目的
この記事では、Pythonが扱う組込みデータ型（bool, int, float, complex）の基本的な操作方法について記載する。
bool型 : 真偽リテラル
論理型とも呼ばれ、予約語であるTrueまたは、Falseのいずれかの値を取る。
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定義例
$ python >>> bool_a = True # bool型の変数bool_aをTrueで定義 >>> type(bool_a) <class 'bool'> >>> >>> bool_a = False # 変数bool_aをFalseに更新 >>> type(bool_a) <class 'bool'> >>> -
型の特性
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イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
Python - 組込みデータ型の特性 : immutable, mutable, iterable, sequence, mapping > イミュータブル（immutable）: 同一アドレスで変更不可 を参照 -
bool型はint型のサブクラス
$ python >>> issubclass(bool, int) # 第1引数が第2引数のサブクラスである場合にTrueを返す。 True
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int型のサブクラスであることによる振る舞い
- 数値型 \(0\)、\(1\)と同義
$ python >>> True == 1 # Trueは、1と同義 True >>> >>> False == 0 # Falseは、0と同義 True >>>
- 数値型 \(0\)、\(1\)と同義
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数値型と同義であるため、四則演算ができる
$ python >>> True + True + True # 加算 3 >>> 6 - False # 減算 5 >>> 100 * False # 乗算 0 >>> 100 / True # 除算 100.0 >>> >>> # 総和もとれる (Pythonでは頻繁に登場する) >>> bool_list_a = [True, True, False, True, True, True, False] >>> sum(bool_list_a) # 和 : 1 + 1 + 0 + 1 + 1 + 1 + 0 5 >>> -
判定基準
Falseと判定されるオブジェクト$ python >>> # False : bool型のFalse ... bool(False) False >>> >>> # None : 何もないことを示すオブジェクト ( 多言語で良く見かける null は、Pythonでは None と表現する ) ... bool(None) False >>> >>> # 0 : int型(整数)のゼロ ... bool(0) False >>> >>> # 0.0 : float型(浮動小数点数)のゼロ ... bool(0.0) False >>> >>> # 0j : complex型(複素数)のゼロ ... bool(0j) False >>> >>> # Decimal(0) : decimal型のゼロ ※ decimal型は組込みデータ型でない ... from decimal import Decimal # decimal型は組込みデータ型でない >>> bool(Decimal(0)) False >>> >>> # Fraction(0, 1) : fraction型(有理数)のゼロ ... from fractions import Fraction # fraction型は組込みデータ型でない >>> bool(Fraction(0, 1)) False >>> >>> # '' : str型(文字列)の空文字 ... bool('') False >>> >>> # [] : list型(配列)の空配列 ... bool([]) False >>> >>> # {} : dict型(連想配列)の空配列 ... bool({}) False >>> >>> # () : tuple型(タプル)の空配列 ... bool(()) False >>> >>> # set() : set型(集合)の空配列 ... bool(set()) False >>> >>> # range(0) : range型(数値配列)の空配列 ... bool(range(0)) False >>> >>> -
Trueと判定されるオブジェクト
上記、Falseと判定されるオブジェクト以外のオブジェクトすべてTrueと判定される。
int型 : 数値（整数）
整数型で \(10\)進数以外に \(2\)進数、\(8\)進数、\(16\)進数を表現できる。
※ Python\(2\) までは、末尾に \(l\) や \(L\) を付けることでlong型（長整数型）となりint型とlong型は、区別されていたが、Python\(3\) から統合され、長整数もint型として扱われるようになった。
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定義例
$ python >>> # 10進数 : そのまま整数を格納 ... int_a = 12345 >>> type(int_a) <class 'int'> >>> print(int_a) # 値を10進数で出力 12345 >>> >>> # 2進数 : 頭に「0b」または「0B」を付加して格納 ... int_a2 = 0b100 >>> type(int_a2) <class 'int'> >>> print(int_a2) # 値を10進数で出力 4 >>> >>> # 8進数 : 頭に「0o」または「0O」を付加して格納 ... int_a8 = 0o100 >>> type(int_a8) <class 'int'> >>> print(int_a8) # 値を10進数で出力 64 >>> >>> # 16進数 : 頭に「0x」または「0X」を付加して格納 ... int_a16 = 0x100 >>> type(int_a16) <class 'int'> >>> print(int_a16) # 値を10進数で出力 256 >>> -
型の特性
- イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
Python - 組込みデータ型の特性 : immutable, mutable, iterable, sequence, mapping > イミュータブル（immutable）: 同一アドレスで変更不可 を参照
- イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
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最大値と最小値
実質、CPUに依存するので上限、下限はない。 -
\(32\)ビットマシンの場合
最大 \(2,147,483,647\) :（\(2^{31} - 1 = 2147483647\)）
最小 \(-2,147,483,648\) :（ \(- 2^{31} = -2147483648\)） -
\(62\)ビットマシンの場合
最大 \(9,223,372,036,854,775,807\) :（\(2^{63} - 1 = 9223372036854775807\)）
最小 \(-9,223,372,036,854,775,808\) :（\(- 2^{63} = -9223372036854775808\)） -
最大は、maxsizeで確認できる
※ 下記、対話モード実施環境のCPUは、\(64\)ビット。$ python >>> import sys >>> >>> print(sys.maxsize) 9223372036854775807 >>>
