導入事例からPythonを知ろう！開発環境構築、学習方法紹介

「Python」は人気のあるプログラミング言語のひとつであり、幅広い業種のシステム開発分野で採用される傾向にあります。本記事では、「Python」の特徴からWindows10ユーザー向けに「Python」の開発環境の構築手順、おすすめの学習方法まで解説します。

Pythonの特徴とは？

「Python」は小規模な開発現場だけでなく、大規模な開発現場でも幅広く採用されているプログラミング言語です。たとえばWeb開発・データ分析・機械学習・科学計算など、幅広い用途で使われています。

「Python」の特徴を知ることで、なぜ多くの開発現場で「Python」が選ばれているのかを理解できるでしょう。ここでは、「Python」の特徴を3つ紹介します。

• シンプルなコードで記述できる
• ライブラリの種類が豊富
• さまざまな開発に対応しており汎用性が高い

それでは順番に見ていきましょう。

シンプルなコードで記述できる

「Python」は文法がシンプルであるため、コードの記述が短いという特徴があります。コードを書く時間が短縮できるだけでなく、他の言語と比較してもエラー箇所の特定や修正が容易になるのです。

また「Python」特有のシンプルな文法により、一見してそのコードが何をしようとしているのかが理解しやすくなっています。たとえば、コロン（:）やインデント（スペースやタブ）によるブロックの表現は、コードの読みやすさを高め、プログラムの意図が明確になるのです。

以下のコードを例に解説します。

if x > 0:
    print("x is positive")

このコードは「もしxが0より大きければ、”x is positive”と表示せよ」という命令を表すコードです。ここで「if x > 0:」の行の次にある「print(“x is positive”)」の行はインデントされています。

このインデントによって「print(“x is positive”)」の行が「if x > 0:」の条件にしたがって実行されるべきコードブロックであることが一目瞭然となるわけです。

したがってエラーが発生した場合でも問題の箇所を特定しやすく、修正する手間も大幅に削減されます。

さらに「Python」の文法は、他のプログラミング言語と比べてわかりやすいとされています。そのため、「Python」を習得して日が浅くても、他の人が書いた「Python」のコードを理解しやすいという特徴があるのです。

ライブラリの種類が豊富

「Python」は、実用的なライブラリが豊富に提供されています。ライブラリとは、特定の機能を手軽に利用できるようにパッケージ化したものです。

これらのライブラリを使用することで、ゼロから機能をプログラムする必要がなくなり、効率的に多様な機能を実装できます。

たとえば、Webスクレイピングをおこなう場合、BeautifulSoupやScrapyといった「Python」のライブラリを使用することで、HTMLの解析やデータの抽出が簡単におこなえるでしょう。

さらにデータ処理や分析には、NumPyやPandasが利用されます。これらのライブラリを使用すると、大規模なデータセットの操作や集計、統計解析が容易になるのが特徴です。

機械学習や深層学習には「Scikit-learn」「PyTorch」「TensorFlow」などのライブラリが広く使われています。「Python」で開発する際は、ライブラリの中に活用できるものがないか、事前に調べておきましょう。

さまざまな開発に対応しており汎用性が高い

「Python」はさまざまな用途に広く利用されており、その柔軟性と拡張性からさまざまな領域での活用が可能です。

まず「Python」は機械学習や人工知能の分野で人気があり、これらの分野におけるシステム開発で頻繁に活用されています。「Scikit-learn」や「TensorFlow」などといった機械学習ライブラリが豊富であり、データの収集や前処理・モデル構築・トレーニング・評価など、機械学習のタスクが実行可能です。

また「Python」は、ビッグデータの収集や解析にも広く利用されています。「Pandas」や「NumPy」といったライブラリをはじめ、分散処理フレームワークである「Apache Spark」の「Python API（PySpark）」などが存在します。

PySparkは、Apache SparkのPython APIで、PySparkにより「Python」プログラマーはSparkの機能をPython言語で利用可能です。つまり、「Python」で書かれたコードをSparkの分散コンピューティング環境で実行できます。

これらの例は「Python」のポテンシャルの一部であり、「Python」の使用範囲は広く、多様な用途で活躍できます。したがって「Python」の学習は幅広い領域でのキャリアやプロジェクトに貢献できることを意味するのです。

