2.1.2 データ型と変数
この節の位置づけ
この節では、Python がデータをどのように表し、保存するのかを理解します。変数、数値、文字列、ブール値、そして型変換は、後で条件分岐を書いたり、表データを扱ったり、モデル API を呼び出したりするときの土台になります。まずは、これらの「最小のデータ単位」に慣れていきましょう。
学習目標
- 変数とは何かを理解し、命名ルールを身につける
- Python の基本データ型である整数、浮動小数点数、文字列、ブール値を理解する
- データ型同士の変換を学ぶ
- 動的型付けの意味を理解する
変数とは？
変数は、ラベルが貼られた箱だと考えてみましょう。中にものを入れて、ラベルで見つけることができます。
name = "小明" # 箱に「name」というラベルを貼り、中には「小明」を入れる
age = 20 # 箱に「age」というラベルを貼り、中には 20 を入れる
height = 1.75 # 箱に「height」というラベルを貼り、中には 1.75 を入れる
Python の = は「等しい」ではなく、代入を表します。つまり、右側の値を左側の箱に入れるという意味です。
# 代入の向き：右から左
x = 10 # 10 を x という箱に入れる
# 箱の中身は変更できる
x = 20 # 今は x の中身は 20 になった（10 はなくなる）
# 変数の値を使って計算できる
y = x + 5 # y = 20 + 5 = 25
print(y) # 出力: 25
変数名のルール
Python には変数名に関するいくつかの決まりがあります。
| ルール | 正しい例 | 間違った例 |
|---|---|---|
| 英字、数字、アンダースコアのみ使える | user_name, age2 | user-name, age! |
| 数字で始められない | name1 | 1name |
| Python のキーワードは使えない | my_class | class, if, for |
| 大文字小文字を区別する | Name と name は別の変数 | — |
命名の慣例（必須ではないですが、みんなこうします）
# よい命名 ✅ —— 小文字 + アンダースコア（snake_case）
student_name = "小明"
learning_rate = 0.001
max_epochs = 100
# あまりよくない命名 ❌ —— 使えないわけではないが、わかりにくい
a = "小明" # a では何かわからない
x1 = 0.001 # x1 が何を表すのか不明
SN = "小明" # 略しすぎていて、他の人に伝わりにくい
変数名は、見ただけで何を表すか分かるようにしましょう。少し長くなっても（student_count）、意味の分からない略語（sc）よりずっとよいです。
数値型
整数（int）
整数は、小数点のない数です。正の数、負の数、0 のいずれも含みます。
age = 25
temperature = -10
count = 0
big_number = 1_000_000 # アンダースコアで区切ると見やすい。1000000 と同じ
print(type(age)) # <class 'int'>
type() は、どんな値の型でも確認できる関数です。学習中によく使います。変数の型を確認するときに便利です。
Python の整数には大きさの制限がありません（C/Java のような int の範囲制限はありません）。
huge = 99999999999999999999999999999999
print(huge + 1) # まったく問題ありません
浮動小数点数（float）
浮動小数点数は、小数点を含む数です。
pi = 3.14159
weight = 65.5
negative = -0.001
print(type(pi)) # <class 'float'>
浮動小数点数の精度に注意してください。これは、どのプログラミング言語にもある問題です。
>>> 0.1 + 0.2
0.30000000000000004 # 正確な 0.3 ではない！
これは Python のバグではなく、コンピュータが小数を 2 進数で保存することによる、もともとの性質です。AI 開発では、このわずかな誤差が結果に影響しないことが多いです。ただし、金融計算のように正確な結果が必要な場合は、decimal モジュールを使うことができます。
整数と浮動小数点数の計算
a = 10
b = 3
print(a + b) # 13 足し算
print(a - b) # 7 引き算
print(a * b) # 30 掛け算
print(a / b) # 3.333... 割り算（結果は常に float）
print(a // b) # 3 切り捨て除算
print(a % b) # 1 余り
print(a ** b) # 1000 べき乗（10 の 3 乗）
よくある落とし穴：
# 割り算 / の結果は、割り切れても必ず float
>>> 10 / 2
5.0 # 5 ではなく 5.0
# 整数がほしいなら // を使う
>>> 10 // 2
5
文字列（str）
文字列はテキストです。文字の並びを引用符で囲みます。
文字列の作成
# シングルクォートとダブルクォートのどちらも使える。効果は同じ
name = '小明'
greeting = "こんにちは"
# 文字列の中に引用符がある場合は、別の種類の引用符で囲む
sentence = "彼はこう言った: 'こんにちは'"
sentence2 = '英語名は "Tom"'
# トリプルクォート：複数行のテキストを書ける
poem = """
静夜思
床前明月光，
疑是地上霜。
"""
print(poem)
print(type(name)) # <class 'str'>
文字列の連結
first_name = "張"
last_name = "三"
# 方法 1: + で連結
full_name = first_name + last_name
print(full_name) # 張三
# 方法 2: f-string を使う（おすすめ！Python 3.6+）
age = 20
intro = f"私の名前は{full_name}です。{age}歳です"
print(intro) # 私の名前は張三です。20歳です
# 方法 3: format() を使う
intro2 = "私の名前は{}です。{}歳です".format(full_name, age)
print(intro2) # 私の名前は張三です。20歳です
f-string（f"...{変数}..."）は、現代の Python で最もよく使われる文字列フォーマット方法です。簡潔で分かりやすく、この先の授業でもたくさん使います。
よく使う文字列操作
text = "Hello, Python!"
