第4章　Python超入門

この章の目的

この章では、後の演習で使用するサンプルコードを読むために、 必要最小限のPython文法を確認します。

Pythonを体系的に学ぶことや、長いプログラムをゼロから作ることが目的ではありません。 完成済みのコードについて、「どの順番で動くか」「どの値を変更できるか」を 読み取れることを目指します。

この章でできるようになること

• プログラムが基本的に上から順に実行されることを説明できる
• print()で値を表示できる
• コメント、変数、数値、文字列、真偽値を区別できる
• 比較演算子とifによる条件分岐を読める
• whileによる繰り返しを読める
• import、関数の呼び出し、defによる関数定義を読める
• インデントが処理のまとまりを表すことを説明できる

使用するもの

分類	使用するもの
制御用ボード	Raspberry Pi Pico WまたはPico WH
PC	Windows PC
接続	データ通信対応Micro USBケーブル
ソフトウェア	Thonny

この章では、ブレッドボードや電子部品を使用しません。 第3章を終え、ThonnyのShellに>>>が表示される状態から始めます。

4-1　プログラムを実行する

短い命令はShellへ1行ずつ入力できますが、 複数行のプログラムはThonnyのエディターへ入力します。

まず、次のプログラムをエディターへ入力します。

ch04_python_basics.py

temperature = 27
print("測定値")
print(temperature)

講師の指示に従って、PC側へch04_python_basics.pyという名前で保存し、 プログラムを実行します。

Shellに次のように表示されます。

測定値
27

Pythonのプログラムは、通常は上の行から順に実行されます。

1. temperatureへ27を代入する
2. 測定値という文字列を表示する
3. temperatureに入っている値を表示する

=は「左右が等しい」という意味ではなく、 右側の値を左側の変数へ代入する記号です。

4-2　表示、コメント、変数

print()で表示する

print()は、文字や数値をShellへ表示する関数です。

ch04_print.py

temperature = 27
print("温度:", temperature, "℃")

実行結果:

温度: 27 ℃

"温度:"や"℃"は、文字列としてそのまま表示されます。 temperatureは変数のため、その中に入っている値が表示されます。

コメントを付ける

#から行末まではコメントです。 コメントはプログラムの説明に使い、実行されません。

ch04_comment.py

temperature = 27  # 測定した温度を想定
print(temperature)

変数へ値を代入する

変数は、プログラムで使用する値に名前を付けて保持するものです。

ch04_variables.py

temperature = 27
status = "範囲内"
led_on = False

この例では、次の3種類の値を使用しています。

種類	例	主な用途
整数	27	回数、センサー値、しきい値
文字列	"範囲内"	メッセージ、状態名
真偽値	True、False	オン／オフ、成立／不成立

小数は26.5のように記述します。 文字列は"または'で囲みます。 TrueとFalseの先頭は大文字です。

変更してみる

temperature = 27をtemperature = 31へ変更して再実行します。 変更した値が表示されれば、変数への代入を確認できています。

4-3　計算と比較

後の章では、測定値の計算や状態判定を行います。

主な計算

記号	意味	例
+	加算	temperature + 1
-	減算	temperature - 1
*	乗算	value * 2
/	除算	total / count

主な比較

記号	意味	例
>	より大きい	temperature > 30
>=	以上	temperature >= 30
<	より小さい	temperature < 20
<=	以下	temperature <= 20
==	等しい	status == "注意"
!=	等しくない	status != "注意"

比較した結果は、TrueまたはFalseになります。

ch04_compare.py

temperature = 31
print(temperature >= 30)

実行結果:

True

=は代入、==は比較です。 記号の数を間違えないようにします。

4-4　条件によって処理を分ける

ifを使うと、条件によって実行する処理を分けられます。

ch04_if.py

temperature = 31

if temperature >= 30:
    print("注意")
elif temperature >= 25:
    print("やや高め")
else:
    print("範囲内")

このプログラムは、上から順に条件を確認し、 最初に成立した1つの処理を実行します。

条件	表示
30以上	注意
25以上30未満	やや高め
25未満	範囲内

インデント

行の先頭にある空白をインデントと呼びます。 Pythonでは、インデントによって処理のまとまりを表します。

if temperature >= 30:
    print("注意")        # ifの内側

print("判定終了")        # ifの外側

本教材のサンプルコードでは、インデントに半角スペース4個を使用します。 ifやelif、elseの行末にある:も必要です。

変更してみる

temperatureを31、27、20へ変更し、 表示がどのように変わるか確認します。

4-5　処理を繰り返す

whileは、条件がTrueである間、内側の処理を繰り返します。

ch04_while.py

import time

count = 0

while count < 3:
    print("測定", count)
    time.sleep(1)
    count = count + 1

print("終了")

実行結果:

