Python3入門のためのPDFテキストを配布しています．
本書はフリーソフトウェアの書籍です．出典明記していただければ自由に使っていただいて結構です．（印刷，再配布も可）
●書籍情報
「Python3入門 － KivyによるGUIアプリケーション開発，サウンド入出力，ウェブスクレイピング」, 中村勝則, IDEJ出版, 2024年, ISBN978-4-9910291-3-4 C3004
「Python3入門」 （ミラーサイト１）（ミラーサイト２）
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「Python3 ライブラリブック」 （ミラーサイト１）（ミラーサイト２）
【Python3入門の目次】
1 はじめに — 1
1.1 Pythonでできること — 1
1.2 本書の内容 — 1
1.3 本書の読み方 — 1
1.4 処理系の導入（インストール）と起動の方法 — 2
1.4.1 Python処理系のディストリビューション（配布形態） — 2
1.4.2 Python処理系の起動 — 2
1.4.3 対話モード：REPL — 3
1.4.3.1 Python言語処理系の終了 — 3
1.4.3.2 ヒストリ — 3
1.4.3.3 直前の値 — 3
1.4.3.4 REPLの機能に関すること — 4
1.5 本書で取り扱うGUIライブラリ — 4
1.6 表記に関する注意事項 — 4
1.7 Pythonに関する詳しい情報 — 4
2 Pythonの基礎 — 5
2.1 スクリプトの実行 — 5
2.1.1 プログラム中に記述するコメント — 6
2.1.2 プログラムのインデント — 7
2.2 文を分割して／連結して記述する方法 — 7
2.3 文の記述の省略 — 8
2.4 変数とデータの型 — 8
2.4.1 日本語の変数名の使用 — 9
2.4.2 変数名に関する注意 — 9
2.4.3 イコール「=」の連鎖（Multiple Assignment） — 10
2.4.4 変数の解放（廃棄） — 10
2.4.5 変数が値を保持する仕組みの概観 — 11
2.4.5.1 識別値に関する注意事項 — 12
2.4.6 数値 — 12
2.4.6.1 整数： int型 — 13
2.4.6.2 巨大な整数値を扱う際の注意 — 13
2.4.6.3 浮動小数点数： float型 — 14
2.4.6.4 アンダースコア「_」を含む数値リテラルの記述 — 16
2.4.6.5 基数の指定： 2進数，8進数，16進数 — 16
2.4.6.6 複素数： complex型 — 16
2.4.6.7 各種の数の型と数学的階層 — 17
2.4.6.8 最大値，最小値 — 18
2.4.6.9 浮動小数点数の誤差と丸め — 18
2.4.6.10 数学関数 — 19
2.4.6.11 特殊な値：inf, nan — 21
2.4.6.12 多倍長精度の浮動小数点数の扱い — 23
2.4.6.13 分数の扱い — 26
2.4.6.14 乱数の生成 — 28
2.4.7 文字列 — 31
2.4.7.1 エスケープシーケンス — 31
2.4.7.2 raw文字列（raw string） — 32
2.4.7.3 複数行に渡る文字列 — 32
2.4.7.4 文字列の長さ（文字数） — 33
2.4.7.5 文字列リテラルの連接 — 33
2.4.7.6 文字列の分解と合成 — 33
2.4.7.7 文字列の置換 — 35
2.4.7.8 文字の置換 — 36
2.4.7.9 英字，数字の判定 — 36
2.4.7.10 大文字／小文字の変換と判定 — 37
2.4.7.11 文字列の含有検査 — 37
2.4.7.12 文字列の検索 — 38
2.4.7.13 両端の文字の除去 — 39
2.4.7.14 文字コード，文字の種別に関すること — 40
2.4.7.15 文字列のデータサイズについて — 42
2.4.8 真理値（bool型） — 43
2.4.9 ヌルオブジェクト：None — 43
2.4.10 式や値の記述の省略 — 44
2.4.11 型の変換 — 44
2.4.11.1 各種の値の文字列への変換（str，repr） — 44
2.4.12 型の検査 — 45
2.4.12.1 floatの値が整数値かどうかを検査する方法 — 46
2.4.13 基数の変換 — 46
2.4.13.1 n進数→10進数 — 46
2.4.13.2 10進数→n進数 — 47
2.4.14 ビット演算 — 47
2.4.14.1 ビット演算の累算代入 — 48
2.4.14.2 整数値のビット長を求める方法 — 48
2.4.15 バイト列 — 49
2.5 データ構造 — 50
2.5.1 リスト — 50
2.5.1.1 空リスト — 50
2.5.1.2 リストの要素へのアクセス — 50
2.5.1.3 リストの編集 — 51
2.5.1.4 リストによるスタック，キューの実現： popメソッド — 54
2.5.1.5 リストに対する検査 — 55
2.5.1.6 例外処理 — 56
2.5.1.7 要素の個数のカウント — 57
2.5.1.8 要素の合計： sum関数 — 58
2.5.1.9 要素の整列 (1)： sortメソッド — 58
2.5.1.10 要素の整列 (2)： sorted関数 — 59
2.5.1.11 要素の順序の反転 — 59
2.5.1.12 リストの複製 — 59
2.5.1.13 リストか否かの判定 — 61
2.5.1.14 リストの内部に他のリストを展開する方法 — 61
2.5.2 タプル — 61
2.5.2.1 リストとタプルの違い — 62
2.5.2.2 括弧の表記が省略できるケース — 63
2.5.2.3 特殊なタプル — 63
2.5.2.4 タプルの要素を整列（ソート）する方法 — 63
2.5.2.5 タプルか否かの判定 — 64
2.5.3 セット — 64
2.5.3.1 セットの要素となるオブジェクト — 64
2.5.3.2 セットの生成 — 65
2.5.3.3 セットに対する各種の操作 — 66
2.5.3.4 集合論の操作 — 67
2.5.3.5 セットか否かの判定 — 68
2.5.3.6 frozenset — 68
2.5.4 辞書型 — 69
2.5.4.1 空の辞書の作成 — 69
2.5.4.2 エントリの削除 — 69
2.5.4.3 エントリの存在検査 — 70
2.5.4.4 getメソッドによる辞書へのアクセス — 70
2.5.4.5 全てのエントリの削除 — 70
2.5.4.6 辞書に対するpop — 71
2.5.4.7 辞書の更新 — 71
2.5.4.8 辞書の結合 — 72
2.5.4.9 辞書を他の辞書の内部に展開する方法 — 72
2.5.4.10 キーや値の列を取り出す方法 — 72
2.5.4.11 エントリの数を調べる方法 — 73
2.5.4.12 リストやタプルから辞書を生成する方法 — 73
2.5.4.13 辞書の全エントリを列として取り出す方法 — 74
2.5.4.14 辞書の複製 — 74
2.5.4.15 エントリの順序 — 74
2.5.4.16 辞書の整列 — 75
2.5.4.17 辞書の同値性 — 75
2.5.4.18 辞書か否かの判定 — 75
2.5.5 添字（スライス）の高度な応用 — 76
2.5.5.1 添字の値の省略 — 76
2.5.5.2 スライスオブジェクト — 76
