Python 3におけるモジュールのインポート：包括的なガイド

はじめに

私たちの多くは、Pythonをプログラミング言語としてよく知っています。Python 3の素晴らしい点の一つは、無数にある組み込み関数です。Python 3を使用してさまざまなタイプのコードを記述する際に、これらの関数にアクセスできます。始める前に、Ubuntu 16.04でのPython 3のインストールとローカルプログラミング環境のセットアップに関するチュートリアルをご覧ください。それでは、Pythonの便利な関数をいくつか見てみましょう。

• print()：この関数を使用すると、式を出力できます。
• abs()：この関数を使用すると、任意の数値の絶対値を取得できます。
• int()：この関数を使用すると、指定された任意のデータ型を整数に変換できます。
• len()：任意のシーケンスまたはコレクションの長さを表示します。

組み込み関数だけで十分ですか？

残念ながら、これらの組み込み関数だけでは十分ではありません。Python 3でプログラミングを行う際、より多くの機能が必要になることがあります。プログラムのデフォルト機能だけに制限されたくはないでしょう。そこでモジュールの出番です。

モジュールとは何ですか？

モジュールを使用すると、より洗練されたプログラムを構築できます。選択肢が広がり、作業の幅が広がります。モジュールは通常、Pythonの.pyファイルで構成されています。これらのファイルにはそれぞれ、Pythonコードの一部が含まれています。任意のPythonファイルをモジュールとして参照できます。これらのモジュールを使用すると、あらゆる種類の処理を行うことができます。たとえば、関数、クラス、変数を定義できます。これらは他のPythonの.pyファイル内、またはコマンドラインインタープリタを介して参照できます。

たとえば、hello.pyという名前のPythonファイルがあるとします。このファイルのモジュール名はhelloです。このモジュールは、他のPythonファイルに簡単にインポートできます。また、Pythonのコマンドラインインタープリタでも使用できます。さまざまなファイルでモジュールをインポートするには、importステートメントを使用します。モジュールをインポートすると、基本的にはモジュール内のコードを実行することになります。これにより、モジュール内の定義を現在のファイルで使用できるようになります。

この包括的なガイドでは、Python 3でモジュールを確認してインストールする方法について説明します。また、モジュールをインポートしてエイリアスを設定する方法についても説明します。.

モジュールを確認する方法は？

前述のように、Python 3にはいくつかの組み込みモジュールがあります。これらはPython標準ライブラリにあります。このライブラリには、いくつかの基本的なシステム機能やソリューションを実行する標準モジュールが含まれています。これは、install Python.

したときに提供されるデフォルトの機能です。これらのモジュールが使用可能かどうかを確認するには、コマンドを実行する必要があります。ローカルのPython 3プログラミング環境、またはサーバーベースのプログラミング環境のいずれかに入る必要があります。次に、コマンドラインでPythonインタープリタを起動します。以下のようになります。

これで、importステートメントを実行できます。これにより、必要なときにモジュールを呼び出せることを確認できます。たとえば、mathモジュールを使用してコマンドを実行するとします。

このmathモジュールはPythonの組み込みモジュールです。つまり、インタープリタはフィードバックなしでタスクを完了します。プロンプトに戻ります。他の操作を行うことなく、すぐにモジュールの使用を開始できます。

モジュールをインストールする方法は？

一方、インストールされていないモジュールを実行したいとします。この例では、2Dプロットライブラリであるmatplotlibを想定します。このようなモジュールでimportステートメントを実行する方法は次のとおりです。

モジュールをインストールしていない場合、以下のようなエラーが発生します：

動作させるには、まずPythonインタプリタを終了する必要があります。終了するには、CTRL + Dを使用します。次に、matplotlibを次のコマンドでインストールする必要があります：pip:

これで、matplotlibをインタプリタに正常にインポートできるようになります。使用するコマンドはimport matplotlibです。今回はエラーは返されません。