Pythonではどんなことができる？

「Python」は汎用性が高いため、官公庁・企業・教育分野など、さまざまな領域で広く導入されています。「Python」の汎用性の高さ・豊富なライブラリ・フレームワークサポート・そして活発なコミュニティが、さまざまな組織や個人にとって魅力となっているのです。

ここでは、汎用性の高い「Python」を使ってできることとして、以下の3つを紹介します。

• Webサービスの開発
• AI(人工知能)の開発
• 効率的なデータ収集と分析

「Python」を使ってできることを知り、プログラミング言語選びの参考にしてください。

Webサービスの開発

Webのアプリケーション開発において「Python」は人気の高い言語であり、有名なサービスでも広く利用されています。たとえば、YouTube、Instagram、Dropboxといった大規模なサービスでも「Python」が活用されているのです。

「Python」のフレームワークであるDjangoは、動画のアップロード、ストリーミング、コメント管理などの機能の実装によく活用されています。またYouTubeは大量のデータの処理や分析もおこなっており、「Python」のデータ処理ライブラリや機械学習ツールが使用されています。

Instagramのバックエンドは「Python」で構築されており、フレームワークとして採用されているのはDjangoです。

またDropboxも「Python」を主要な開発言語として採用しています。「Python」の簡潔な文法や豊富なライブラリが、Dropboxのファイルの同期、共有、バージョン管理などの機能を実現しているのです。

AI（人工知能）の開発

「Python」は人工知能（AI）プログラムの開発に非常に適しており、さまざまな応用が可能です。たとえば、顔認識や画像認識、動作認証などの機能を実現するために「Python」が使用されています。

顔認識の例として、Googleの検索結果や画像検索において、人々の顔を識別して関連する情報を表示する機能があります。

音声認識においても「Python」は広く活用されており、スマートスピーカーの音声認識システムや自然言語処理システムの開発にしばしば用いられているのが「Python」です。これらのシステムは、ユーザーの音声を認識し、自然言語処理に基づいて適切な応答を生成します。

これらは、人工知能の開発における「Python」の活用例の一部です。他にも「Python」は、機械学習やディープラーニングのフレームワークなどが非常に充実しており、豊富なツールセット（特定の目的や作業達成に用意された一連のツールやソフトウェア）を提供しています。

効率的なデータ収集と分析

「Python」の使用で、データの収集と分析を効率的におこなえます。たとえばWebクローリングやスクレイピングによってインターネット上で公開されている情報を自動で収集できるのです。「Python」の豊富なライブラリやフレームワークを用いて、HTML解析やAPI経由のデータ取得などを容易におこなえるのです。

また、「Python」はビッグデータの処理にも利用されます。「Python」には、データ処理や分析のライブラリや、分散処理フレームワークの「Apache SparkのPython API（PySpark）」などがあり、大量のデータを効率的に処理できます。

「Python」の柔軟な文法と豊富なツールセットにより、データの収集と分析を効率的におこなえるのです。

Pythonの開発環境構築の流れ

プログラミング言語を学習する際には、開発環境の構築がハードルとなることがあります。
ここでは、Windows10上で「Python」の開発環境を構築する方法について、5つの手順で解説します。

• 公式サイトから「Python」をダウンロードする
• 「Python」のインストールと実行確認
• コマンドプロンプトを開いて確認する
• Visual Studio Codeをインストールする
• Visual Studio Codeを設定する

具体的なインストール手順や設定のポイントについて順を追って説明するので、初めて「Python」を触る方でもスムーズに環境の構築が可能でしょう。

1.公式サイトからPythonをダウンロードする

「Python」をインストールする際は、まず公式サイトから「Python」のインストーラをダウンロードします。公式サイトでは、最新バージョンの「Python」のインストーラが提供されており、Windows、Mac、Linuxなどの各OSに対応しています。

引用：Welcome to Python.org
インストーラとは、コンピュータにソフトウェアを簡単にインストールするためのツールです。インストーラを用いて、「Python」のインストールを進めていきます。