float型 : 浮動小数点数型
float型は、\(64\)ビットの浮動小数点数表現（倍精度浮動小数点数）であり、C言語の倍精度浮動小数点数型であるdoubleを使用して実装されている。
他言語の多くは、\(32\)ビットの浮動小数点数表現（単精度浮動小数点数）をfloat\(64\)、ビットの浮動小数点数表現（倍精度浮動小数点数）をdoubleとして型が分かれているが、Pythonは倍精度浮動小数点数をfloatとし\(32\)ビットの単精度浮動小数点数の型はない。
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定義例
$ python >>> float_a = 1.0e5 # float型の変数float_aを100000.0で定義 >>> print(float_a) 100000.0 >>> type(float_a) <class 'float'> >>> >>> float_b = 1.2345 # 固定小数点数でfloat_bを定義 >>> float_b 1.2345 >>> type(float_b) # 固定小数点数もfloatとして扱われる <class 'float'> >>> -
型の特性
- イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
Python - 組込みデータ型の特性 : immutable, mutable, iterable, sequence, mapping > イミュータブル（immutable）: 同一アドレスで変更不可 を参照
- イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
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最大値と最小値 int型と同様にCPUに依存する。
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64ビットマシンの場合
正の最大値 \(1.7976931348623157e+308\)
正規化数の正の最小値 \(2.2250738585072014e-308\)
負の最小値 \(-1.7976931348623157e+308\)
※ 正規化数 -
最大・最小は、float_infoでも確認できる。
$ python >>> import sys >>> >>> print(sys.float_info.max) # 最大値 1.7976931348623157e+308 >>> >>> 1.8e+308 # 最大値を超える数値は「inf」と表現される。 inf >>> >>> print(sys.float_info.min) # 正規化数の正の最小値 2.2250738585072014e-308 >>> >>> -sys.float_info.max # 負の最小値 -1.7976931348623157e+308 >>> >>> -1.8e+308 # 最小値を下回る数値は「inf」と表現される。 -inf >>> >>> sys.float_info # float_infoの情報すべて sys.float_info(max=1.7976931348623157e+308, max_exp=1024, max_10_exp=308, min=2.2250738585072014e-308, min_exp=-1021, min_10_exp=-307, dig=15, mant_dig=53, epsilon=2.220446049250313e-16, radix=2, rounds=1) >>>
complex型 : 複素数型
complex型は、実部と虚部で構成され、虚部は虚数単位（\(2\)乗して\(-1\)となる）の \(j\) と表現する。
※ 数学の虚数単位は、\(i\)（imaginary part）で表現されるが、工学での \(i\) は、他の単位で使用されているケースがあり、混乱を招くため \(j\) が使われている。
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定義例
$ python >>> complex_a = 5 + 5j # complex型の変数 complex_a を5 + 5jで定義 >>> type(complex_a) <class 'complex'> >>> >>> complex_b = 5 + 5J # jは大文字でも可 >>> type(complex_b) <class 'complex'> >>> >>> complex_c = 5j # 実部は省略可能 >>> type(complex_c) <class 'complex'> >>> >>> complex_d = 5.5e5+5j # 実部をfloat型で定義 >>> type(complex_d) <class 'complex'> >>> >>> print(complex_d) (550000+5j) >>> -
最大値と最小値 実部と虚部の値はそれぞれ 浮動小数点でfloat型なのでfloat型と同様にCPUに依存する。
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型の特性
- イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
Python - 組込みデータ型の特性 : immutable, mutable, iterable, sequence, mapping > イミュータブル（immutable）: 同一アドレスで変更不可 を参照
- イミュータブルオブジェクト : 同一アドレスで変更不可
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実部、虚部を別々に取得
$ python >>> complex_a = 5 + 50j >>> print(complex_a.real) # 実部の値を取得 5.0 >>> print(complex_a.imag) # 虚部の値を取得 50.0 >>> -
虚数の性質確認
$ python >>> complex_a = 123j # complex型の変数 complex_a を123jで定義 >>> type(complex_a) >>> complex_b = complex_a * complex_a # 123jを二乗する >>> print(complex_b) # -15129の実部のみとなる (-15129+0j) >>> type(complex_b) <class 'complex'> >>> -
使用上の注意
- 虚数部が \(1\) の場合、数学と違い省略できない。
$ python >>> complex_a = 5 + j # 虚数部を数学と同じように省略するとNameErrorとなる。 Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> NameError: name 'j' is not defined >>> >>> complex_b = 5 + 1j # 虚数部を1jと明示すること。 >>> type(complex_b) <class 'complex'> >>> -
\(j\) は、予約語でないため、単独で宣言できてしまうので注意
complex型に関係なく、全く別の変数として定義できるため、誤用にも注意。$ python >>> j = 12345 # int型で12345を定義 >>> >>> complex_a = 5 + j # 上記1jと記載しない場合、NameErrorが発生しない。 >>> print(complex_a) # 12345 + 5 の演算結果となっている。 12350 >>> >>> complex_b = 5 + 1j # 1jと記載した場合、int型 ( j ) と区別される。 >>> print(complex_b) (5+1j) >>>