2.5.5.3 逆順の要素指定 — 76
2.5.5.4 不連続な部分の取り出し — 77
2.5.6 データ構造の変換 — 77
2.5.7 データ構造の要素を他のデータ構造の中に展開する方法 — 78
2.5.8 データ構造に沿った値の割当て（分割代入） — 78
2.5.8.1 応用例1：変数の値の交換 — 79
2.5.8.2 応用例2：高度な代入処理 — 79
2.5.8.3 データ構造の選択的な部分抽出 — 80
2.5.9 データ構造のシャッフル，ランダムサンプリング — 80
2.5.10 データ構造へのアクセスの速度について — 81
2.5.11 累算代入によるデータ構造の拡張に関する注意点 — 81
2.6 制御構造 — 82
2.6.1 繰り返し(1)： for — 82
2.6.1.1 イテラブルなオブジェクト — 82
2.6.1.2 「スイート」の概念 — 82
2.6.1.3 スイートが1行の場合の書き方 — 83
2.6.1.4 range関数，rangeオブジェクト — 83
2.6.1.5 辞書のfor文への応用 — 84
2.6.1.6 for文におけるelse — 84
2.6.1.7 forを使ったデータ構造の生成（要素の内包表記） — 85
2.6.1.8 イテレータ — 85
2.6.1.9 分割代入を用いたfor文 — 87
2.6.1.10 zip関数とzipオブジェクト — 87
2.6.1.11 enumerateによるインデックス情報の付与 — 89
2.6.2 繰り返し(2)： while — 89
2.6.3 繰り返しの中断とスキップ — 90
2.6.4 条件分岐 — 90
2.6.4.1 条件式 — 91
2.6.4.2 比較演算子の連鎖 — 91
2.6.4.3 データ構造の比較 — 92
2.6.4.4 各種の「空」値に関する条件判定 — 93
2.6.4.5 is演算子による比較 — 94
2.6.4.6 値の型の判定 — 95
2.7 入出力 — 96
2.7.1 標準出力 — 96
2.7.1.1 出力データの書式設定 — 96
2.7.1.2 sysモジュールによる標準出力の扱い — 99
2.7.2 標準入力 — 100
2.7.2.1 input関数による入力の取得 — 100
2.7.2.2 sysモジュールによる標準入力の扱い — 101
2.7.3 ファイルからの入力 — 101
2.7.3.1 ファイル，ディレクトリのパスについて — 102
2.7.3.2 扱うファイルのエンコーディング，改行コードの指定 — 103
2.7.3.3 テキストファイルとバイナリファイルについて — 105
2.7.3.4 バイト列の扱い — 105
2.7.3.5 バイト列のコード体系を調べる方法 — 107
2.7.3.6 指定したバイト数だけ読み込む方法 — 107
2.7.3.7 ファイルの内容を一度で読み込む方法 — 107
2.7.3.8 ファイルをイテラブルとして読み込む方法 — 108
2.7.3.9 readlinesメソッドによるテキストファイルの読み込み — 108
2.7.3.10 データを読み込む際のファイル中の位置について — 109
2.7.4 ファイルへの出力 — 109
2.7.4.1 print関数によるファイルへの出力 — 109
2.7.4.2 writelinesメソッドによる出力 — 110
2.7.4.3 出力バッファの書き出し — 110
2.7.5 標準エラー出力 — 110
2.7.6 標準入出力でバイナリデータを扱う方法 — 112
2.7.7 パス（ファイル，ディレクトリ）の扱い：その１ – osモジュール — 113
2.7.7.1 カレントディレクトリに関する操作 — 113
2.7.7.2 ホームディレクトリの取得 — 113
2.7.7.3 ディレクトリ内容の一覧(1) — 113
2.7.7.4 ディレクトリ内容の一覧(2) — 114
2.7.7.5 ファイルのサイズの取得 — 114
2.7.7.6 ファイル，ディレクトリの検査 — 114
2.7.7.7 ファイル，ディレクトリの削除 — 115
2.7.7.8 実行中のスクリプトに関する情報 — 115
2.7.7.9 パスの表現に関すること — 115
2.7.8 パス（ファイル，ディレクトリ）の扱い：その２ – pathlibモジュール — 116
2.7.8.1 パスオブジェクトの生成 — 117
2.7.8.2 カレントディレクトリ，ホームディレクトリの取得 — 117
2.7.8.3 パスの存在の検査 — 117
2.7.8.4 ファイル，ディレクトリの検査 — 117
2.7.8.5 ディレクトリの要素を取得する — 117
2.7.8.6 ディレクトリ名，ファイル名，拡張子の取り出し — 117
2.7.8.7 パスの連結 — 118
2.7.8.8 ファイルシステム毎のパスの表現 — 118
2.7.8.9 URIへの変換 — 118
2.7.8.10 ファイルのオープン — 118
2.7.8.11 ファイル入出力 — 119
2.7.8.12 ディレクトリの作成 — 120
2.7.8.13 ファイル，ディレクトリの削除 — 120
2.7.8.14 Pathオブジェクトの文字列への変換 — 120
2.7.9 コマンド引数の取得 — 121
2.7.10 入出力処理の際に注意すること — 121
2.7.11 CSVファイルの取り扱い： csvモジュール — 121
2.7.11.1 CSVファイルの出力 — 122
2.7.11.2 CSVファイルの入力 — 125
2.8 関数の定義 — 130
2.8.1 引数について — 130
2.8.1.1 引数に暗黙値（デフォルト値）を設定する方法 — 131
2.8.1.2 仮引数のシンボルを明に指定する関数呼び出し（キーワード引数） — 131
2.8.1.3 引数の個数が不定の関数 — 132
2.8.1.4 実引数に ‘‘ を記述する方法 — 132 2.8.1.5 キーワード引数を辞書として受け取る方法 — 132 2.8.1.6 実引数に ‘*’ を記述する方法 — 133
2.8.1.7 引数に与えたオブジェクトに対する変更の影響 — 133
2.8.1.8 引数に関するその他の事柄 — 135
2.8.2 変数のスコープ（関数定義の内外での変数の扱いの違い） — 138
2.8.3 関数の再帰的定義 — 139
2.8.3.1 再帰的呼び出しの回数の上限 — 140
2.8.3.2 再帰的呼び出しを応用する際の注意 — 141
2.8.4 内部関数 — 142
2.8.4.1 内部関数におけるローカル変数 — 142
2.8.4.2 内部関数はいつ作成されるのか — 143
2.8.4.3 内部関数の応用：クロージャ，エンクロージャ — 143
2.8.5 定義した関数の削除 — 145
2.9 オブジェクト指向プログラミング — 146
2.9.1 クラスの定義 — 146
2.9.1.1 コンストラクタとファイナライザ — 146
2.9.1.2 インスタンス変数 — 148
2.9.1.3 メソッドの定義 — 148
2.9.1.4 クラス変数 — 149
2.9.2 クラス，インスタンス間での属性の関係 — 151
2.9.3 setattr，getattr による属性へのアクセス — 152
2.9.4 組み込みの演算子や関数との連携 — 153
2.9.4.1 各種クラスのコンストラクタに対するフック — 154