# 長さを取得
print(len(text)) # 14
# 大文字・小文字の変換
print(text.upper()) # HELLO, PYTHON!
print(text.lower()) # hello, python!
# 部分文字列を探す
print(text.find("Python")) # 7（7 番目の位置から）
print("Python" in text) # True
# 置換
print(text.replace("Python", "AI")) # Hello, AI!
# 前後の空白を削除
messy = " hello "
print(messy.strip()) # "hello"
# 分割
csv_line = "張三,20,北京"
parts = csv_line.split(",")
print(parts) # ['張三', '20', '北京']
文字列のインデックスとスライス
文字列の各文字には**位置番号（インデックス）**があり、0 から始まります。
text = "Python"
# P y t h o n
# index: 0 1 2 3 4 5
# 負の index: -6 -5 -4 -3 -2 -1
print(text[0]) # P（最初の文字）
print(text[5]) # n（6 番目の文字）
print(text[-1]) # n（最後の文字）
print(text[-2]) # o（後ろから 2 番目の文字）
スライスを使うと、一部の文字列を取り出せます。
text = "Python"
print(text[0:3]) # Pyt（index 0 から index 3 まで、3 は含まない）
print(text[2:5]) # tho
print(text[:3]) # Pyt（先頭から。0 は省略できる）
print(text[3:]) # hon（末尾まで。終了位置は省略できる）
print(text[:]) # Python（文字列全体のコピー）
print(text[::2]) # Pto（1 文字おきに取り出す）
print(text[::-1]) # nohtyP（文字列を逆順にする！）
text[start:stop:step] —— start から始めて、stop で終わる（ただし stop は含まない）、step ごとに 1 つ取り出します。覚えておきましょう：左閉右開（開始位置は含み、終了位置は含まない）。
文字列は変更できない
text = "Hello"
# text[0] = "h" # エラー！TypeError: 'str' object does not support item assignment
# 変更したい場合は、新しい文字列を作る
text = "h" + text[1:] # "hello"
ブール値（bool）
ブール値は True（真）と False（偽）の 2 つだけです。先頭は大文字にします。
is_student = True
is_raining = False
print(type(is_student)) # <class 'bool'>
ブール値は、主に比較演算から得られます。
print(5 > 3) # True
print(5 < 3) # False
print(5 == 5) # True（`=` が 1 つだと代入、2 つで比較）
print(5 != 3) # True（`!=` は等しくないという意味）
print("abc" == "abc") # True
ブール値は、後で学ぶ条件分岐（if/else）でたくさん使います。
真値と偽値
Python では、いろいろなものをブール値として扱えます。次の値は「偽」と見なされます。
# 以下はすべて "偽"（Falsy）
bool(0) # False
bool(0.0) # False
bool("") # False（空文字列）
bool([]) # False（空リスト）
bool(None) # False
# それ以外は "真"（Truthy）
bool(1) # True
bool(-1) # True（0 でなければ真）
bool("hello") # True（空でない文字列は真）
bool([1, 2]) # True（空でないリストは真）
None 型
None は Python の特別な値で、**「何もない」**ことを表します。
result = None
print(result) # None
print(type(result)) # <class 'NoneType'>
None は、「まだ値がない」や「結果がない」を表すときによく使います。
# 関数が返り値を持たない場合、デフォルトで None を返す
def say_hello():
print("Hello!")