モジュールをインポートする方法

モジュールをインポートする方法を見てみましょう。その機能を利用するには、import文を使用してモジュールをインポートする必要があります。文は、importキーワードとモジュール名の組み合わせで構成されます。モジュール名は通常、Pythonファイルのコードの先頭に記述されます。

例えば、my_rand_int.pyというPythonファイルがある場合、ランダムな数値を生成するためにrandomモジュールをインポートします：

関数はドット記法で参照する必要があります。次のようになります：[module].[function]。これは基本的に、現在のファイルでモジュールを別の名前空間として使用できることを意味します。

モジュールの説明を続け、いくつかの関数を見てみましょう：

• random.randint()：この関数はランダムな整数を返します。
• random.randrange()：この関数は、指定された範囲からランダムな要素を返します。次に、forループの作成方法を見てみましょう。現在のプログラムであるrandomモジュールの関数の1つを呼び出します。プログラム名はmy_rand_int.py:

プログラムはモジュールをインポートし、forループに入ります。ご覧のとおり、ループは10個の要素を処理します。プログラムは、1から25までの範囲（両端を含む）のランダムな整数を出力します。これは、整数の1と25が、次の関数のパラメータであることを意味します：random.randint().

ここで、次のコマンドでプログラムを実行すると、python my_rand_int.py、出力に次のように10個のランダムな整数が表示されます：

randomモジュールを使用したため、実行するたびに新しい整数が得られます。ただし、1から25の範囲を超えることはありません。また、次のように複数のimport文を同時に使用することもできます：

追加のモジュールを使用するために、piをmathからプログラムに追加します。また、ランダムな整数の数も減らします：

これで、出力は次のようになります。

5つのランダムな整数と、円周率の近似値が得られました。

How to Use from….import?

以外にも、import、知っておくべきもう1つのステートメントは from … import です。これは、ドット記法を使用せずに関数を参照したい場合に便利です。これにより、関数を名前で呼び出し、参照を直接指定できます。この例では、randint() 関数を random モジュールからインポートします：

呼び出したい関数を直接指定します。プログラム内でも、ドット記法を使わずに関数の名前を指定するだけで済みます：

出力は上記で見たものと同じになります。違いは、ドット記法を完全に避けることができるようになった点です。

モジュールにエイリアス（別名）を付けるには？

また、次のキーワードにも慣れておく必要があります： as 。このキーワードを使用すると、モジュール名やその関数を変更できます。既存のモジュールや新しくインポートしたモジュールが同じ名前を使用している場合、これを行う必要があるかもしれません。モジュールのエイリアスを作成するためのステートメントは次のようになります：

この例では、math モジュールの名前を変更します。これを省略して m に変更します。プログラムは次のようになります：

ご覧のように、pi as math.pi として参照する代わりに、m.pi.

と呼んでいます。一部のモジュールには公式のエイリアスがあります。これは、実際の名前の代わりにエイリアスを使用することが非常に一般的だからです。たとえば、matplotlib.pyplot モジュールを考えてみましょう。公式ドキュメントでは、そのエイリアスは plt となっています。エイリアスは次のように作成します：

結論

モジュールを追加してインポートできる機能は、Pythonプログラミングの世界を大きく広げます。組み込み関数だけでなく、それ以外の機能も利用できるようになります。デフォルトのPythonモジュールと、pip を使用してインストールしたモジュールを同時に使用できます。より複雑で洗練されたものを作成する際には、ぜひこの機能を活用してください。作業が容易になり、創造性が広がり、強力なプログラムを構築するのに役立ちます。

最後に、Pythonをさらに活用するのに役立つ、our blog のいくつかのリソースをご紹介します：

• • Pythonを使用したNASDAQの分単位データの取得
  • Pythonを使用したTwitterデータの抽出
  • Python 3におけるループ：break、continue、passステートメントの使用
  • Python 3：データ型変換ガイド

ハッピー・コンピューティング！