インストーラは通常、言語の選択やインストール先のディレクトリの指定、必要なコンポーネントの選択などのオプションを提供します。

引用：Welcome to Python.org

2.Pythonのインストールと実行確認

「Python」のインストーラを実行すると、インストールのための手順が表示されます。手順にしたがって進めることで、「Python」を自分のコンピュータにインストールできます。基本的にはデフォルトのままインストールしますが、1点だけPythonのパスを通す設定のチェック（下図参照）を入れてください。

インストールが完了すると、「Python」の実行ファイルやコマンドラインインタプリタが自動的にコンピュータに配置されます。これにより、「Python」を利用してコードを作成し、実行する準備が整います。

3.コマンドプロンプトを開いて確認する

「Python」の正常なインストールを確認するために、コマンドプロンプト（Windows）またはターミナル（Mac）を開きます。Windows10の場合、スタートメニューから「cmd」と入力してコマンドプロンプトを選択できます。

コマンドプロンプトまたはターミナルが開いたら、以下のコマンドを入力して「Python」のバージョンを確認してください。

python --version

コマンドを入力した後にEnterキーを押すと、「Python」のバージョンが表示されます。問題なくバージョン情報が表示されれば、「Python」は正常にインストールされています。もし上記コマンドを実行してエラーが出た場合は、環境変数の設定が必要です。スタートメニューから「システム環境変数の編集」を選択してください。

続いて環境変数の「編集」をクリックします。

その後「新規」をクリックします。

追加するパスは、「Python」をインストール後に作成される「Python\Python311（最新バージョン）\Script」のパスです。

下図を例にするとScriptまでのパスをコピーして、環境変数のパスにペーストします。

「Python」の環境変数を設定し「OK」をクリックしたらパソコン、コマンドプロンプトを再起動し、もう一度以下のコマンドを実行してください。下図のようにインストールした「Python」のバージョンが表示されれば、インストールは正常に完了しています。

python --version

4.Visual Studio Codeをインストールする

「Visual Studio Code（略称：VSCode）」は、Microsoft社が提供している統合開発環境（IDE）です。VSCodeはWindows、Mac、Linuxといったさまざまなオペレーティングシステムで利用できます。また複数のプログラミング言語での開発にも対応可能です。

引用：Visual Studio Code コード エディター | Microsoft Azure
公式サイト（上図）から「VSCode」をダウンロードしインストールすると、すぐに利用できます。インストール手順は公式サイトで詳細に説明されており、基本的には指示にしたがって進めれば問題なくインストールが可能です。

引用：Visual Studio Code コード エディター | Microsoft Azure
「VSCode」のインストール後、必要な拡張機能や設定を追加することで、よりパワフルな開発環境を構築できます。

5.Visual Studio Codeを設定する

「VSCode」をインストールした後は、以下の手順で設定をおこない、表示言語を英語から日本語に変更しましょう。

1. 「VSCode」を起動する
2. 画面左のメニューバーの「Extensions（拡張機能）」をクリックする
3. 拡張機能の画面が表示されたら、検索バーに「japanese」と入力する
4. 日本語拡張パックを選択し「Install」ボタンをクリックする
5. 画面右下に「日本語表示に変更して再起動しますか？」というメッセージ（英語）とボタンが表示されるので、ボタンをクリックする

上記の流れにならって、まずは「VSCode」を起動しましょう。

画面左のメニューバーの「Extensions（拡張機能）」をクリックしてください。

検索バーに「japanese」と入力、拡張パックを選択し「Install」ボタンをクリックしましょう。

画面右下に「日本語表示に変更して再起動しますか？」というメッセージ（英語）とボタンが表示されるので、ボタンをクリックしてください。

これで「VSCode」の表示言語が英語から日本語に変更されます。設定画面やメニューなどの表示が日本語になり、より使いやすくなることでしょう。

このように、「VSCode」では設定ファイルを編集することでさまざまなカスタマイズが可能です。表示言語の変更以外にも、テーマの変更やエディターの拡張機能の追加など、自分に合った環境を作り上げられます。

覚えておきたいPythonの6つの演算子

ここでは「Python」で必須の演算子を6つ紹介します。プログラミングにおける演算子とは、データを操作したり計算したりするための記号やキーワードのことです。演算子を使用することで、変数やリテラルなどの値を組み合わせて、新しい値を生成したり条件を評価したりできます。

