第1回 - パソコンの使い方、Python プログラムの基礎

0. 本授業を楽しく受けるために
1. パソコンの基礎: タイピング能力を鍛える
   • キーボード・ショートカットを覚える
2. パソコンの基礎: ファイル・フォルダを理解する
   • フォルダとは?
   • パス名とは?
   • ファイルの「形式」とは?
   • 「メタデータ」とは?
3. パソコンの基礎: コマンド プロンプト (ターミナル) を使う
   • コマンド プロンプト (ターミナル) を起動する
   • コマンド プロンプト (ターミナル) の使い方・超基本
   • カレント・フォルダという考え方
4. パソコンの基礎: 画面のスクリーンショットを撮る
5. Python プログラムの基礎
   • Python をインストールする
   • 最初の Python プログラムを書く
   • 変数を使う
   • 文とは?
   • 関数・変数・代入とは?
6. 本日のまとめ・小課題
   • 小課題 1. パソコンの基礎 (10月18日締切)
   • 小課題 2. 変数の内容の入れ替え (10月18日締切)

0. 本授業を楽しく受けるために

本授業を楽しく受けるためには、

1. プログラムを入力する。
2. プログラムを実行する。

• 優れたタイピング能力
• パソコンに関する基本的な理解
• テキストエディタを使いこなせること

1. パソコンの基礎: タイピング能力を鍛える

キーボードを使った文字入力は、 これからの学生生活・社会人生活において 絶対に必要なスキルである。 ここでいう「タイピング」とは、ただ単にキーを 打つだけではなく、PC上におけるカーソルの移動や コピー・ペースト機能の活用も含まれる。

1.1. キーボード・ショートカットを覚える

パソコンにおける文字入力では、(マウスを使わずとも) キーボードだけで様々な操作がおこなえるようになっている。 文字を選択したりコピー・ペーストするときに、 マウスとメニューを使って行っていると非常にのろいので、 基本的なキーボードによる操作を覚えるようにしよう。

参考

• Windows のキーボード ショートカット
• Mac のキーボードショートカット

2. パソコンの基礎: ファイル・フォルダを理解する

本授業 (および、その他パソコンを使うすべての授業) では、 ファイルとフォルダの扱いに関する理解が必須である。

2.1. フォルダとは?

• 問題: ファイルが多すぎる!
  現在のパソコンでは、扱うファイルの数は数万〜数百万にのぼる。
• フォルダ = ファイルを分類するための容れ物。
• フォルダの中には、ファイルまたはフォルダを入れることができる。
• 同一フォルダ内に、同じ名前のファイルまたはフォルダが存在してはならない。

実際のファイル・フォルダは何でできているのか?

コンピュータ上の記憶装置 (ディスク) はつねに一定容量であり、 一定個数の「0」または「1」が書き込まれている。 これらの個数は変化しないため、 実際には「空き容量」などというものは存在しない。 また「フォルダ」という実体も存在せず、「削除」などというものもありえない。 (なぜなら、0 と 1 の数は変化しないからである。) これらは、すべてソフトウェアによる「見せかけ」である。

2.2. パス名とは?

• 同じファイル名が異なるフォルダに存在しうるため、 ファイル名だけでは「どのファイルか」を厳密に特定できない。
• そこで、ファイルまたはフォルダの位置をパス名 (path name) というものであらわす。
• パス名とは、あるフォルダまたはファイルに到達するまでの道程 (path) である。 これは途中で通過するフォルダ名を区切り文字でつなげたものである:
  • Windowsの場合 … 区切り文字として \(バックスラッシュ) を使う。 なお、日本のパソコンではバックスラッシュが「¥」に見えることがある。
    C:\フォルダ名1\フォルダ名2\…\ファイル名
  • Macの場合 … 区切り文字として /(スラッシュ) を使う。
    /フォルダ名1/フォルダ名2/…/ファイル名

2.3. ファイルの「形式」とは?

