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≪いっしょにPython≫　プログラマーの実験ノート

　このページは，プログラム言語Pythonをこれから学ぼうと考えている筆者の備忘録です．
　そこそこ調べて書いていますが，仕様を精密に調べたものではありません．どちらかと言えば，実装されたPython 3を使ってみてどうなったかということを中心に書いたものです．いわば，実験ノートの記録です．（最終更新年月日：2019.4.20 / by Python 3.7.3）

Pythonの練習には，
の３通りが使えるが，以下は(2)のNew Fileから，テキストエディタを使って，プログラムを書く場合を考える．

〜用語にはバリエーションあり〜
ラムダ式 … Python 3.7.3 ドキュメント
ラムダ関数 … 「入門Python3」（Bill Lubanovic著，斎藤康毅監訳，...：O'REILLYジャパン p.123）
lambda式 … 「Python文法詳解」（石本敦夫著：O'REILLYジャパン p.196）
lambda構文 … 「Python入門」（株式会社エスキュービズム著：秀和システム p.222）
⇒ この教材では，主に「lambda式」と呼ぶことにする．なお，初歩的なことであるが，ギリシャ文字のラムダを英語表記にするとlambdaになり，無音字のbを書かなければならない．これを忘れるとエラーになる．…他に無音字のbが付く英単語には，climb（登る），bomb（爆弾），coulomb（クーロン：フランスの物理学者）などがある．

(1）lambda式を使ってみる

【書式】
• 引数は複数個指定できる．可変長引数 *arg，キーワード引数なども使える
• 通常の関数とは異なり，return文は書かない．: の後の式が関数の戻り値として返される．
• この関数には，複数行にわたるif文やfor文は使えない．1行に収まる式のみ可能．

【例 2.8.1】

f1 = lambda x, y:x * y
z1 = f1(3, 4)
print(z1)

→ 12
• この形でlambda式を使う場合は，次の形で関数f1()を定義した場合と同じ結果になる．
• この場合，変数f1に代入しているように見えるが，print(globals())によってglobalな変数，関数を表示してみると分かるように，代入したものがlambda式という関数だから，f1は関数として登場する．
• この関数に引数を代入するには，通常の関数と同様にf1(3,4)などと書く．

def f1(x, y):
    return x * y
z1 = f1(3, 4)
print(z1)

(2) lambda式に引数を渡すには…その１

• 上記の2.8.1のように関数に，「まず名前を付けて」「次にその関数に引数を渡す」という手順を踏めば，lambda式に引数を渡すことができますが，そのようにすると，lambda式が別名「無名関数」と呼ばれている良さを生かしているとは言えない．
• lambda式の内部は，一般の関数と同様にlocalな空間になるので，
の仮引数1,2は，その外側に同名の変数があっても，その値とは全く関係ない．次の例2.8.2では，予想に反して（3*3→）9などとはならない．

【例 2.8.2】

x1 = 3
y = lambda x1: x1*x1
print(y)

→ <function <lambda> at 0x03169348>

【例 2.8.3】

y = (lambda x1: x1*x1)(3)
print(y)

→ 9

(3) lambda式に引数を渡すには…その２

• 変数や関数に名前を付けるのは，何度も使えるようにするためであることが多い．これに対して，lambda式は「無名関数」とも呼ばれ，「その場で」「1回だけ」「使い切りで」使うのに適している．
• 実際上は，他の関数の引数として関数を渡したいときに，その引数に使う関数を書くのに適している．

≪利用例１：ソート（並び替え）での利用≫
• L1がリスト，タプル，文字列などのイテラブル（ここでは，要素を1つずつ取り出す反復処理ができるオブジェクトと解釈する）であるとき
組み込み関数（ビルドイン関数）sorted()を利用するには
【書式】
… 元のL1を並び替えたL2ができる．元のL1は変化しない．
… keyには関数を指定し，L1の各要素から比較キーを展開するのに使う．デフォルト値はNoneで，要素が直接比較される．
… オプションの引数，keyとreverseはキーワード引数として指定する．reverse=Trueとすると逆順になる．
• 元のデータL1がリストであるとき，
【書式】
によって，上と同様の結果が得られるが，この方法では元のデータが書き換わる所が上記と異なる．

