"
timeout_seconds = float(timeout_str)  # 文字列を浮動小数点数に変換
print(timeout_seconds)                # 2.5

# 数値 → 文字列
task_count = 12
task_count_str = str(task_count)   # 整数を文字列に変換
print("タスク数: " + task_count_str)  # タスク数: 12

# 整数 ↔ 浮動小数点数
x = int(3.7)    # 3（小数点以下をそのまま切り捨てる。四捨五入ではない）
y = float(5)    # 5.0

よくあるエラー：文字列と数値は、+ でそのまま連結できない

latency_ms = 185
# print("レイテンシ: " + latency_ms)  # エラー！TypeError

# 正しい方法 1: 文字列に変換する
print("レイテンシ: " + str(latency_ms))

# 正しい方法 2: f-string を使う（おすすめ）
print(f"レイテンシ: {latency_ms}")

# 正しい方法 3: カンマで区切る（print が自動で空白を入れる）
print("レイテンシ:", latency_ms)

型変換の早見表

変換	関数	例	結果
→ 整数	int()	int("25")	25
→ 浮動小数点数	float()	float("3.14")	3.14
→ 文字列	str()	str(100)	"100"
→ ブール値	bool()	bool(0)	False

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動的型付け

Python は動的型付けの言語です。つまり、変数を先に宣言して型を決める必要はなく、同じ変数にいつでも別の型を代入できます。

x = 10          # x は整数
print(type(x))  # <class 'int'>

x = "hello"     # 今度は x が文字列になった
print(type(x))  # <class 'str'>

x = True        # 今度は x がブール値になった
print(type(x))  # <class 'bool'>

とても柔軟ですが、注意も必要です。もともと数値を入れていた変数を、うっかり文字列にしてしまわないようにしましょう。

Java（静的型付け言語）と比べてみましょう。

int x = 10;       // x は整数と宣言する
x = "hello";      // エラー！Java では型を変えられない

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多重代入

Python には、便利な代入の書き方があります。

# 複数の変数に同時に代入
a, b, c = 1, 2, 3
print(a, b, c)  # 1 2 3

# 2 つの変数の値を入れ替える（Python らしい簡潔な書き方）
a, b = b, a
print(a, b)  # 2 1

# 複数の変数に同じ値を代入
x = y = z = 0
print(x, y, z)  # 0 0 0

この変数の入れ替え方は、とても Pythonic（Python らしい）です。他の言語では、通常は一時変数が必要です。

# 他の言語での書き方
temp = a
a = b
b = temp

# Python の書き方
a, b = b, a  # 1 行で完了！

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手を動かしてみよう

練習 1: サービス状態カード

サービス状態を変数に保存し、f-string で出力してみましょう。

service = "ログイン API"
latency_ms = 185
timeout_seconds = 2.5
is_ready = True

print(f"サービス: {service}")
print(f"レイテンシ: {latency_ms} ms")
print(f"タイムアウト: {timeout_seconds} 秒")
print(f"準備完了: {is_ready}")
print(f"15 ms 増えた場合: {latency_ms + 15} ms")

練習 2: レイテンシ単位変換器

ミリ秒を秒に変換する式：seconds = milliseconds / 1000

latency_ms = 375.0
latency_seconds = latency_ms / 1000
print(f"{latency_ms} ms = {latency_seconds} 秒")

latency_ms の値を変えて、いくつかのリクエスト時間を計算してみましょう。

練習 3: 文字列操作

email = "  [email protected]  "

# 1. 前後の空白を削除する
# 2. 小文字に変換する
# 3. @ の位置を見つける
# 4. ユーザー名部分（@ の前）を取り出す

ヒント：.strip()、.lower()、.find()、スライスを組み合わせて使えます。

練習 4: 型を調べる

type() を使って、次の値の型を確認しましょう。まず予想してから確かめてみてください。

print(type(42))
print(type(3.14))
print(type("3.14"))
print(type(True))
print(type(None))
print(type(1 + 2))
print(type(1 + 2.0))    # 整数 + 浮動小数点数 = ？
print(type("1" + "2"))  # 文字列 + 文字列 = ？

参考実装と解説

1. サービス状態カードでは str、int、float、bool を使います。f-string では変数の値に加え、latency_ms + 15 のような式も表示できます。
2. 375.0 ms は 0.375 秒です。latency_ms を変えると latency_seconds も変わるよう、答えを固定せず式をコードに残します。
3. 正規化後のメールアドレスは [email protected] です。空白を除き小文字にした後の @ のインデックスは 11、ユーザー名は support.api です。
4. 型の出力は順に int、float、str、bool、NoneType、int、float、str です。
5. よくある間違いは "1" + "2" を計算だと思うことです。これは文字列結合なので、結果は "12" です。

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まとめ

型	キーワード	例	用途
整数	int	42, -10, 0	カウント、インデックス
浮動小数点数	float	3.14, -0.5	正確な数値、科学計算
文字列	str	"hello", 'world'	テキストデータ
ブール値	bool	True, False	条件分岐
空値	NoneType	None	「値がない」ことを表す

核心の理解

Python では、すべてがオブジェクトです。数値もオブジェクト、文字列もオブジェクト、さらに True や None もオブジェクトです。それぞれのオブジェクトには型（type）があり、型によってできる操作が決まります。