測定 0
測定 1
測定 2
終了

このプログラムでは、countが0、1、2のときに処理を繰り返します。 1回ごとにcount = count + 1で値を1増やすため、 やがてcount < 3がFalseになり、繰り返しが終了します。

import timeは、時間に関する機能を使えるようにする命令です。 time.sleep(1)は、プログラムを1秒間待機させる関数呼び出しです。

後のセンサー測定では、次のような終わりのない繰り返しも使用します。

while True:
    # センサーの値を読み取る処理
    time.sleep(1)

while Trueは、停止操作を行うまで繰り返します。 実行を止めるときは、Thonnyの停止操作を使用します。

4-6　関数を呼び出す、関数を定義する

これまでに使用したprint()やtime.sleep()は、 用意されている機能を呼び出す関数呼び出しです。

繰り返し使う処理には、自分で名前を付けて関数として定義できます。

ch04_function.py

def judge_temperature(value):
    if value >= 30:
        return "注意"
    elif value >= 25:
        return "やや高め"
    else:
        return "範囲内"


temperature = 27
status = judge_temperature(temperature)
print(status)

主な部分を確認します。

記述	意味
def	関数を定義する
judge_temperature	関数の名前
value	関数が受け取る値につけた名前
return	呼び出し元へ結果を返す
judge_temperature(temperature)	関数を呼び出す

defの内側にifがあるため、インデントが2段階になっています。 後の割り込みの章では、イベント発生時に呼び出される関数も登場します。

4-7　importとドットを使った記述

Pico Wの入出力や時間待ちなどの機能は、 モジュールを読み込んで使用します。

import time

モジュール名を付けて関数を呼び出すときは、.でつなぎます。

time.sleep(1)

モジュールから必要な名前だけを読み込む書き方もあります。

from machine import Pin

後の章では、次のようなコードが登場します。

led.value(1)

これは、ledが持っている機能を呼び出す記述です。 この章では仕組みを詳しく扱わず、 「.の後ろにある機能を呼び出している」と読めれば十分です。

4-8　エラーメッセージを確認する

プログラムに誤りがあると、Shellにエラーメッセージが表示されます。 エラーは故障ではなく、プログラムを確認するための情報です。

表示例	主な確認箇所
SyntaxError	:、括弧、引用符など、文法上の記号
IndentationError	行頭の空白と処理のまとまり
NameError	変数名の入力間違い、代入前の使用

エラーが表示されたら、次の順序で確認します。

1. エラーの種類を確認する
2. 行番号が表示されていれば、その行と直前の行を確認する
3. 大文字と小文字、:、括弧、引用符、インデントを確認する
4. 分からない場合は、メッセージを消さずに講師へ知らせる

設定やコード全体を無作為に変更すると、原因が分からなくなります。 まず、エラーが示している周辺を確認します。

確認プログラム

ここまでの内容を1つのプログラムで確認します。

ch04_check.py

import time


def judge_temperature(value):
    if value >= 30:
        return "注意"
    elif value >= 25:
        return "やや高め"
    else:
        return "範囲内"


temperature = 28
count = 0

while count < 3:
    status = judge_temperature(temperature)
    print("温度:", temperature, "℃", "状態:", status)

    temperature = temperature + 1
    count = count + 1
    time.sleep(1)

print("確認終了")

実行結果:

温度: 28 ℃ 状態: やや高め
温度: 29 ℃ 状態: やや高め
温度: 30 ℃ 状態: 注意
確認終了

このプログラムでは、実際のセンサーの代わりに、 temperatureを1ずつ増やして測定値の変化を再現しています。

変更してみる

次のいずれか1つを変更し、結果を確認します。

• temperature = 28の値
• value >= 30のしきい値
• count < 3の繰り返し回数
• time.sleep(1)の待ち時間

動作確認

• エディターのプログラムを実行できる
• 変数の値を変更し、表示の変化を確認できる
• =と==の違いを説明できる
• ifとインデントの範囲を読み取れる
• whileが繰り返す範囲を読み取れる
• 関数の定義と呼び出しを見分けられる
• エラーが表示されたとき、種類と行番号を確認できる

まとめ

• Pythonのプログラムは、通常は上から順に実行されます
• 変数へ値を代入すると、値に名前を付けて利用できます
• print()は、文字列や変数の値をShellへ表示します
• ifは条件によって処理を分け、whileは条件が成立する間、処理を繰り返します
• Pythonでは、インデントが処理のまとまりを表します
• importで必要な機能を読み込み、関数を呼び出して利用します
• defで関数を定義し、必要な場所から呼び出せます
• エラーメッセージは、種類、行番号、周辺の記号から確認します

参考資料

• Python公式チュートリアル
• MicroPython公式「言語と実装」（v1.26.0）
• MicroPython公式「RP2クイックリファレンス」（v1.26.0）

次の章

次の第5章では、Pythonから内蔵LEDと外付けLEDを制御し、 デジタル出力の基本を確認します。