ここで紹介する「Python」の演算子は以下の通りです。

演算子	意味
代入演算子	なんらかの値を変数に格納する役割を果たす演算子です。
累算代入演算子	変数の値を計算結果と結合させ、変数にその結果を代入するための演算子です。
算術演算子	数学的な演算をおこなうための演算子です。
比較演算子	値や変数の比較をおこない、真偽値（TrueまたはFalse）を返す演算子です。
ブール演算子	真偽値を組み合わせて複数の条件を評価するための演算子です。
ビット演算子	ビット単位での演算をおこなうための演算子です。

これらの演算子は「Python」のみならず、その他のプログラミングでもよく使用されるので、ぜひ押さえておきましょう。

代入演算子

代入演算子は変数に値を割り当てるための演算子であり、変数に新しい値を代入する際に使用されます。

たとえば、「x = 5」というコードは変数xに値5を代入する意味であり、その後の操作で変数xの値を利用できます。

累算代入演算子

累算代入演算子は、変数に対して現在の値に別の値を加えて再代入するための演算子です。たとえば「x += 3」というコードは、変数xの現在の値に3を加えて再代入することを意味します。

これにより、簡潔な形で変数の値を更新できます。同様に、減算や乗算、除算にも対応しており、「-=」「*=」「/=」などの累算代入演算子が利用可能です。

算術演算子

算術演算子は、数値や変数に対して数学的な操作をおこなうための演算子です。たとえば、加算演算子「+」は数値や変数の値を足し合わせられます。減算演算子「-」は数値や変数の値から別の数値や変数の値を引くことが可能です。

乗算演算子「*」は数値や変数の値を掛け合わせます。除算演算子「/」は数値や変数の値を割り算します。また、剰余演算子「%」は除算の余りを求めることが可能です。これらの演算子を使って数値計算や変数操作をおこないます。

算術演算子は、数値や変数に対して数学的な操作をおこなうための演算子です。たとえば、加算演算子「+」は数値や変数の値を足し合わせられます。減算演算子「-」は数値や変数の値から別の数値や変数の値を引くことが可能です。

乗算演算子「*」は数値や変数の値を掛け合わせます。除算演算子「/」は数値や変数の値を割り算します。また、剰余演算子「%」は除算の余りを求めることが可能です。これらの演算子を使って数値計算や変数操作をおこないます。

比較演算子

比較演算子は、値や変数の大小や等しさを比較するための演算子です。たとえば、「==」は演算子の左右の値が等しいかを判断しTrueを返します。不等号演算子「<」「>」は左辺が右辺より小さいか、大きいかを比較します。また「<=」「>=」は左辺が右辺以下か、以上かの判定が可能です。

不等号演算子と等号を組み合わせた「!=」を用いれば、左右の値が等しくないかの判定ができます。これらの演算子を使って条件式を作り、条件の成立や不成立の判定が可能です。

ブール演算子

ブール演算子は、真偽値（TrueまたはFalse）を組み合わせて論理的な演算をおこなうための演算子です。たとえば「and」は2つの条件が両方とも真（True）であれば結果が真（True）となります。「or」は2つの条件のうち、どちらか一方がTrueであれば結果はTrueです。「not」は条件の真偽を反転させます。

これらの演算子を組み合わせることで、複数の条件が組み合わさった論理式を作成し、条件の成立や不成立を判定できます。

ビット演算子

ビット演算子は、二進数のビット単位での論理演算をおこなうための演算子です。

たとえば「&」は2つのビット列と対応するビットが両方とも1の場合に1を返します。また「|」は2つのビット列が対応するビットのうち、どちらかが1であれば1を返します。「^」は2つのビット列の対応するビットが異なる場合に1を返してくれるのです。「~」はビットを反転させます。