result = say_hello() # Hello! を表示
print(result) # None
型変換
ときには、ある型を別の型に変換する必要があります。
# 文字列 → 数値
age_str = "25"
age = int(age_str) # 文字列を整数に変換
print(age + 1) # 26
price_str = "99.9"
price = float(price_str) # 文字列を浮動小数点数に変換
print(price) # 99.9
# 数値 → 文字列
score = 95
score_str = str(score) # 整数を文字列に変換
print("得点: " + score_str) # 得点: 95
# 整数 ↔ 浮動小数点数
x = int(3.7) # 3（小数点以下をそのまま切り捨てる。四捨五入ではない）
y = float(5) # 5.0
よくあるエラー：文字列と数値は、+ でそのまま連結できない
age = 20
# print("年齢: " + age) # エラー！TypeError
# 正しい方法 1: 文字列に変換する
print("年齢: " + str(age))
# 正しい方法 2: f-string を使う（おすすめ）
print(f"年齢: {age}")
# 正しい方法 3: カンマで区切る（print が自動で空白を入れる）
print("年齢:", age)
型変換の早見表
| 変換 | 関数 | 例 | 結果 |
|---|---|---|---|
| → 整数 | int() | int("25") | 25 |
| → 浮動小数点数 | float() | float("3.14") | 3.14 |
| → 文字列 | str() | str(100) | "100" |
| → ブール値 | bool() | bool(0) | False |
動的型付け
Python は動的型付けの言語です。つまり、変数を先に宣言して型を決める必要はなく、同じ変数にいつでも別の型を代入できます。
x = 10 # x は整数
print(type(x)) # <class 'int'>
x = "hello" # 今度は x が文字列になった
print(type(x)) # <class 'str'>
x = True # 今度は x がブール値になった
print(type(x)) # <class 'bool'>
とても柔軟ですが、注意も必要です。もともと数値を入れていた変数を、うっかり文字列にしてしまわないようにしましょう。
Java（静的型付け言語）と比べてみましょう。
int x = 10; // x は整数と宣言する
x = "hello"; // エラー！Java では型を変えられない
多重代入
Python には、便利な代入の書き方があります。
# 複数の変数に同時に代入
a, b, c = 1, 2, 3
print(a, b, c) # 1 2 3
# 2 つの変数の値を入れ替える（Python らしい簡潔な書き方）
a, b = b, a
print(a, b) # 2 1
# 複数の変数に同じ値を代入
x = y = z = 0
print(x, y, z) # 0 0 0
この変数の入れ替え方は、とても Pythonic（Python らしい）です。他の言語では、通常は一時変数が必要です。
# 他の言語での書き方
temp = a
a = b
b = temp
# Python の書き方
a, b = b, a # 1 行で完了！
手を動かしてみよう
練習 1: 個人情報カード
自分の情報を入れる変数を作り、f-string で表示してみましょう。
name = "あなたの名前"
age = 25
city = "あなたの都市"
is_student = True
print(f"名前: {name}")
print(f"年齢: {age}")
print(f"都市: {city}")
print(f"学生ですか: {is_student}")
print(f"来年は {age + 1} 歳になります")
練習 2: 温度変換器
摂氏から華氏への変換式：F = C × 9/5 + 32
celsius = 37.5
fahrenheit = celsius * 9 / 5 + 32
print(f"{celsius}°C = {fahrenheit}°F")
celsius の値を変えて、いくつかの温度を計算してみましょう。
練習 3: 文字列操作
email = " [email protected] "
# 1. 前後の空白を削除する
# 2. 小文字に変換する
# 3. @ の位置を見つける
# 4. ユーザー名部分（@ の前）を取り出す
ヒント：.strip()、.lower()、.find()、スライスを組み合わせて使えます。
練習 4: 型を調べる
type() を使って、次の値の型を確認しましょう。まず予想してから確かめてみてください。
print(type(42))
print(type(3.14))
print(type("3.14"))
print(type(True))
print(type(None))
print(type(1 + 2))
print(type(1 + 2.0)) # 整数 + 浮動小数点数 = ？
print(type("1" + "2")) # 文字列 + 文字列 = ？
まとめ
| 型 | キーワード | 例 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 整数 | int | 42, -10, 0 | カウント、インデックス |
| 浮動小数点数 | float | 3.14, -0.5 | 正確な数値、科学計算 |
| 文字列 | str | "hello", 'world' | テキストデータ |
| ブール値 | bool | True, False | 条件分岐 |
| 空値 | NoneType | None | 「値がない」ことを表す |
Python では、すべてがオブジェクトです。数値もオブジェクト、文字列もオブジェクト、さらに True や None もオブジェクトです。それぞれのオブジェクトには型（type）があり、型によってできる操作が決まります。