2.9.4.2 算術演算子，比較演算子，各種関数に対するフック — 155
2.9.4.3 累算代入演算子に対するフック — 157
2.9.5 インスタンス変数へのアクセスのカスタマイズ — 157
2.9.5.1 存在しないインスタンス変数が参照された際のフック： __getattr__ — 157
2.9.5.2 インスタンス変数の参照に対するフック： __getattribute__ — 158
2.9.5.3 インスタンス変数への値の代入に対するフック： __setattr__ — 159
2.9.6 コンテナのクラスを実装する方法 — 159
2.9.6.1 マルチスライス（多重スライス） — 160
2.9.7 イテレータのクラスを実装する方法 — 161
2.9.8 カプセル化 — 162
2.9.8.1 変数の隠蔽 — 162
2.9.8.2 アクセサ（ゲッタ，セッタ） — 163
2.9.9 メソッドのオーバーライドとsuper() — 165
2.9.9.1 superオブジェクト — 166
2.9.10 インスタンス生成に関する制御： __new__ — 168
2.9.10.1 新規インスタンス生成の仕組み — 168
2.9.10.2 シングルトン — 169
2.9.11 オブジェクト指向プログラミングに関するその他の事柄 — 170
2.9.11.1 クラス変数，インスタンス変数の調査 — 170
2.9.11.2 クラスの継承関係の調査 — 170
2.9.11.3 インスタンスのクラスの調査 — 171
2.9.11.4 属性の調査（プロパティの調査） — 171
2.9.11.5 多重継承におけるメソッドの優先順位 — 172
2.9.11.6 静的メソッド（スタティックメソッド） — 173
2.9.11.7 クラスの定義の削除 — 173
2.10 データ構造に則したプログラミング — 175
2.10.1 map関数 — 175
2.10.1.1 複数の引数を取る関数のmap — 177
2.10.1.2 map関数にzipオブジェクトを与える方法 — 177
2.10.2 lambdaと関数定義 — 178
2.10.3 filter — 179
2.10.4 3項演算子としての if～else… — 180
2.10.5 all, anyによる一括判定 — 180
2.10.5.1 使用上の注意：ネストされたデータ構造 — 182
2.10.6 高階関数モジュール：functools — 182
2.10.6.1 reduce — 182
2.11 代入式 — 183
2.12 構造的パターンマッチング — 184
2.12.1 構造的なパターン — 185
2.12.2 条件付きのパターンマッチング — 186
2.12.3 クラスのインスタンスに対するパターンマッチング — 186
3 KivyによるGUIアプリケーションの構築 — 188
3.1 Kivyの基本 — 188
3.1.1 アプリケーションプログラムの実装 — 188
3.1.2 GUI構築の考え方 — 188
3.1.2.1 Widget（ウィジェット） — 189
3.1.2.2 Layout（レイアウト） — 189
3.1.2.3 Screen（スクリーン） — 191
3.1.3 ウィンドウの扱い — 192
3.1.4 マルチタッチの無効化 — 192
3.2 基本的なGUIアプリケーション構築の方法 — 193
3.2.1 イベント処理（導入編） — 193
3.2.1.1 イベントハンドリング — 193
3.2.2 アプリケーション構築の例 — 194
3.2.3 イベント処理（コールバックの登録による方法） — 197
3.2.4 ウィジェットの登録と削除 — 198
3.2.5 アプリケーションの開始と終了のハンドリング — 199
3.3 各種ウィジェットの使い方 — 199
3.3.1 ラベル：Label — 200
3.3.1.1 リソースへのフォントの登録 — 201
3.3.2 ボタン：Button — 202
3.3.3 テキスト入力：TextInput — 202
3.3.4 チェックボックス：CheckBox — 203
3.3.5 進捗バー：ProgressBar — 203
3.3.6 スライダ：Slider — 203
3.3.7 スイッチ：Switch — 203
3.3.8 トグルボタン：ToggleButton — 204
3.3.9 画像：Image — 204
3.3.9.1 サンプルプログラム — 204
3.4 Canvasグラフィックス — 205
3.4.1 Graphicsクラス — 206
3.4.1.1 Color — 206
3.4.1.2 Line — 206
3.4.1.3 Rectangle — 206
3.4.1.4 Ellipse — 207
3.4.2 サンプルプログラム — 207
3.4.2.1 正弦関数のプロット — 207
3.4.2.2 各種図形，画像の表示 — 207
3.4.3 フレームバッファへの描画 — 209
3.4.3.1 ピクセル値の取り出し — 210
3.4.3.2 イベントから得られる座標位置 — 210
3.5 スクロールビュー（ScrollView） — 211
3.5.1 ウィジェットのサイズ設定 — 212
3.5.2 マウスのドラッグによるスクロール — 212
3.6 ウィンドウサイズを固定（リサイズを禁止）する設定 — 212
3.7 Kivy言語によるUIの構築 — 212
3.7.1 Kivy言語の基礎 — 213
3.7.1.1 サンプルプログラムを用いた説明 — 213
3.7.1.2 PythonプログラムとKvファイルの対応 — 215
3.8 時間によるイベント — 216
3.8.1 時間イベントのスケジュール — 216
3.9 GUI構築の形式 — 216
3.9.1 スクリーンの扱い： ScreenとScreenManager — 216
3.9.1.1 ScreenManager — 216
3.9.1.2 Screen — 217
3.9.2 アクションバー： ActionBar — 218
3.9.3 タブパネル： TabbedPanel — 220
3.9.4 スワイプ： Carousel — 221
4 実用的なアプリケーション開発に必要な事柄 — 223
4.1 日付と時間に関する処理 — 223
4.1.1 日付と時刻の取り扱い： datetime モジュール — 223
4.1.1.1 datetimeオブジェクトの分解と合成 — 223
4.1.1.2 文字列をdatetimeオブジェクトに変換する方法 — 224
4.1.1.3 datetimeオブジェクトの差： timedelta — 224
4.1.1.4 日付，時刻の書式整形 — 225
4.1.1.5 datetimeのプロパティ — 225
4.1.1.6 タイムゾーンについて — 226
4.1.2 timeモジュール — 229
4.1.2.1 基本的な機能 — 229
4.1.2.2 日付，時刻を表す文字列表現 — 230
4.1.2.3 応用例：datetimeオブジェクトとの間の変換 — 231
4.1.2.4 時間の計測 — 232
4.1.2.5 プログラムの実行待ち — 234
4.1.3 timeitモジュール — 234
4.1.3.1 計測方法の指定 — 235
4.2 ロケール（locale） — 236
4.2.1 ロケール設定の確認 — 236
4.2.2 使用できるロケールの調査 — 237