これらの演算子を使って、ビットレベルの演算やビットフラグの設定などをおこなえます。

Python入門者におすすめの学習方法3選

ここからはこれから「Python」の学習を始める方に向けて「Python」のおすすめ勉強法を紹介します。ここで紹介する勉強法は、以下の3つです。

• 書籍で学習する
• オンライン学習サービスを使って学習する
• スクールに通って学習する

プログラミング学習初心者にとって、まず自分にあった勉強法を見つけることが学習をスムーズに進める重要なポイントです。自分にあった勉強法を見つけてください。

書籍で学習する

「Python」はプログラミング学習初心者にとっても学びやすい言語なので、書籍での独学も十分可能です。世の中にはさまざまな「Python」の解説書籍があるので、自分に合った良書を探してみましょう。

また、書籍で「Python」を学習する場合、単に読むだけではなく、実際に自分でコードを書いてみることが重要です。コードを記述することによって、「Python」の文法や概念を実践的に理解し、プログラミングのスキルを磨けます。

自分でコードを書く際には、提供されたサンプルコードや解説にとらわれず、自分なりのアイデアや改良を加えてみてください。

以下に、プログラミング学習初心者におすすめの書籍を紹介します。

Python1年生 第2版 体験してわかる！会話でまなべる！プログラミングのしくみ
同書は第2版が出版されるほど人気のPython学習書です。基礎を学ぶところからスタートし、プログラミングを実践しながら学習を進められます。同書はシリーズでレベルが上がっていくと『Python2年生 データ分析のしくみ』や『Python2年生 スクレイピングのしくみ』とわかりやすいタイトルで、迷わず学びたい内容の書籍へとつなげていけることでしょう。

オンライン学習サービスを使って学習する

オンライン学習サービスを利用する場合、さまざまなサービスがあるため、どのサービスが自分に合うのかを見極める必要があります。以下に一部の学習サービスとその特徴を表にまとめましたので、ぜひ参考にしてください。

学習サービス	特徴
Coursera	世界の大学や機関が提供する多数のコースがあり、幅広い分野を学習できる。講義動画や演習問題、フィードバックなどが提供される。
Udemy	さまざまなテーマのオンデマンドコースがあり、学習ペースやスケジュールを自由に設定できる。実践的なプロジェクトやアクティビティを通じて実力を高められる。
edX	世界的な大学と提携しており、高品質なコースが豊富に用意されている。モジュール形式で学習が進み、実習やクイズなどのアクティビティを通じて理解を深められる。
Codecademy	インタラクティブなコーディング環境で学習が進められ、コードの実行や結果の確認がリアルタイムでおこなえる。プロジェクトベースの学習やコミュニティサポートも充実している。
DataCamp	データサイエンスとプログラミングの学習に特化したサービスで、実際のデータセットを用いた演習が豊富に提供される。実践的なスキルを身につけられる。

以上の学習サービスから、自分が勉強しやすいものを選択することが重要です。

学習サービスの選択にあたっては、講師の質やカリキュラムの詳細、学習サポートやコミュニティの活動の有無も考慮するといいでしょう。自分の目標や学習のニーズに合ったサービスを見つけ、効果的な学習を進めてください。

スクールに通って学習する

プログラミングスクールでは、現役のエンジニアやプロ講師が丁寧にプログラミングを教えてくれます。

スクールに通って学習する場合、いくつかの要素をチェックすることが重要です。

まずスクールの場所が仕事場から近いかどうかを確認してください。スクールを選ぶ上で、通いやすさは非常に重要な選定基準です。また、スクールごとに料金体系が異なるので、スクールの料金についても確認が必要でしょう。

さらに、個別指導か集団指導かも確認する必要があります。どちらの指導方法が自分に向いているかも考えておきましょう。

以上の要素をチェックすることで、自分に最適な学習環境を選べます。

Pythonを習得して広い分野で活躍しよう

「Python」はWebサービス開発・AI（人工知能）・ビッグデータの処理・作業の自動化・暗号資産など、さまざまな分野で広く活用されているプログラミング言語です。

自分の興味や開発したいものが上記の分野に該当する場合、「Python」の学習をおすすめします。「Python」は人気のあるプログラミング言語であり、その需要は今後も高まっていくことが予想されています。

多くの企業やプロジェクトが「Python」を採用していることから、「Python」を身につけることでエンジニアとしての活躍の場が広がるでしょう。本記事で解説した環境構築の方法を参考に、「Python」学習を始めてみてはいかがでしょうか。