Python配列の基本
Pythonでは、配列はリストとして実装されます。リストは、異なるデータ型の要素を格納することができる柔軟なデータ構造です。
配列の作成
Pythonで配列を作成するには、角括弧（[]）を使用します。以下に例を示します。
# 空のリストを作成
empty_list = []
# 整数のリストを作成
int_list = [1, 2, 3, 4, 5]
# 異なるデータ型のリストを作成
mixed_list = [1, 'apple', 3.14]
配列へのアクセス
配列の要素にアクセスするには、インデックスを使用します。インデックスは0から始まります。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 最初の要素にアクセス
print(fruits[0]) # Output: apple
# 3番目の要素にアクセス
print(fruits[2]) # Output: cherry
配列の操作
Pythonのリストは、要素の追加や削除など、多くの操作をサポートしています。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
# 要素の追加
fruits.append('date')
print(fruits) # Output: ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 要素の削除
fruits.remove('banana')
print(fruits) # Output: ['apple', 'cherry', 'date']
これらはPython配列の基本的な操作です。次のセクションでは、range関数と配列のインデックス操作について詳しく説明します。
Pythonのrange関数の使用
Pythonのrange関数は、連続した整数のシーケンスを生成するために使用されます。これは、配列のインデックスを操作する際に特に便利です。
range関数の基本
range関数は以下のように使用します。
# 0から4までの整数を生成
for i in range(5):
print(i)
上記のコードは、0から4までの整数を出力します。
range関数のパラメータ
range関数は、開始値、終了値、ステップ値の3つのパラメータを取ることができます。
# 10から20までの偶数を生成
for i in range(10, 21, 2):
print(i)
上記のコードは、10から20までの偶数を出力します。
range関数と配列のインデックス
range関数は、配列のインデックスを操作する際に特に便利です。以下に例を示します。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 配列のすべての要素を出力
for i in range(len(fruits)):
print(fruits[i])
上記のコードは、配列fruitsのすべての要素を出力します。
これらはrange関数の基本的な使用方法です。次のセクションでは、配列のインデックス操作について詳しく説明します。
Python配列のインデックス操作
Pythonの配列（リスト）では、インデックスを使用して要素にアクセスしたり、要素を変更したりすることができます。
インデックスを使用した要素のアクセス
配列の要素にアクセスするには、インデックスを使用します。インデックスは0から始まります。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 最初の要素にアクセス
print(fruits[0]) # Output: apple
# 3番目の要素にアクセス
print(fruits[2]) # Output: cherry
インデックスを使用した要素の変更
配列の要素を変更するには、インデックスを使用して新しい値を代入します。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 最初の要素を変更
fruits[0] = 'avocado'
print(fruits) # Output: ['avocado', 'banana', 'cherry', 'date']
リストのスライス
Pythonのリストでは、スライスを使用して配列の一部を取得することができます。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 1番目から2番目の要素を取得
print(fruits[1:3]) # Output: ['banana', 'cherry']
これらはPython配列のインデックス操作の基本的な方法です。次のセクションでは、NumPyを使用した高度なインデックス操作について詳しく説明します。
NumPyを使用した高度なインデックス操作
NumPyは、Pythonで数値計算を行うためのライブラリです。NumPy配列は、Pythonのリストに比べて高速に動作し、より多くの機能を提供します。ここでは、NumPyを使用した高度なインデックス操作について説明します。
NumPy配列の作成
NumPy配列は、numpy.array関数を使用して作成します。
import numpy as np
# 整数のNumPy配列を作成
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(arr) # Output: [1 2 3 4 5]
インデックスを使用した要素のアクセス
NumPy配列の要素にアクセスするには、インデックスを使用します。
import numpy as np
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
# 最初の要素にアクセス
print(arr[0]) # Output: 1
# 3番目の要素にアクセス
print(arr[2]) # Output: 3
ブールインデックス参照
NumPy配列では、ブールインデックス参照を使用して特定の条件を満たす要素を選択することができます。
import numpy as np
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
# arrの要素で2より大きいものを選択
print(arr[arr > 2]) # Output: [3 4 5]
ファンシーインデックス参照
NumPy配列では、ファンシーインデックス参照を使用して特定の順序で要素を選択することができます。
import numpy as np
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
# インデックス1と3の要素を選択
print(arr[[1, 3]]) # Output: [2 4]
これらはNumPyを使用した高度なインデックス操作の基本的な方法です。次のセクションでは、Python配列の範囲に基づく要素の選択について詳しく説明します。
Python配列の範囲に基づく要素の選択
Pythonの配列（リスト）では、範囲に基づいて要素を選択することができます。これはスライスと呼ばれ、以下のように使用します。
スライスの基本
配列の一部を取得するには、:（コロン）を使用します。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 1番目から2番目の要素を取得
print(fruits[1:3]) # Output: ['banana', 'cherry']
上記のコードは、fruits配列の1番目から2番目の要素を出力します。
スライスの開始と終了
スライスでは、開始インデックスと終了インデックスを指定することができます。開始インデックスは含まれ、終了インデックスは含まれません。
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
# 2番目から最後までの要素を取得
print(fruits[2:]) # Output: ['cherry', 'date']
# 最初から2番目までの要素を取得
print(fruits[:2]) # Output: ['apple', 'banana']
スライスのステップ
スライスでは、ステップを指定することもできます。ステップは、取得する要素の間隔を表します。
numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 偶数の要素を取得
print(numbers[::2]) # Output: [0, 2, 4, 6, 8]
これらはPython配列の範囲に基づく要素の選択の基本的な方法です。これらの知識を活用して、Pythonでのデータ操作をより効率的に行うことができます。次のセクションでは、さらに高度なテクニックを学びましょう。
