Pythonにおける組み込み関数について【初心者向け解説記事】

Pythonにおける組み込み関数とは？

組み込み関数とは、Python言語に最初から内蔵されている、特定の機能を持つ関数のことを指します。これらの関数はPythonのインストールと同時に利用可能であり、追加のモジュールやライブラリをインポートする必要なく、どのPythonスクリプトからでもアクセスできます。

組み込み関数の概要

組み込み関数は、プログラムを書く際に頻繁に使用される一般的なタスクを簡単に実行できるように設計されています。例えば、最大値を計算したり、文字列の長さを取得したり、リストを作成したりといった操作が該当します。

組み込み関数の目的と特性

組み込み関数の主な目的は、コーディングの効率を向上させ、プログラムの可読性を高めることです。これらの関数は名前から役割が推測しやすく、それぞれが明確な目的を持っています。さらに、それらの関数はPythonの各バージョンで一貫性を保っているため、安定したコーディングが可能です。

基本的な組み込み関数

数値を操作する関数: abs(), max(), min()

Pythonの組み込み関数には、数値を操作するものがいくつかあります。例えば、abs関数は引数として与えられた数値の絶対値(数値からマイナスの符号を除いたもの)を返します。

abs_value = abs(-10)
print(abs_value)  # 10

また、max関数とmin関数は、与えられた数値の中から最大値と最小値をそれぞれ返します。

numbers = [4, 2, 9, 7]
max_value = max(numbers)
min_value = min(numbers)
print(max_value)  # 9
print(min_value)  # 2

文字列を操作する関数: len(), str(), print()

文字列を操作する組み込み関数も有用です。len関数は、文字列の長さ（文字数）を返します。print関数は、引数として与えられたオブジェクトを出力（表示）します。

length = len("Hello, Python!")
print(length)  14

str関数は、非文字列オブジェクトを文字列に変換します。

number = 123
string = str(number)
print(string)  # "123"

データ構造を操作する関数: list(), dict(), set()

Pythonの組み込み関数には、データ構造を生成する関数も含まれています。list関数、tuple関数、dict関数、set関数はそれぞれ、リスト、タプル、辞書、集合を生成します。

# リストの生成
list_obj = list((1, 2, 3))
print(list_obj)  # [1, 2, 3]

# タプルの生成
tuple_obj = tuple([1, 2, 3])
print(tuple_obj) # (1, 2, 3)

# 辞書の生成
dict_obj = dict(key1='value1', key2='value2')
print(dict_obj) # {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}

# 集合の生成
set_obj = set([1, 2, 2, 3, 3, 3])
print(set_obj) # {1, 2, 3}

高度な組み込み関数

変数やオブジェクトを検査する関数: isinstance(), hasattr()

isinstance関数は、指定したオブジェクトが特定の型（または型のタプル）のインスタンスであるかどうかを判断します。

result = isinstance(10, int)
print(result)  # True

また、hasattr関数は、指定したオブジェクトが特定の属性を持っているかどうかをチェックします。

class Test:
    def __init__(self):
        self.attr = "value"

test_obj = Test()
print(hasattr(test_obj, 'attr'))  # True

ファイル操作やシステム関数: open(), input()

Pythonの組み込み関数には、ファイルの操作やシステム関連の操作を行う関数も含まれています。open関数は、ファイルを開くための関数です。

f = open('test.txt', 'r')
content = f.read()
print(content)  # ファイル内のテキストが出力される
f.close()

input関数は、ユーザーからの入力を受け取るための関数です。

name = input("Please enter your name: ") # 「田中」と入力
print("こんにちは、" + name + "さん！")　# こんにちは、田中さん！

組み込み関数の活用

組み込み関数を使ったプログラムの例

Pythonの組み込み関数をうまく活用することで、効率的なコーディングが可能になります。たとえば、数値のリストが与えられたとき、そのリスト内の要素の重複を除いた後に、sorted関数を用いて昇順にソートしたリストを作成するプログラムを以下に示します。

numbers = [5, 3, 9, 1, 4, 8, 3, 5, 9]
numbers_unique = list(set(numbers)) # 一度set型にすることによって重複する数字を除く
numbers_unique_sorted = sorted(numbers_unique) # リスト内の数字を並び替える
print(numbers_unique_sorted)  # [1, 3, 4, 5, 8, 9]

組み込み関数のエラーとその対処法

組み込み関数を使う際には、関数が期待する引数の型や数を適切に与えることが重要です。適切でない場合、TypeErrorやValueErrorなどのエラーが発生します。その際は、エラーメッセージをよく読んで、問題の原因を特定し、適切な引数を与えるように修正します。

エラーおよび例外については、以下の記事で取り扱っています。
Pythonにおけるエラーについて【初心者向け解説記事】
Pythonにおける例外処理について【初心者向け解説記事】

まとめ

Pythonの組み込み関数は、Python言語が提供する多くの基本的な機能をカバーしています。これらの関数は、プログラミングの過程で頻繁に使われる一般的なタスクを簡単に実行するためのもので、効率的で読みやすいコードを書く上で不可欠なツールです。また、新たに自身で処理の実装を行う手間と時間を省くことが出来ます。適切な組み込み関数を選択して活用することで、Pythonプログラミングのスキルを向上させることができます。
また、ここで紹介した以外にも様々な便利な関数があるので、公式のドキュメントなどを参照して実装したい処理に関連する関数を探すのもよいでしょう。