4.2.3 その他 — 238
4.2.3.1 現在のエンコーディングの調査 — 238
4.2.3.2 通貨の書式整形 — 238
4.3 文字列検索と正規表現 — 239
4.3.1 パターンの検索 — 239
4.3.1.1 正規表現を用いた検索 — 241
4.3.1.2 検索パターンの和結合 — 243
4.3.1.3 正規表現を用いたパターンマッチ — 243
4.3.1.4 行頭や行末でのパターンマッチ — 244
4.3.2 置換処理： re.sub — 245
4.3.2.1 複数行に渡る置換処理 — 245
4.3.2.2 パターンマッチのグループを参照した置換処理 — 246
4.3.3 文字列の分解への応用： re.split — 246
4.4 マルチスレッドとマルチプロセス — 247
4.4.1 マルチスレッド — 247
4.4.1.1 スレッドの実行状態の確認 — 248
4.4.1.2 実行中のスレッドのリストを取得する方法 — 249
4.4.1.3 スレッド間の排他制御 — 249
4.4.2 マルチプロセス — 252
4.4.2.1 プロセスごとに実行されるモジュール — 253
4.4.2.2 プロセスの実行状態の確認 — 253
4.4.2.3 実行中プロセスのリストを取得する方法 — 254
4.4.2.4 プロセスの強制終了 — 254
4.4.2.5 共有メモリと排他制御 — 255
4.4.3 concurrent.futures — 262
4.4.3.1 ProcessPoolExecutor — 262
4.4.3.2 プロセスの実行状態と戻り値 — 262
4.4.3.3 同時に実行されるプロセスの個数について — 264
4.4.3.4 プロセス終了の同期 — 264
4.4.4 マルチスレッドとマルチプロセスの実行時間の比較 — 265
4.5 非同期処理： asyncio — 267
4.5.1 コルーチン — 267
4.5.2 コルーチンとタスクの違い — 268
4.5.2.1 複数のタスクの並行実行 — 268
4.5.3 await によるタスクの一時停止と切替え — 268
4.5.4 タスク登録の簡便な方法 — 269
4.5.5 イベントループとrun関数 — 270
4.5.5.1 スレッド毎に実行されるイベントループ — 270
4.5.5.2 実行中のイベントループを調べる方法 — 271
4.5.6 理解を深めるためのサンプル — 271
4.5.6.1 非同期処理とイベントループの概観 — 272
4.5.7 スレッドを非同期処理で管理する方法 — 273
4.5.8 非同期のコンソール入力を実現するためのライブラリ：aioconsole — 275
4.5.9 永続するイベントループ上でのタスク管理 — 276
4.5.9.1 永続するイベントループ — 276
4.5.9.2 タスクの一覧取得とタスクのキャンセル — 277
4.5.10 非同期のイテレーション — 279
4.5.10.1 非同期のイテラブル — 279
4.5.11 非同期のファイル入出力：aiofiles — 280
4.5.11.1 サンプルプログラム — 281
4.6 処理のスケジューリング — 283
4.6.1 sched モジュール — 283
4.6.1.1 基本的な使用方法 — 283
4.6.1.2 イベントを独立したスレッドで実行する方法 — 284
4.6.1.3 イベントの管理 — 286
4.6.2 schedule モジュール — 286
4.6.2.1 一定の時間間隔で処理を起動する方法 — 287
4.6.2.2 指定した時刻に処理を起動する方法 — 288
4.7 ジェネレータ — 289
4.7.1 ジェネレータ関数 — 289
4.7.2 ジェネレータ式 — 290
4.7.3 ジェネレータの入れ子 — 290
4.8 モジュール，パッケージの作成による分割プログラミング — 291
4.8.1 モジュール — 291
4.8.1.1 単体のソースファイルとしてのモジュール — 291
4.8.2 パッケージ（ディレクトリとして構成するライブラリ） — 292
4.8.2.1 モジュールの実行 — 293
4.8.3 モジュールが配置されているディレクトリの調査 — 293
4.8.4 __init__.pyについて — 294
4.9 ファイル内でのランダムアクセス — 296
4.9.1 ファイルのアクセス位置の指定（ファイルのシーク） — 296
4.9.2 サンプルプログラム — 296
4.10 オブジェクトの保存と読込み： pickleモジュール — 298
4.10.1 シリアライズと復元のカスタマイズ方法 — 300
4.10.2 シリアライズされたバイナリデータのプロトコルレベル — 301
4.10.2.1 シリアライズされたバイナリデータのプロトコルレベルを調べる方法 — 302
4.10.2.2 シリアライズ時のプロトコルレベルの指定 — 302
4.10.3 使用上の注意事項 — 304
4.11 バイナリデータの作成と展開： structモジュール — 305
4.11.1 バイナリデータの作成 — 305
4.11.2 バイナリデータの展開 — 306
4.11.3 バイトオーダーについて — 306
4.12 バイナリデータをテキストに変換する方法： base64モジュール — 308
4.12.1 バイト列→Base64データ — 308
4.12.2 Base64データ→バイト列 — 308
4.12.3 サンプルプログラム — 308
4.13 編集可能なバイト列：bytearray — 309
4.13.1 bytearrayの作成方法 — 309
4.13.2 他の型への変換 — 310
4.13.3 ファイルへの出力 — 310
4.14 メモリ上でのファイル操作 — 311
4.14.1 仮想的なテキストファイル： io.StringIO — 311
4.14.2 仮想的なバイナリファイル： io.BytesIO — 311
4.14.3 StringIO，BytesIOを使用する際の注意事項 — 312
4.15 execとeval — 313
4.15.1 名前空間の指定 — 313
4.15.2 eval関数 — 314
4.16 collectionsモジュール — 315
4.16.1 キュー： deque — 315
4.16.1.1 要素の追加と取り出し： append，pop — 315
4.16.1.2 要素の順序の回転： rotate — 315
4.16.2 要素の集計： Counter — 316
4.16.2.1 出現頻度の順に集計結果を取り出す — 316
4.16.3 namedtuple — 317
4.17 itertoolsモジュール — 318
4.17.1 イテラブルの連結： chain — 318
4.17.2 無限のカウンタ： count — 318
4.17.3 イテラブルの繰り返し： cycle — 319
4.17.4 オブジェクトの繰り返し： repeat — 319
4.17.5 連続要素のグループ化： groupby — 319
4.17.6 直積集合： product — 320
4.17.7 組合せ： combinations — 321
4.17.8 順列： permutations — 321
4.18 列挙型： enumモジュール — 322
4.18.1 Enum型 — 322