【例 2.8.4】

L1 = [3,1,5] #リスト
L2 = sorted(L1)
print(L2)

→ [1, 3, 5]
なお，L1は変化せずに元のまま残っている．
【例 2.8.5】

LL1 = [[2,1],[5,4],[6,3]] ##リストのリスト（二重リスト）
LL2 = sorted(LL1, key=lambda s:s[0])
print(LL2)

→ [[2, 0], [5, 3], [6, 1]]
sorted()の第1引数にイテラブルLL1を渡したとき，key関数はその各要素LL1[k]に対して呼び出される関数を指定する．この例では，二重リストの１つの要素[2, 0]などをsとしたとき，その第0要素の2を返すから，第0要素でソートしたものができる．
【例 2.8.6】

tup1 = (('Sun','A',11),('Mon','C',10),('Tue','B',12),('Wed','A',9))##タプルのタプル
tup2 = sorted(tup1, key=lambda s:s[2], reverse=True)
print(tup2)

→ [('Tue', 'B', 12), ('Sun', 'A', 11), ('Mon', 'C', 10), ('Wed', 'A', 9)]
sorted()の第1引数にイテラブルtup1を渡したとき，key関数はその各要素tup1[k]に対して呼び出される関数を指定する．この例では，二重タプルの１つの要素('Sun','A',11)などをsとしたとき，その第2要素の11を返すから，第2要素でソートしたものができる．ただし，reverse=Trueだから，逆順ソートになる．
　なお，元のイテラブルがタプルのタプルであっても，sorted()によって返されるものは，タプルのリストになる.
【例 2.8.7】

TL1 = [('もり','みつこ'),('もり','まさこ'),('もりの','くま'),('もりた','たもり')]
TL2 = sorted(TL1, key=lambda s:(s[0],s[1]))
print(TL2)

→ [('もり', 'まさこ'), ('もり', 'みつこ'), ('もりた', 'たもり'), ('もりの', 'くま')]
(姓,名)になっているタプルのリストを姓順→名順に多重ソートするには，lambda式の:の後の式を括弧でくくって，カンマで区切って並べる．
【例 2.8.8】

TL1 = [('car','white',63),('car','blue',85),('bike','red',10)]
TL1.sort(key=lambda s:(s[0],len(s[1])))
print(TL1)

→ [('bike', 'red', 10), ('car', 'blue', 85), ('car', 'white', 63)]
• 第0要素のアルファベット順に並べ，それらが同じものについては第1要素の文字の短い順に並べる．多重ソートするには，lambda式の:の後の式を括弧でくくって，カンマで区切って並べる．
• 元のリストが並び替わる．

≪利用例２：関数max(),min()での利用≫
• 関数max()は，イテラブルの最大値を返す．関数min()は最小値を返す．
【書式】
• リストなどのイテラブルが整数や浮動小数点から成っているとき，関数max()にイテラブルだけを渡すと，その最大値が返される
• リストなどのイテラブルが整数や浮動小数点から成っているとき，関数min()にイテラブルだけを渡すと，その最小値が返される

【例 2.8.9】

L1 = [1, 2.1, -3, -1.3]
m1 = max(L1)
print(m1)

→ 2.1
整数は浮動小数点数として比較される
【例 2.8.10】

L1 = ['PQR','pq','a','AB']
m1 = max(L1)
print(m1)

→ pq
文字列のリストでは，文字列としてアルファベット（日本語なら50音順）に並べた時の最後の文字列になる．なお，アルファベット大文字は小文字よりも前で，1文字目が同じなら2文字目で比較される．
【例 2.8.11】

TL1 = [(1, 6),(3, 0), (-2, 4)]
m1 = max(TL1)
print(m1)

