sigma-se

概要

Pythonの論理演算子であるor、and、notの基本的な使い方を整理する。

論理演算子は、条件分岐や入力チェックで複数の条件を組み合わせるために使う。PythonではTrue/Falseだけでなく、空文字、空リスト、0なども真偽値として評価される。

ここでは、真偽値判定の基準と、or、and、notの実行結果を対話モードで確認する。

この記事で扱うこと

or、and、notの基本動作。
PythonでFalseとして扱われる値。
短絡評価の考え方。
条件式を読みやすく書くための注意点。

作業前に確認すること

確認項目	内容
Python環境	対話モードで条件式を確認できる状態にしておく。
前提知識	比較演算子、if文、bool型の基本を確認しておく。
確認観点	式全体の結果だけでなく、どの値が返るかにも注目する。

各論理演算子の使い方と実装サンプル

論理演算子の種類

論理演算子には、bool型に加え、数値型である int型、float型、complex型や文字列である str型、リスト型であるlist型、tuple型、dict型の指定ができる。

各データ型の参考

論理演算子一覧（or, and, not の三つのみ）

演算子	使用例	説明
or	a or b	a、b の論理和
and	a and b	a、b の論理積
not	not a	a の否定

True/Falseの判定基準

論理演算で最も重要となるTrue/Falseの判定基準として、空文字や空リスト等もFalseと判定される。
下記一覧で示す要素以外は、すべてTrueとして判定される。

False判定一覧

False判定となる要素	説明
False	bool型のFalse
None	何もないことを示すオブジェクト（≒多言語のNull）
0	int型（整数）のゼロ
0.0	float型（浮動小数点数）のゼロ
0j	complex型（複素数）のゼロ
Decimal(0)	decimal型のゼロ
Fraction(0, 1)	fraction型（有理数）のゼロ
''	str型（文字列）の空文字
[]	list型（配列）の空配列
{}	dict型（連想配列）の空配列
()	tuple型（タプル）の空配列
set()	set型（集合）の空配列
range(0)	range型（数値配列）の空配列

※ 各実装サンプルは、下記ページを参考。

Python - 組込みデータ型まとめ : bool , int, float, complex > bool型 : 真偽リテラル

以降、論理演算子に関する実装サンプルを対話モード（インタプリタ）で解説する。

論理和（or）

a and bは、前方から評価していきTrueとなる要素が見つかった時点で（ショートサーキットと呼ぶ）その要素を返す。
a、b共にFalseである場合は、末尾の要素bを返す。

論理和パターン

a の評価	b の評価	a or b の評価
True	False	a の評価
False	True	b の評価
True	True	a の評価
False	False	b の評価

論理和実装サンプル（論理和パターン）

$ python
    >>> # True or False (int型 or int型)
    >>> bool_a = 1 or 0
    >>> print(bool_a)
    1
    >>> # False or True (float型 or float型)
    >>> bool_b = 0.0 or 1.0
    >>> print(bool_b)
    1.0
    >>> # True or True (complex型 or complex型)
    >>> bool_c = 1j or 2j
    >>> print(bool_c)
    1j
    >>> # False or False (list型 or dict型)
    >>> bool_d = [] or {}
    >>> print(bool_d)
    {}
    >>>

ショートサーキットの例
一度に複数の論理和を行う場合、ショートサーキットの性質を利用し、Trueになる可能性が高い評価対象を前方に置くことで、不要な演算を省くことができる。

$ python
    >>> # 先頭の 2 (True) のみで評価が返される。
    >>> # 以降の 0 (False)、1 (True) は評価しない。
    >>> bool_a = 2 or 0 or 1
    >>> print(bool_a)
    2
    >>> # 2項目の 4 (True) で評価が返される。
    >>> # 以降の 3 (True)、2 (True)、1 (True) は評価しない。
    >>> bool_b = 0 or 4 or 3 or 2 or 1
    >>> print(bool_b)
    4
    >>>

論理積（and）

a and bは、前方から評価していきFalseとなる要素が見つかった時点（ショートサーキット）でその要素を返す。 a、b共にTrueである場合は、末尾の要素bを返す。

論理積パターン

a の評価	b の評価	a and b の評価
True	False	b の評価
False	True	a の評価
True	True	b の評価
False	False	a の評価

論理積実装サンプル（論理積パターン）

$ python
    >>> # True and False (int型 and int型)
    >>> bool_a = 1 and 0
    >>> print(bool_a)
    0
    >>> # False and True (float型 and float型)
    >>> bool_b = 0.0 and 1.0
    >>> print(bool_b)
    0.0
    >>> # True and True (complex型 and complex型)
    >>> bool_c = 1j and 2j
    >>> print(bool_c)
    2j
    >>> # False and False (list型 and dict型)
    >>> bool_d = [] and {}
    >>> print(bool_d)
    []
    >>>

ショートサーキットの例上記の論理和と同様に、一度に複数の論理積を行う場合、ショートサーキットの性質を利用し、Falseになる可能性が高い評価対象を前方に置くことで、不要な演算を省くことができる。

$ python
    >>> # 先頭の 0 (False) のみで評価が返される。
    >>> # 以降の 1 (True)、2 (True) は評価しない。
    >>> bool_a = 0 and 1 and 2
    >>> print(bool_a)
    0
    >>> # 3項目の 0 (False) で評価が返される。
    >>> # 以降の 4 (True)、5 (True) は評価しない。
    >>> bool_b = 1 and 2 and 0 and 4 and 5
    >>> print(bool_b)
    0
    >>>

論理否定（not）

not xは、対象xを否定した結果をbool型で返す。
FalseならTrueを返し、TrueならFalseを返す。

論理否定実装サンプル

$ python
    >>> # int型 0 の否定
    >>> bool_a = not 0
    >>> print(bool_a)
    True
    >>> # int型 1 の否定
    >>> bool_b = not 1
    >>> print(bool_b)
    False
    >>> # float型 0.0 の否定
    >>> bool_c = not 0.0
    >>> print(bool_c)
    True
    >>> # float型 2.5 の否定
    >>> bool_d = not 2.5
    >>> print(bool_d)
    False
    >>> # complex型 0j の否定
    >>> bool_e = not 0j
    >>> print(bool_e)
    True
    >>> # complex型 1j の否定
    >>> bool_f = not 1j
    >>> print(bool_f)
    False
    >>> # int型 1 and int型 2 and int型 0 の否定
    >>> bool_g = not (1 and 2 and 0)
    >>> print(bool_g)
    True
    >>>

違いを整理する

比較する項目	整理するポイント
True/False以外の評価	空の値や0はFalseとして扱われる。
短絡評価	orやandでは、後ろの式が評価されない場合がある。
条件の詰め込みすぎ	長すぎる条件式は、変数に分けると読みやすくなる。

実務とのつながり

入力チェック
必須項目の有無や複数条件の組み合わせでよく使う。
ガード条件
Noneチェックや空値チェックを先に置くことで、後続処理のエラーを防ぎやすい。

まとめ

or、and、notは条件を組み合わせるための演算子。
Pythonでは空文字、空リスト、0、NoneなどがFalseとして扱われる。
短絡評価を理解すると、条件式の挙動を追いやすくなる。

参考文献

金城俊哉（\(2018\)）『現場ですぐに使える! Pythonプログラミング逆引き大全313の極意』株式会社昭和システム

SIGMA-SE Tech Blog