4.18.1.1 class定義によるEnumオブジェクトの作成 — 323
4.18.2 定数の取り扱いを実現する方法の例 — 323
4.18.3 IntEnum — 324
4.18.4 auto関数によるEnum要素への値の割り当て — 325
4.18.4.1 非数値要素へのauto関数による値の割り当て（参考事項） — 325
4.18.5 ビットフラグ： Flag — 326
4.18.5.1 Flagの要素へのauto関数による値の割り当て — 327
4.18.5.2 整数の性質を持つビットフラグ： IntFlag — 327
4.19 例外（エラー）の処理 — 329
4.19.1 エラーメッセージをデータとして取得する方法： tracebackモジュール — 329
4.19.2 例外を発生させる方法 — 329
4.19.3 例外オブジェクト — 330
4.19.3.1 例外オブジェクトのクラス階層 — 331
4.20 使用されているシンボルの調査 — 331
4.21 with構文 — 332
4.22 デコレータ — 336
4.22.1 引数を取るデコレータ — 337
4.23 データ構造の整形表示： pprintモジュール — 338
4.24 文字列の整形処理（分割，折り返しなど）： textwrapモジュール — 339
4.24.1 長い文字列の分割 — 339
4.24.2 インデントの除去 — 340
4.24.3 インデントの挿入 — 340
4.25 処理環境に関する情報の取得 — 341
4.25.1 Pythonのバージョン情報の取得 — 341
4.25.2 platformモジュールの利用 — 341
4.25.3 実行中のプログラムのPIDの取得 — 342
4.25.4 環境変数の参照 — 342
4.26 ファイル，ディレクトリに対する操作： shutil モジュール — 344
4.26.1 ファイルの複製 — 344
4.26.2 ディレクトリ階層の複製 — 344
4.26.3 書庫ファイル（アーカイブ）の取り扱いと圧縮処理に関すること — 344
4.26.3.1 書庫（アーカイブ）の作成 — 345
4.26.3.2 書庫（アーカイブ）の展開 — 345
4.27 ZIP書庫の扱い： zipfileモジュール — 345
4.27.1 ZIP書庫ファイルを開く — 345
4.27.2 書庫へのメンバの追加 — 346
4.27.3 書庫の内容の確認 — 346
4.27.4 書庫のメンバの読み込み — 346
4.27.5 書庫の展開 — 347
4.27.5.1 パスワードで保護されたZIP書庫へのアクセス — 347
4.28 コマンド引数の扱い： argparseモジュール — 348
4.28.1 コマンド引数の形式 — 348
4.28.2 使用方法 — 348
4.28.2.1 オプション引数の設定 — 348
4.28.2.2 位置引数の設定 — 349
4.28.2.3 コマンドラインの解析処理 — 349
4.28.3 サンプルプログラムに沿った説明 — 349
4.28.3.1 ヘルプ機能 — 350
4.28.3.2 コマンド引数の型の指定 — 350
4.28.4 サブコマンドの実現方法 — 351
4.29 スクリプトの終了（プログラムの終了） — 352
4.29.1 sys.exit 関数 — 352
4.29.2 os._exit 関数 — 353
4.29.3 スクリプト終了時に実行する処理： atexitモジュール — 353
4.30 Pythonの型システム — 354
4.30.1 type型オブジェクト — 354
4.30.2 型の階層（クラス階層） — 354
4.30.2.1 スーパークラス，サブクラスを調べる方法 — 355
4.30.3 数のクラス階層： numbersモジュール — 356
5 TCP/IPによる通信 — 359
5.1 socketモジュール — 359
5.1.1 ソケットの用意 — 359
5.1.2 サーバ側プログラムの処理 — 359
5.1.3 クライアント側プログラムの処理 — 360
5.1.4 送信と受信 — 360
5.1.5 サンプルプログラム：最も基本的な通信 — 360
5.1.6 実用的な通信機能を実現する方法 — 362
5.1.6.1 socketライブラリとasyncioライブラリの併用 — 362
5.1.6.2 asyncioライブラリのみで通信を実現する方法 — 364
5.1.6.3 通信の処理において注意すべき例外 — 367
5.2 WWWコンテンツ解析 — 368
5.2.1 requestsライブラリ — 368
5.2.1.1 リクエストの送信に関するメソッド — 368
5.2.1.2 取得したコンテンツに関するメソッド — 368
5.2.1.3 Sessionオブジェクトに基づくアクセス — 369
5.2.2 Beautiful Soupライブラリ — 370
5.2.2.1 BSにおけるHTMLコンテンツの扱い — 370
6 外部プログラムとの連携 — 372
6.1 外部プログラムを起動する方法 — 372
6.1.1 標準入出力の接続 — 372
6.1.1.1 外部プログラムの標準入力のクローズ — 375
6.1.2 非同期の入出力 — 375
6.1.3 外部プロセスとの同期（終了の待機） — 377
6.1.4 外部プログラムを起動する更に簡単な方法 — 377
7 サウンドの入出力 — 379
7.1 基礎知識 — 379
7.2 WAV形式ファイルの入出力：waveモジュール — 379
7.2.1 WAV形式ファイルのオープンとクローズ — 379
7.2.1.1 WAV形式データの各種属性について — 380
7.2.2 WAV形式ファイルからの読込み — 380
7.2.3 サンプルプログラム — 380
7.2.4 量子化ビット数とサンプリング値の関係 — 381
7.2.5 読み込んだフレームデータの扱い — 381
7.2.6 WAV形式データを出力する例(1)：リストからWAVファイルへ — 383
7.2.7 WAV形式データを出力する例(2)：NumPyの配列からWAVファイルへ — 384
7.2.8 サウンドのデータサイズに関する注意点 — 384
7.3 サウンドの入力と再生：PyAudioライブラリ — 386
7.3.1 ストリームを介したサウンド入出力 — 386
7.3.2 WAV形式サウンドファイルの再生 — 387
7.3.2.1 サウンド再生の終了の検出 — 389
7.3.3 音声入力デバイスからの入力 — 389
A Pythonに関する情報 — 392
A.1 Pythonのインターネットサイト — 392
A.2 Pythonのインストール作業の例 — 392
A.2.1 PSF版インストールパッケージによる方法 — 392
A.2.2 Anacondaによる方法 — 393
A.3 Python起動のしくみ — 394
A.3.1 PSF版Pythonの起動 — 394
A.3.2 Anaconda Navigatorの起動 — 394
A.3.3 Anaconda Promptの起動 — 394
A.3.3.1 condaコマンドによるPython環境の管理 — 396
A.4 PIPによるライブラリ管理 — 396
A.4.1 PIPコマンドが実行できない場合の解決策 — 397
B Kivyに関する情報 — 398
B.1 Kivy利用時のトラブルを回避するための情報 — 398
