Pythonの最初の一冊を選び、説明してテストできるプログラムを作る

対象と編集責任

基本的な計算とファイル操作ができるプログラミング初学者向けです。Think Python第3版、Python Crash Course第3版、GuttagのIntroduction to Computation and Programming Using Python第3版を比較します。課題、データ、関数は当サイト独自の教材で、書籍の問題の転載や実運用の監視システムではありません。

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成果物を作る六つの段階

自己記録用のチェックであり、評価ではありません。チェック情報は当サイトに送信されません。

1. 1. 短い式の値と型を予測する

   この成果物を作成した

   読む範囲: Think Python 1–2章、Crash Course 1–2章、Guttag 1–2章。

   作るもの: 数値、文字列、比較、除算の式を六つ書き、実行前に値と型を予測します。違った結果について理由を書きます。

   確認すること: 表示された結果を説明なしに正解とはしません。数値、印字された文字、入力された文字列を区別できます。

2. 2. データの規則を条件にする

   この成果物を作成した

   読む範囲: Think Python 5・7章、Crash Course 4–5・7章、Guttag 2.3–2.6節。

   作るもの: 例題の各行を手で追い、ゼロと欠測を数えるか決めてから、各行を一度ずつ訪れるループを書きます。

   確認すること: ゼロを残し、Noneだけを除きます。順序を変えても有効な観測の判定は同じで、走査中の集合から要素を削除しません。

3. 3. 計算に契約を書く

   この成果物を作成した

   読む範囲: Think Python 3・6章、Crash Course 8章、Guttag 4章。

   作るもの: 入力、戻り値、空入力時の動作を先に定義し、値を返す処理と読みやすく印字する処理を分けます。

   確認すること: 対話入力なしに関数を呼べ、戻り値を再利用できます。元の入力は変わりません。

4. 4. キー別に集計してから平均する

   この成果物を作成した

   読む範囲: Think Python 9–10章、Crash Course 3–4・6章、Guttag 5章。

   作るもの: 例題の合計用・件数用の辞書を作ります。新しい地点を加え、最初の有効値で項目が作られる過程を追います。

   確認すること: 各有効行がその地点の合計と件数へ一度だけ寄与します。地点数や欠測を含む行数で割らないでください。

5. 5. ファイルと失敗を見える形にする

   この成果物を作成した

   読む範囲: Think Python 8・13章、Crash Course 10章、Guttag 7・9章。

   作るもの: 小さなローカル用データと別の読込処理を作り、空白・不正な行・数値でない欄の扱いを書きます。これを既に決めた平均関数の契約へ混ぜません。

   確認すること: 読込失敗を成功した空結果に置き換えません。架空データでよく、個人情報や実運用の記録は必要ありません。

6. 6. 再実行できる小さな成果物を渡す

   この成果物を作成した

   読む範囲: Think Python 7・9章を再読、Crash Course 11章、Guttag 8章。

   作るもの: 関数、データ、テスト、実行手順を揃えます。基準例、空、全欠測、ゼロのみ、入力不変、順序変更または全体の複製を調べます。

   確認すること: 期待値をプログラムから写さず独立に計算します。他の人が実行し、契約外の入力を特定できること。少数例の成功を実運用への準備完了とはしません。

解答付きの例題

ゼロは観測値、Noneは欠測

[("A", 12), ("B", None), ("A", 0), ("B", 8), ("A", 18)]から地点ごとの有効値の平均を返します。ゼロを残し、Noneを除き、有効値がない地点を省き、入力は変えません。

前提

各行は文字列の地点と有限の整数・浮動小数点数またはNoneです。真偽値、不正な行、NaNは本例の契約外です。単位はすべて同じ任意単位。空または全欠測なら空の辞書を返します。架空の学習用データです。 また、各地点の累計が有限に保たれる大きさ・件数の読数に限ります。この簡単な浮動小数点計算はオーバーフローを処理せず、すべての有限入力に対する厳密な計算を保証しません。

1. 実装前に確認します。Aの12・0・18は合計30、件数3。Bの有効値は8のみで、Noneは合計にも件数にも寄与しません。
2. 合計と件数の辞書を別々に初期化し、value is Noneで除外します。if valueを有効値の条件にはしません。
3. 有効な行について、その地点の合計へ値を加え、件数を一つ増やします。ループ後に各合計を対応する件数で割ります。
4. Aは30 / 3 = 10.0、Bは8 / 1 = 8.0。有効値を持たない地点は項目を作らず省くため、分母ゼロは発生しません。
5. 真偽値で絞る誤実装はAのゼロを落とし、(12 + 18) / 2 = 15.0とします。例外なく動いても別の問いに答えてしまいます。