コンピュータ上の情報 (データ) は、 すべて「0」と「1」の組み合わせで表される:

• 数値
• 文字(列) / テキスト
• 画像・音声・動画
• その他 (日付や金額など)

パソコン上では、データはすべて ファイル (file) に保存される。 さらに各ファイルには ファイル名 がついている。 ファイルの中には 0 と 1 の羅列が特定の規則により並べられている。 コンピュータは、これらをどのように解釈するかがわからないと、 ファイルの内容を正しく表示できない。 この 0 と 1 の並び方をファイルの 形式 あるいは タイプ (type) という。

現代のパソコンでは、 ファイルの形式はファイル名のあとにつく 拡張子 (extension) によって表される:

myfile.txt

ファイル拡張子を表示させる (Windows)

Windowsでは、ファイルの拡張子はふだんは表示されない設定になっている。 これを変更するには、以下のようにする:

1. エクスプローラーから フォルダー オプションウィンドウを開く。
2. 表示 タブをクリックし、登録されている拡張子は表示しない の チェックをはずす。
   

ファイル拡張子を表示させる (Mac)

Macでは、ファイルの拡張子はふだんは表示されない設定になっている。 これを変更するには、以下のようにする:

1. Finderをクリックし、メニューから 環境設定... を選ぶ。
2. 詳細 タブをクリックし、 すべてのファイル名拡張子を表示 にチェックを入れる。
   

よく見かけるファイル形式

2.4. 「メタデータ」とは?

実際のファイルには、そのファイルの内容だけでなく、 以下のような情報も付随している:

• そのファイルは誰によって作られたか。
• そのファイルはいつ修正されたか。
• そのファイルの大きさ (ファイルサイズ) はどのくらいか。

3. パソコンの基礎: コマンド プロンプト (ターミナル) を使う

コマンド プロンプト (Mac では ターミナル) とは、 文字入力を使ってパソコンを制御するためのアプリである。 本授業では、コマンド プロンプトを使ってほとんどの演習をおこなう。

3.1. コマンド プロンプト (ターミナル) を起動する

Windowsの場合

• スタートメニューから Windows システムツール → コマンド プロンプト を選ぶ。

Macの場合

• Finder のメニューから 表示 → ユーティリティ を選び、 ターミナル のアイコンを開く。

3.2. コマンド プロンプト (ターミナル) の使い方・超基本

1. コマンドを入力して Enter を押す。
2. コマンドには、実行するアプリのパス名を入力する。
3. そのアプリが実行され、結果が表示される。
4. → 1. に戻る。

文字入力するときの注意

• 2種類の英字に注意。
  • 全角: Ｇｏｄｚｉｌｌａ．
  • 半角: Godzilla.
• コマンドは必ず半角 (英数字モード) で入力すること!
• じつは世界には似たような文字が一杯ある。
• AＡΑАĄ
  
  文字コード:

これ以外にもいろいろなコマンドがあるが、すべて覚える必要はない。

3.3. カレント・フォルダという考え方

• パス名を使うことの問題: いくらでも長くなりうる!
  /Applications/Safari.app/Contents/MacOS/...
• いちいちパス名を入力するのは面倒。簡単にできないか?
  → いま注目している (カレント, current) フォルダという考えを導入する。

現在の「注目しているフォルダ」のことを 「カレント・フォルダ」あるいは 「カレント・ディレクトリ」と呼ぶ。 (もともとフォルダはディレクトリと呼ばれていた。 用語としては、ディレクトリのほうが古い。)

Windowsの場合

• cd _{(Change Directory)} コマンド:
  カレント・フォルダのパス名を表示する。
• cd パス名 _{(Change Directory)} コマンド:
  カレント・フォルダを指定したパス名に変更できる。
• dir コマンド:
  パス名を省略して実行すると、 カレント・フォルダのファイル一覧を表示する。

Macの場合

• pwd _{(Print Working Directory)} コマンド:
  カレント・フォルダのパス名を表示する。
• cd パス名 _{(Change Directory)} コマンド:
  カレント・フォルダを指定したパス名に変更できる。
• ls コマンド:
  パス名を省略して実行すると、 カレント・フォルダのファイル一覧を表示する。

4. パソコンの基礎: 画面のスクリーンショットを撮る

自分のパソコンで指示された操作がうまくできない場合、 その画面の スクリーンショット を撮影し、教員または TA に送ること。 スマートフォンのカメラで画面の写真を撮ったりしないこと (見にくいしダサいため)。

Windows の場合

• スタートメニューから 切り取り・スケッチ を選ぶ。
  
  (あるいは Print Screen キーを押してもよい。)

Mac の場合

• Finder のメニューから 表示 → ユーティリティ を選び、 スクリーンショット のアイコンを開く。
  
  (あるいは Shift + ⌘ Command + 5 を押してもよい)

アプリが起動したら撮影する範囲を指定し、 結果を PNG形式の画像ファイルとして保存する。 あとはこれをメールに添付しても送ってもよいし、 Discord チャットに投稿してもよい。 (本日の小課題1 では、これを提出してもらう)