B.1.1 Kivyが使用する描画APIの設定 — 398
B.1.2 SDLについて — 398
B.2 GUIデザインツール — 398
C Tkinter：基本的なGUIツールキット — 399
C.1 基本的な扱い方 — 399
C.1.1 使用例 — 400
C.1.1.1 ウィンドウサイズ変更の可否の設定 — 401
C.1.2 ウィジェットの配置 — 401
C.2 各種のウィジェット — 403
C.2.1 チェックボタンとラジオボタン — 403
C.2.1.1 Variableクラス — 403
C.2.2 エントリ（テキストボックス）とコンボボックス — 405
C.2.2.1 プログラムの終了 — 406
C.2.3 リストボックス — 406
C.2.4 テキスト（文字編集領域）とスクロールバー — 408
C.2.5 スケール（スライダ）とプログレスバー — 409
C.2.5.1 Variableクラスのコールバック関数設定 — 410
C.3 メニューの構築 — 411
C.4 Canvasの描画 — 412
C.4.1 描画メソッド（一部） — 412
C.4.1.1 使用できるフォントを調べる方法 — 413
C.4.2 図形の管理 — 415
C.5 イベントハンドリング — 417
C.5.1 時間を指定した関数の実行 — 419
C.6 複数のウィンドウの表示 — 420
C.7 ディスプレイやウィンドウに関する情報の取得 — 421
C.8 メッセージボックス（messagebox） — 422
C.8.1 アプリケーション終了のハンドリング — 423
C.9 ウィジェットの親，子を調べる方法 — 424
D curses — 425
D.1 curses使用の流れ — 426
D.2 画面に対する出力，制御 — 426
D.2.1 色の設定と適用 — 426
D.2.2 装飾の適用 — 427
D.2.3 テキストカーソルの設定 — 427
D.2.4 画面の消去，更新 — 427
D.2.5 警告表現 — 427
D.3 キーボード入力 — 429
D.3.1 文字列の入力 — 429
D.3.2 rawモード入力 — 429
D.4 ウィンドウのリサイズ — 430
D.5 画面の内容の採取 — 432
D.5.1 文字コードや属性情報の採取 — 432
D.5.2 画面の中の文字列の採取 — 433
E ライブラリの取り扱いについて — 435
E.1 ライブラリの読込みに関すること — 435
E.1.1 ライブラリ読込みにおける別名の付与 — 435
E.1.2 接頭辞を省略するためのライブラリの読込み — 435
E.1.2.1 接頭辞を省略する際の注意（名前の衝突） — 436
E.1.3 ライブラリのパス：sys.path — 436
E.1.4 既に読み込まれているライブラリの調査： sys.modules — 436
E.1.5 同一ライブラリの複数回の読み込みに関すること — 437
E.1.6 The Zen of Python — 438
E.2 ライブラリ情報の取得 — 438
E.2.1 pkg_resources による方法 — 438
E.2.2 pkgutil，importlib による方法 — 439
E.3 各種ライブラリの紹介 — 441
F 対話モードを使いやすくするための工夫 — 442
F.1 警告メッセージの抑止と表示 — 442
F.2 メモリの使用状態の管理 — 443
F.2.1 オブジェクトのサイズの調査 — 443
G 文書化文字列と関数アノテーション — 445
G.1 関数アノテーション（Function Annotations） — 446
H 型ヒント — 447
H.1 型ヒントの存在意義 — 447
H.2 mypyによるプログラムの静的診断 — 448
H.3 変数に対する型ヒント — 448
H.4 型ヒントのためのライブラリ： typing モジュール — 449
H.4.1 様々な型ヒント — 450
I スロットベースのクラス — 451
I.1 スロットベースのクラスが役立つケース — 452
I.2 スロットベースのクラスを使用する上での注意点 — 452
J サンプルプログラム — 455
J.1 リスト／セット／辞書のアクセス速度の比較 — 455
J.1.1 スライスに整数のインデックスを与える形のアクセス — 455
J.1.2 メンバシップ検査に要する時間 — 456
J.2 ライブラリ使用の有無における計算速度の比較 — 459
J.3 os.walk関数の応用例 — 462
J.4 pathlibの応用例 — 463
J.5 浮動小数点数と2進数の間の変換 — 464
J.5.1 mpmathを用いた例 — 465
J.6 全てのUnicode文字の列挙 — 466
K その他 — 467
K.1 演算子の優先順位 — 467
K.2 アスキーコード表 — 468
【Python3 ライブラリブックの目次】
1 画像の入出力と処理 — 1
1.1 OpenCV — 1
1.1.1 動画像の入力 — 2
1.1.2 ユーザインターフェース — 2
1.1.2.1 動画ファイルからの入力 — 3
1.1.3 フレームのファイルへの保存 — 3
1.1.4 静止画像の読込み — 3
1.1.5 色空間とチャネル — 4
1.1.5.1 画像フレームのチャネルの順序 — 5
1.1.5.2 色空間の変換 — 6
1.1.5.3 チャネルの分解と合成 — 7
1.1.5.4 色空間の選択に関すること — 8
1.1.5.5 参考）HSVの色相に関すること — 9
1.1.6 カラー画像からモノクロ画像への変換 — 10
1.1.6.1 モノクロ2値化 (1 ：一定の閾値で判定 — 10
1.1.6.2 モノクロ2値化 (2 ：閾値を適応的に判定 — 11
1.1.7 画像フレームに対する描画 — 13
1.1.7.1 基本的な考え方 — 13
1.1.7.2 線分，矢印 — 13
1.1.7.3 矩形，円，楕円，円弧 — 14
1.1.7.4 折れ線，多角形 — 16
1.1.7.5 文字列 — 17
1.1.7.6 マーカー — 18
1.2 Pillow — 20
1.2.1 画像ファイルの読込みと保存 — 20
1.2.1.1 EPSを読み込む際の解像度 — 21
1.2.1.2 画像ファイルの保存 — 21
1.2.2 Imageオブジェクトの新規作成 — 21
1.2.3 画像の閲覧 — 22
1.2.4 画像の編集 — 22
1.2.4.1 画像の拡大と縮小 — 22
1.2.4.2 画像の部分の取り出し — 22
1.2.4.3 画像の複製 — 23
1.2.4.4 画像の貼り付け — 23
1.2.4.5 画像の回転 — 23
1.2.5 画像処理 — 23
1.2.5.1 色の分解と合成 — 23
1.2.5.2 カラー画像からモノクロ画像への変換 — 24
1.2.6 描画 — 25
1.2.7 アニメーションGIFの作成 — 26
1.2.8 Imageオブジェクトから画素の数値配列への変換 — 27
2 GUIとマルチメディア — 28
2.1 pygame — 28
2.1.1 基礎事項 — 28
2.1.1.1 Surfaceオブジェクト — 28
2.1.1.2 アプリケーションの実行ループ — 28
2.1.2 描画機能 — 30
2.1.2.1 描画のサンプルプログラム — 32
2.1.2.2 回転，拡縮のサンプルプログラム — 34