→ (3, 0)
タプルのリスト，リストのリストのように1つの要素が複数のものからできている場合，イテラブルだけを指定してmax()を求めると，第0要素によって比較が行われる．

【書式】
• 比較関数を指定するには，key=と書く．min()関数についても同様

【例 2.8.12】

TL1 = [(1, 6),(3, 0), (-2, 4)]
m1 = max(TL1, key=lambda t:t[1])
print(m1)

→ (1, 6)
リストの１つの要素（タプル）例えば(1,6)を仮引数tで表すとき，t[1]はその2つ目の要素を表すので，lambda式によりタプルの2つ目の要素をkeyとして比較することになる．2つ目の要素が最大となるのは
m1 = (1, 6)
【例 2.8.13】

LL1 = [['a','arm'],['d','doctor'],['b','by'],['c','cold']]
m1 = max(LL1, key=lambda t:len(t[1]))
print(m1)

→ ['d', 'doctor']
リストの１つの要素（リスト）例えば['a','arm']を仮引数tで表すとき，t[1]はその2つ目の要素armを表し,len(t[1])はその長さ（文字数）を表すので，lambda式によりリストの2つ目の要素の長さをkeyとして比較することになる．2つ目の要素の長さが最大となるのは
m1 = ['d','doctor']
【例 2.8.14】

L1 = ['0', 12, 2, '1']
m1 = max(L1, key=lambda t:str(t))
print(m1)

→ 2
文字列と数値の大小は直接比較できない．str()関数を使うと，数値も文字列と見なして比較することができる．ただし，文字列としては，'12'＜'2'となる点に注意
また，比較関数としてstr()を使ったとしても，元の要素は結果として変化しない．
【例 2.8.15】

L1 = ['0', 12, 2, '1']
m1 = max(L1, key=lambda t:int(t))
print(m1)

→ 12
文字列と数値の大小は直接比較できないが，int()関数を使うと，整数と見なせる文字列は整数と見なして比較することができる．この場合は2＜12となる

≪利用例3：関数map()での利用≫
【書式】
• 関数map()は，イテラブルのすべての要素に関数を適用した結果を返す．結果は，mapオブジェクトになり，そのままでは表示できないが，リスト型に変換すれば表示できる．
• イテラブル1，イテラブル2のように複数のイテラブルが与えられたときは，要素数の少ない方まで関数が適用される．

【例 2.8.16】　イテラブルの要素を1文字で表し，仮引数にする

L1 = [2, -1, 3]
m1 = map(lambda t: t*t, L1)
L2 = list(m1)
print(L2)

→ [4, 1, 9]
リストL1の１つの要素，例えば2を仮引数tで表すとき，t*tはその2乗を表すので，lambda式により各要素の2乗から成るmapオブジェクトができる．
リスト型に変換すれば，表示できる．
【例 2.8.17】　複数のイテラブルの要素を使った演算

L1 = [1, -2, 3]
L2 = [0, 3, -1, 4]
m1 = map(lambda s,t: s*s*t, L1, L2)
L3 = list(m1)
print(L3)

→ [0, 12, -9]
リストL1の1つの要素をs，L2の１つの要素をtとしたとき，lambda式によりsの2乗×tから成るmapオブジェクトができる．
ただし，L1の要素数は3で，L2の要素数は4だから，少ない方に合わせて，3個まで計算が行われる．
【例 2.8.18】　lambda式の戻り値を２つにする

TL1 = [\
        [[1,2], [2,0]],\
       [[3,1], [1,4]],\
       [[-1,0], [2,-1]]\
        ]
m1 = map(lambda t:( sum(t[0]),sum(t[1]) ), TL1)
T2 = list(m1)
print(T2)