解答と解釈

結果は{"A": 10.0, "B": 8.0}です。下の関数はこの規則を表現し、入力を変えず、ファイル、ノートブック、対話入力に計算を結びつけません。

            def means_by_site(rows):
    totals = {}
    counts = {}
    for site, value in rows:
        if value is None:
            continue
        totals[site] = totals.get(site, 0) + value
        counts[site] = counts.get(site, 0) + 1
    means = {}
    for site in totals:
        means[site] = totals[site] / counts[site]
    return means
          

結果を検証する

[] → {}、[("A", None)] → {}、[("A", 0)] → {"A": 0.0}を確認します。提示した小整数では順序変更や全有効行の複製で平均は不変です。一般の浮動小数点では丸めを別途検討し、順序による厳密な不変性を約束しません。("A", "bad")のような入力には契約外の検証方針が必要です。

前提を変えて考える

バッチを結合するには平均だけでなく件数が必要

元の架空データをbatch1=[("A",12),("A",0),("B",None)]とbatch2=[("A",18),("B",8)]に分けます。入力・欠測規則は維持します。元の行を保持せずバッチ要約を結合して地点別平均を求め、バッチ平均の単純平均で足りるか判断します。ここでは正確に表現できる小さな整数を使います。

1. batch1はA:(合計12,件数2)、Bの有効要約なし。batch2はA:(18,1)、B:(8,1)。要約なしは観測されたゼロではありません。
2. 地点別に合計と件数を足すとA:(30,3)、B:(8,1)。最後に割ればA10.0、B8.0で、全行をまとめた計算と一致します。
3. Aのバッチ平均6と18の単純平均は12で誤りです。件数が違うため、重みつき平均(2×6+1×18)/(2+1)=10を使います。

解答と解釈

地点ごとに(合計,件数)を保存し、成分別に加算して最後に割ります。件数を伴わない平均から一般に全体平均は復元できません。この例は{"A":10.0,"B":8.0}です。

結果を検証する

一行を別バッチへ移して再計算します。この小整数例の全体平均は不変ですが、バッチ平均の単純平均は変わり得ます。一般の浮動小数点では数学的な括り替えがビット単位の一致を保証しないため、丸めと妥当な誤差境界を別途検討します。

よくある誤り

次に進む前に

• 概念中心、作品中心、モデル中心のどれかを選び、後回しにする内容も説明できる。
• 関数を追跡し、ゼロとNoneの違い、有効値がない地点の扱いを説明できる。
• 独立に求めた期待値、境界確認、実行手順を備え、少数の成功例を普遍的な正しさの証明と呼ばない。

出典と版の確認

出典確認日: 2026-11-03

• Allen B. Downey — free third-edition webbook and contents

  著者の第3版ウェブ版で無料本文、ノートブック、章順を確認しました。任意の実行サービスと本文閲覧は別で、元の練習問題は転載しません。

• O’Reilly — third-edition publication and copyright details

  出版社の著作権ページは2024年第3版と改訂履歴を記録します。オンライン商品のISBNと正誤表の参照番号が違うことだけを理由に、現存する印刷版ISBNを変えません。

• No Starch Press — third-edition ISBN, date and contents

  出版社が第3版ISBN、2022年12月刊、全20章を確認します。作品の選択と当サイトの集計課題は独自の学習提案です。

• Eric Matthes — third-edition corrections and project updates

  著者は刷ごとの訂正と別の配備更新を公開します。更新されるページの古い導入文から現在の正確な刷数を推定しません。

• MIT Press — Guttag third edition and format-specific ISBNs

  MIT Pressが2021年第3版ペーパーバックISBN 9780262542364と別の電子版ISBN・日付を確認します。計算・データモデルの教材という説明は依存環境の永続的互換性の保証ではありません。

• MIT Press — third-edition table of contents

  公式目次PDFで関数4章、構造化型5章、ファイル7章、テスト8章、例外9章、pandas 23章を確認しました。後半のモデルは任意の延長です。

• Python documentation — truth values, including zero and None

  Python公式型文書でゼロとNoneがともに偽になることを確認しました。本例の関数、数値、誤例、チェックは独自に作成して実行しました。

• Python documentation — floating-point representation and accumulation limits

  公式数値チュートリアルは表現誤差と累積誤差を説明しています。この小整数例は厳密に検算できますが、一般の浮動小数点契約で括り替え後の同一結果までは保証できません。

提案する学習活動であり、公式の課題や全巻通読の主張ではありません。

編集と選定の方法 →