2.1.3 キーボードとマウスのハンドリング — 36
2.1.4 音声の再生 — 37
2.1.4.1 Soundオブジェクトを用いる方法 — 38
2.1.4.2 SoundオブジェクトからNumPyの配列への変換 — 39
2.1.5 スプライトの利用 — 40
2.2 Eel — 45
2.2.1 基礎事項 — 45
2.2.1.1 Chromeの起動モード — 46
2.2.2 Python/JavaScriptで記述した関数の呼出し — 46
2.2.2.1 関数の戻り値について — 48
2.3 メディアデータの変換： PyDub — 49
2.3.1 音声ファイルの読込み — 49
2.3.2 音声データからNumPyの配列への変換 — 49
2.3.3 NumPyの配列から音声データへの変換 — 50
2.3.4 音声ファイルの保存 — 50
2.3.4.1 MP3形式ファイルとして保存 — 50
2.3.4.2 WAV形式ファイルとして保存 — 50
3 科学技術系 — 51
3.1 数値計算と可視化のためのライブラリ：NumPy / matplotlib — 51
3.1.1 NumPyで扱うデータ型 — 51
3.1.2 配列オブジェクトの基本的な扱い方 — 51
3.1.2.1 配列の要素の型について — 52
3.1.2.2 真理値の配列 — 52
3.1.2.3 基本的な計算処理 — 53
3.1.2.4 扱える値の範囲 — 54
3.1.2.5 特殊な値：無限大と非数 — 54
3.1.2.6 データ列の生成（数列の生成） — 55
3.1.2.7 多次元配列の生成 — 56
3.1.2.8 配列の形状の調査 — 56
3.1.2.9 配列の要素へのアクセス — 57
3.1.2.10 スライスにデータ列を与えた場合の動作 — 57
3.1.2.11 指定した行，列へのアクセス — 58
3.1.2.12 配列形状の変形 — 58
3.1.2.13 行，列の転置 — 60
3.1.2.14 行，列の反転と回転 — 60
3.1.2.15 型の変換 — 61
3.1.2.16 配列の複製（コピー） — 61
3.1.3 配列の連結と繰り返し — 62
3.1.3.1 append，concatenateによる連結 — 62
3.1.3.2 hstack，vstackによる連結 — 63
3.1.3.3 tileによる配列の繰り返し — 64
3.1.4 配列への要素の挿入 — 64
3.1.4.1 行，列の挿入 — 65
3.1.5 配列要素の部分的削除 — 66
3.1.5.1 区間を指定した削除 — 66
3.1.5.2 行，列の削除 — 67
3.1.6 配列の次元の拡大 — 67
3.1.6.1 newaxisオブジェクトによる方法 — 67
3.1.6.2 expand_dimsによる方法 — 68
3.1.7 データの抽出 — 68
3.1.7.1 真理値列によるマスキング — 68
3.1.7.2 条件式による要素の抽出 — 69
3.1.7.3 論理演算子による条件式の結合 — 69
3.1.7.4 whereによる要素の抽出と置換 — 69
3.1.7.5 最大値，最小値，その位置の探索 — 70
3.1.8 データの整列（ソート） — 72
3.1.8.1 2次元配列の整列 — 72
3.1.8.2 整列結果のインデックスを取得する方法 — 73
3.1.9 配列要素の差分の配列 — 73
3.1.10 配列に対する様々な処理 — 74
3.1.10.1 重複する要素の排除 — 74
3.1.10.2 要素の個数の集計 — 74
3.1.10.3 整数要素の集計 — 75
3.1.10.4 指定した条件を満たす要素の集計 — 75
3.1.11 配列に対する演算：1次元から1次元 — 75
3.1.12 データの可視化（基本） — 76
3.1.12.1 作図処理の基本的な手順 — 77
3.1.12.2 2次元のプロット：折れ線グラフ — 77
3.1.12.3 グラフの目盛りの設定 — 80
3.1.12.4 複数のグラフの作成 — 81
3.1.12.5 matplotlibのグラフの構造 — 83
3.1.12.6 グラフの枠を非表示にする方法 — 87
3.1.12.7 極座標プロット — 87
3.1.12.8 レーダーチャート（極座標の応用） — 88
3.1.12.9 日本語の見出し・ラベルの表示 — 89
3.1.12.10 グラフを画像ファイルとして保存する方法 — 90
3.1.13 乱数の生成 — 91
3.1.13.1 一様乱数の生成 — 91
3.1.13.2 整数の乱数の生成 — 91
3.1.13.3 正規乱数の生成 — 91
3.1.13.4 乱数のseedについて — 91
3.1.13.5 RandomStateオブジェクト — 92
3.1.14 統計に関する処理 — 93
3.1.14.1 合計 — 93
3.1.14.2 最大値，最小値 — 93
3.1.14.3 平均，分散，標準偏差 — 93
3.1.14.4 分位点，パーセント点 — 94
3.1.14.5 区間と集計（階級と度数調査） — 94
3.1.14.6 最頻値を求める方法 — 97
3.1.14.7 相関係数 — 100
3.1.14.8 データのシャッフル — 101
3.1.15 データの可視化（2） — 101
3.1.15.1 ヒストグラム — 101
3.1.15.2 散布図 — 103
3.1.15.3 棒グラフ — 103
3.1.15.4 円グラフ — 105
3.1.15.5 箱ひげ図 — 107
3.1.16 多次元配列に対する演算 — 108
3.1.16.1 meshgrid関数の働き — 109
3.1.17 データの可視化：3次元プロット — 110
3.1.17.1 ワイヤフレーム — 110
3.1.17.2 面プロット（surface plot） — 110
3.1.17.3 3次元の棒グラフ — 112
3.1.17.4 3次元の散布図 — 112
3.1.18 データの可視化：その他 — 114
3.1.18.1 ヒートマップ — 114
3.1.18.2 表の作成 — 116
3.1.19 高速フーリエ変換（FFT） — 118
3.1.19.1 時間領域から周波数領域への変換：フーリエ変換 — 118
3.1.19.2 周波数領域から時間領域への変換：フーリエ変逆換 — 118
3.1.19.3 プロットのアスペクト比の指定 — 121
3.1.19.4 フーリエ変換を使用する際の注意 — 121
3.1.20 複素数の計算 — 122
3.1.20.1 複素数の平方根 — 122
3.1.20.2 複素数のノルム — 122
3.1.20.3 共役複素数 — 122
3.1.20.4 複素数の偏角（位相） — 123
3.1.21 行列，ベクトルの計算（線形代数のための計算） — 123
3.1.21.1 行列の和と積 — 123
3.1.21.2 単位行列，ゼロ行列，他 — 123
3.1.21.3 行列の要素を全て同じ値にする — 124
3.1.21.4 ベクトルの内積 — 125
3.1.21.5 対角成分，対角行列 — 125
3.1.21.6 行列の転置 — 126
3.1.21.7 行列式と逆行列 — 126
3.1.21.8 固有値と固有ベクトル — 126
3.1.21.9 行列のランク — 127
3.1.21.10 複素共役行列 — 127
3.1.21.11 エルミート共役行列 — 127