5. Python プログラムの基礎

5.1. Python をインストールする

https://www.python.org/ に アクセスし、Python 3.9.x または 3.10.x をダウンロードする。(最後の x の部分は何でもよい)

インストールするには、以下の方法に従う:

• Windows の場合
  インストール時のウィンドウに表示される Add Python 3.9 to PATH の部分をチェックすること。
  
• Mac の場合
  インストーラを開き、普通にインストールを完了させる。

5.2. 最初の Python プログラムを書く

1. コマンド プロンプト (ターミナル) を起動する。
2. デスクトップ上にフォルダをひとつ作成し、 そこに hello.py というテキスト形式のファイルを新規作成する。 ここでは Windows であれば「メモ帳 (notepad)」、 Mac であれば「IDLE」を使う。 このようなアプリを以後テキストエディタ (あるいは単にエディタ) と呼ぶ。

   以下のように入力する。 (注意: 大文字・小文字の区別は正確に!)

   • Windowsの場合:

     C:\Users\euske> cd デスクトップ  (または Desktop)
     C:\Users\euske\デスクトップ> mkdir cs1
     C:\Users\euske\デスクトップ> cd cs1
     C:\Users\euske\デスクトップ\cs1> notepad hello.py
     

     注意: OneDriveが動いているWindowsの場合は、 デスクトップフォルダの位置が異なるため、以下のように入力する:

     C:\Users\euske> cd OneDrive\デスクトップ  (または OneDrive\Desktop)
     C:\Users\euske\OneDrive\デスクトップ> mkdir cs1
     C:\Users\euske\OneDrive\デスクトップ> cd cs1
     C:\Users\euske\OneDrive\デスクトップ\cs1> notepad hello.py
     

   • Macの場合:
     

     euske@shinyama-mbpro ~ % cd Desktop
     euske@shinyama-mbpro Desktop % mkdir cs1
     euske@shinyama-mbpro cs1 % cd cs1
     euske@shinyama-mbpro cs1 % idle3 hello.py
     

3. 以下のプログラムを入力する。
   hello.py

   print("Hello, World!")
   

4. 完成したプログラム hello.py を実行する。
   • Windowsの場合:

     C:\Users\euske\Desktop\cs1> python hello.py
     Hello, World!
     

   • Macの場合:
     

     euske@shinyama-mbpro cs1 % python3 hello.py
     Hello, World!
     

以下、この hello.py をいろいろなファイルに 変えることで演習・課題をおこなう。

5.3. 変数を使う

1. コマンド プロンプト (ターミナル) を起動する。
2. 先ほど作成したフォルダに cd する。
3. テキストエディタを使って greetings.py というテキストファイルを作成する。
   1文字も間違えないように!
   greetings.py

   print("What is your name?")
   x = input("name:")
   print(f"Good morning {x}!")
   

4. Python で greetings.py を実行する。

   $ python greetings.py
   What is your name?
   name:euske
   Good morning euske!
   

5.4. 文とは?

プログラム中の各行を、それぞれ 文 (statement) とよぶ。 各文は、書かれたとおりの順序で実行される。

ふたたび、コンピュータサイエンスとは何か?

コンピュータサイエンスとは、 「手順 (プロセス)」をあつかう学問である。

プログラムにおいて、実行順序はきわめて重要である。 ある意味、カレーの作り方もプログラムである。(実行順序が重要)

5.5. 関数・変数・代入とは?

各文のなかの print(...)、input(...) のような部分を 関数 (function) とよぶ。

また、x のような部分を変数 (variable) とよび、 x = input("name:") という文全体を 代入文 (assignment) という。

変数は、いくつでも定義することができる。

greetings2.py

print("What is your name?")
x = input("name1:")
y = x
print(f"Good morning {x} and {y}!")

変数の上書き

さらに、一度変数に代入された値は、別の代入文で上書きすることができる。

greetings3.py

x = input("name1:")
y = input("name2:")
x = y
print(f"Good morning {x} and {y}!")

変数の入れ替え

代入文をある順序で書くと、 2つの変数の内容を入れ替えることができる。

swap.py

x = "john"
y = "mary"
  ???
  ???
  ???
print(f"x={x}, y={y}")

6. 本日のまとめ・小課題

• パソコンの基礎を復習した。
• Pythonの基本的な使い方を学習した。

反省 (10/04)

大幅に時間が足りなくなった。ガイダンスやパソコンの基礎はもっと短くし、 Pythonの使い方に時間を割くべきだった。