→ [(3, 2), (4, 5), (-1, 1)]
• リストのリストTL1をイテラブルとすると，その1つの要素tとは，上記の\で囲まれた二重ブラケット[[ ]]の部分，例えば[[1,2], [2,0]]になる．
• ここで，一番内側のリスト，例えば[1,2]はt[0]，[2,0]はt[1]だから，[1,2]や[2,0]の各々の和を求めたいとすると，sum(t[0])とsum(t[1])になる．
• lambda式の戻り値を２つにするには，:の後を括弧でくくって，値を２つ並べるとよいから，( sum(t[0]),sum(t[1]) )とする．
【例 2.8.19】　lambda式にif文を使う
• 辞書型のデータd1があるとき，d1.keys()によりキー一覧のリストができ，d1.values()により値一覧のリスト，d1.items()により(キー,値)のタプル一覧のリストができる．
• if文を1行で書くには，条件成立の場合の値 if 条件 else 条件不成立の場合の値　とする．

d1 = {3:'osaka', 2:'kobe',4:'kyoto'}
m1 = map(lambda t: t[1] if t[0] > 2 else '', d1.items())
L1 = list(m1)
print(L1)

→ ['osaka', '', 'kyoto']
• キーが2よりも大きい都市名をリストにするという設定で考える．
• d1が辞書型だから，d1.items()でキー，値のタプル一覧のリストができる．その１つの要素をtで表すと，t[0]はキー，t[1]は値になる．そこで，キーが２よりも大きいという条件は､t[0]>2となる．

【書式】
• リストやタプルなどのイテラブルから要素を１つずつ取り出し，関数の戻り値がTrueとなるものだけでfilter型オブジェクトを作る．これをlist()によりリスト型にすれば表示できる．
• 元のイテラブルは変化しない．

【例 2.8.20】

L1 = [1, -2, 3, -4, 5]
m1 = filter(lambda t: t>2, L1)
L2 = list(m1)
print(L1, L2)

→ [1, -2, 3, -4, 5] [3, 5]
• リストL1の1つの要素をtとおくと，lambda式はt>2であるときTrueを返し，t<=2のときFalseを返すから，t>2となる要素だけから成るリストができる．
• 元のリストL1はそのまま残っている．
【例 2.8.21】

d1 = {3:'osaka', 2:'kobe',4:'kyoto'}
m1 = filter(lambda t: t[0] > 2 , d1.items())
L1 = list(m1)
print(L1)

→ [(3, 'osaka'), (4, 'kyoto')]
• d1.items()により，辞書型d1をリストに変えて，キー,値のタプル一覧になる．その1つの要素､例えば(3, 'osaka')の初めの要素が2よりも大きなものだけを選んで，リストを作る．
• filter()関数を使えば，関数の戻り値がTrueとなるものだけを要素に選んで新たなオブジェクトを作るから，if文は不要になる．
【例 2.8.22】

LL1 = [[2, 1],[3, 7],[1, 4]]
F1 = filter(lambda t:sum(t) % 3 , LL1)
L1 = list(F1)
print(L1)

→ [[3, 7], [1, 4]]
• LL1がリストのリストであるとき，LL1の1つの要素tは[2,1]のようなリストになる．
• sum(リスト)関数は，リストのすべての要素の和を返す．
• %3は３で割った余り0,1,2を返すが，真偽値True,Falseとの対応は，0が偽，それ以外はすべて真となるから，3で割り切れるとき偽，3で割って1または2余るとき真となる．10%3→1, 5%3→2は真となるから，後ろ2つの要素が選ばれ，先頭の要素は捨てられる．
【例 2.8.23】

L1 = ['abc','bcd','cda']
F1 = filter(lambda t: 'bc' in t , L1)
L1 = list(F1)
print(L1)

→ ['abc', 'bcd']
• L1が文字列のリストであるとき，L1の1つの要素tは'abc'のような文字列になる．
• in演算子は，検索要素 in リスト の形で使うと，リストの中に指定した要素が含まれていればTrueを返し，そうでなければFalseを返す．
• 文字列の内で，'bc'が部分一致するのは，初めの２つの要素．