3.1.21.12 ベクトルのノルム — 127
3.1.22 入出力：配列オブジェクトのファイルI/O — 128
3.1.22.1 テキストファイルへの保存 — 128
3.1.22.2 テキストファイルからの読み込み — 130
3.1.22.3 バイナリファイルへのI/O — 131
3.1.22.4 データの圧縮保存と読み込み — 132
3.1.22.5 配列をバイトデータに変換して入出力に使用する — 133
3.1.23 行列の検査 — 134
3.1.23.1 全て真，少なくとも1つは真： all，any — 134
3.1.24 配列を処理するユーザ定義関数の実装について — 135
3.1.25 行列の計算を応用した計算速度の改善の例 — 137
3.1.25.1 要素の型によって異なる計算速度 — 138
3.1.26 画像データの扱い — 138
3.1.26.1 画素の配列から画像データへの変換（PILライブラリとの連携） — 140
3.1.26.2 画像データから画素の配列への変換（PILライブラリとの連携） — 140
3.1.26.3 OpenCVにおける画素の配列 — 141
3.1.26.4 サンプルプログラム：画像の三色分解 — 142
3.1.27 図形の描画：matplotlib.patches — 144
3.1.27.1 四角形，円，楕円，正多角形 — 144
3.1.27.2 円弧（楕円弧） — 145
3.1.27.3 ポリゴン — 146
3.1.28 3次元のポリゴン表示 — 146
3.1.29 日付，時刻の扱い — 148
3.1.29.1 datetime64クラス — 148
3.1.29.2 timedelta64クラス — 148
3.1.29.3 日付，時刻の応用例 — 149
3.1.30 その他の機能 — 151
3.1.30.1 基準以上／以下のデータの抽出 — 151
3.1.30.2 指定した範囲のデータの抽出 — 153
3.2 科学技術計算用ライブラリ： SciPy — 155
3.2.1 信号処理ツール: scipy.signal — 155
3.2.1.1 基本的な波形の生成 — 155
3.2.2 WAVファイル入出力ツール: scipy.io.wavfile — 158
3.2.2.1 WAV形式ファイル出力： write関数 — 158
3.2.2.2 WAV形式ファイル入力： read関数 — 159
3.2.2.3 32-bit floating-point のWAV形式サウンドデータ — 159
3.3 数式処理ライブラリ： SymPy — 161
3.3.1 モジュールの読込みに関する注意 — 161
3.3.2 基礎事項 — 161
3.3.2.1 記号オブジェクトの生成 — 162
3.3.2.2 数式の簡単化（評価） — 162
3.3.2.3 式 {\tt f(x,y,… の構造 （頭部と引数列の取り出し） — 163
3.3.2.4 定数 — 164
3.3.3 基本的な数式処理機能 — 164
3.3.3.1 式の展開 — 164
3.3.3.2 因数分解 — 164
3.3.3.3 指定した記号による整理 — 164
3.3.3.4 約分：分数の簡単化(1 — 165
3.3.3.5 部分分数 — 165
3.3.3.6 分数の簡単化(2 — 166
3.3.3.7 代入（記号の置換） — 166
3.3.3.8 各種の数学関数 — 166
3.3.3.9 式の型 — 166
3.3.4 解析学的処理 — 167
3.3.4.1 極限 — 167
3.3.4.2 導関数 — 167
3.3.4.3 微分操作の遅延実行 — 168
3.3.4.4 原始関数 — 168
3.3.4.5 integrateの遅延実行 — 168
3.3.4.6 定積分 — 169
3.3.4.7 級数展開 — 169
3.3.5 各種方程式の求解 — 169
3.3.5.1 代数方程式の求解 — 169
3.3.5.2 微分方程式の求解 — 170
3.3.5.3 階差方程式の求解（差分方程式，漸化式） — 170
3.3.6 線形代数 — 171
3.3.6.1 行列の連結 — 171
3.3.6.2 行列の形状 — 172
3.3.6.3 行列の要素へのアクセス — 172
3.3.6.4 行列式 — 173
3.3.6.5 逆行列 — 173
3.3.6.6 行列の転置 — 173
3.3.6.7 ベクトル，内積 — 173
3.3.6.8 固有値，固有ベクトル — 174
3.3.7 総和 — 174
3.3.8 パターンマッチ — 175
3.3.9 数値計算 — 175
3.3.9.1 素因数分解 — 175
3.3.9.2 素数 — 176
3.3.9.3 近似値 — 177
3.3.10 書式の変換出力 — 177
3.3.10.1 \rm \LaTeX — 177
3.3.10.2 MathML — 177
3.3.11 グラフのプロット — 178
3.3.11.1 グラフを画像ファイルに保存する方法 — 179
4 セキュリティ関連 — 180
4.1 hashlib — 180
4.1.1 基本的な使用方法 — 180
4.2 passlib — 180
4.2.1 使用できるアルゴリズム — 180
5 プログラムの高速化／アプリケーション構築 — 182
5.1 Cython — 182
5.1.1 使用例 — 182
5.1.2 高速化のための調整 — 184
5.2 Numba — 185
5.2.1 基本的な使用方法 — 185
5.2.2 型指定による高速化 — 186
5.3 ctypes — 186
5.3.1 C言語による共有ライブラリ作成の例 — 186
5.3.2 共有ライブラリ内の関数を呼び出す例 — 187
5.3.3 引数と戻り値の扱いについて — 187
5.3.3.1 配列データの受け渡し — 190
5.4 PyInstaller — 193
5.4.1 簡単な使用例 — 193
5.4.1.1 単一の実行ファイルとしてビルドする方法 — 194
6 対話作業環境（JupyterLab） — 195
6.1 基礎事項 — 195
6.1.1 起動と終了 — 196
6.1.2 表示領域の構成と操作方法 — 196
6.1.2.1 ノートブックの使用例 — 197
6.1.2.2 カーネル（Kernel）について — 199
6.1.3 Notebookでのinput関数の実行 — 199
6.2 Markdownによるコメント表示 — 199
6.3 使用例 — 201
6.3.1 MathJaxによるSymPyの式の整形表示 — 201
6.3.2 IPython.displayモジュールによるサウンドの再生 — 202
7 その他 — 204
7.1 json：データ交換フォーマットJSONの使用 — 204
7.1.1 JSONの表記 — 204
7.1.2 使用例 — 204
7.1.2.1 JSONデータのファイルI/O — 204
7.1.2.2 真理値，Noneの扱い — 205
7.2 urllib：URLに関する処理 — 206
7.2.1 他バイト文字の扱い（％エンコーディング） — 206
7.2.1.1 文字コード体系の指定 — 206
7.3 zenhan：全角⇔半角変換 — 207
7.4 jaconv:日本語文字に関する各種の変換 — 207
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