Practical data science course at Kyushu University. 九州大学 大学院システム情報科学府の講義「データサイエンス概論第二」，「データサイエンス演習第一」で使用している資料です．

1. データサイエンス概論第二＋演習第一「
Pythonによるプログラミング」
(5月22日)
九州大学 大学院システム情報科学研究院 情報知能工学部門
システム情報科学研究院
備瀬 竜馬, Diego Thomas, 末廣 大貴

2. データサイエンスに必要なスキル
2
データ解析スキル
検定、クラスタリング、回帰、
主成分分析、・・・
概論一で学習
プログラミングスキル
解析のための具体的なデータ加工処理を
コンピュータに指示
データを集めて後、実際にこれらの分析を行うには？
概論二・演習一
で学習

3. 前回の復習
Data types
3

4. まずはここに注目
（コンソールと呼ばれる部分）
4

5. 大事な「おまじない」
●今後，spyder を起動したらまずはじめに
必ずやること！
●from __future__ import division
と打って enter キーを押す
●import numpy as np
と打って enter キーを押す
5

6. 文字を表示してみよう！
コンソールのところで
好きな言葉を“ ”に入れて表示させよう
Print “ ” と入力
return キーを押す（実行）
6

7. こんどはこっち（エディタ）
7
命令集を書く！

8. エディタの使い方（実行）
③ 開いているファイルの命令文を全部実行
8
editor_ex.py を参照

9. 練習0：BMI
●自分の BMI を計算してみよう
ヒント：BMI は 体重 ÷ (身長×身長)
●変数を使ってBMIを計算するコードを書いてみよう
9
※体重は kg, 身長は m

10. if
10

11. 比較（１）
11
a b
5 3
a b<
a が b より小さい？
True
(正しい)
False
(正しくない)
or

12. 比較（２）
12
演算子 例 意味 出力
== a==b a と b が等しい？ True
(正しい)
または
False
(正しくない)
!= a!=b a と b が異なる？
> a>b a が b より大きい？
>= a>=b a が b 以上？
< a<b a が b より小さい？
<= a<=b a が b 以下？
例
「a=b」は、aにbの中身を入
れるという意味だったので、
混同しないように比較は、
「==」

13. 「かつ」と「または」(1)
●例：あなたの結婚の条件は？
25歳以上かつ身長180cm以上！
age= 30
height=1.68
age>=25 and height>=1.80
13

14. 「かつ」と「または」(2)
演算子 例 意味 出力
and a and b
a かつ b が
両方 正しい ?
True
(正しい)
または
False
(正しくない)
or a or b
a または b の
どちらかが
正しい ?
14

15. if, elif, else
●条件文で分岐をつくる
●例：20歳以上は”Adult”, 13歳以上20歳未満
なら “Young”, それ以外は“Child”
age=30
if age>=20:
print “Adult”
elif age>=10:
print “Young”
else:
print “Child”
15
＃もし20歳以上なら・・・
＃20歳以上でない．でももし10歳以上なら・・・
＃20歳以上でも10歳以上でもないなら・・・

16. ところで・・・
「コロン」と「インデント」
if age>=20:
print “OK”
else:
print “NG”
●コロン「:」で「次の行に続きますよ」
●インデント「空白４つ」で「続いてますよ」
16

17. 練習1: if
●BMIを入力として与えて、以下のように表示するプログラムを作ろう！
●18.5未満の場合、「やせ型」と表示
●18.5以上25未満の場合、「標準」と表示
●25以上の場合、「肥満気味」と表示
●以下の3人のBMIを計算し、上のプログラムで動かそう
●A君：1.7m, 52kg
●B君：1.6m, 75kg
●C君：1.8m, 73kg
17

18. list
18

19. list
●数字のリスト：[]の中に数字をコンマ区切りで記載
●例：
19

20. list
●リストの要素の呼び出し
例：
20
0番目の要素を出力
4番目の要素を出力
※）pythonでは、0から数える

21. list
●リストの初期化と要素追加
例：
21
初期化
Listの要素に“1”を追加
※）list.append(x)で、listの最後にxが追加される
Listの要素に“2”を追加

22. 練習2: list
22
●以下の3人のBMIを計算し、BMIsという名前のリストに下記の順で
入れてみよう
●A君：1.7m, 52kg
●B君：1.6m, 75kg
●C君：1.8m, 73kg
●ヒント）listの初期化が必要：BMIs=[]
listに要素の追加 ：BMIs.append(xx)
●リストBMIsの1番目（B君）の値を表示してみよう

23. for
23

24. for（１）
●同じ計算を繰り返す
●例：
for i in [0,1,2]:
print i
24
1回目は、i に0を代入して、
print i
2回目は、i に1を代入して、
print i
3回目は、i に2を代入して、
print i
リストの中身がなくなるまで繰り返す

25. for（２）
●リストの中身を増やすと？
for i in [0,1,2,3,4]:
print i
25
100回繰り返したい場合は、
リストの中に、100個書く？

26. for（３）
for i in range(5):
print i
26
range()
リストを作る関数
for i in [0,1,2,3,4]:
print i
同じ

27. for（4）
●同じ計算を繰り返す
●例：xに1を3回足す
x=1
for i in range(3):
x = x + 1
print x
27
繰り返しの中で、
毎回 print x が実行

28. for（5）
●インデントによる違い
●例：xに1を3回足す
x=1
for i in range(3):
x = x +1
print x
28
繰り返しの中で、x=x+1 のみが実行され、
print x は、最後に1回のみ実行される

29. 練習3: for
●練習２で計算したA君、B君、C君のBMIのリストをfor文を使って、
順に呼び出してprint文で表示してみよう
●それぞれの身長、体重
●A君：1.7m, 52kg
●B君：1.6m, 75kg
●C君：1.8m, 73kg
29

30. データの種類
Data types
30

31. Python のデータタイプ
●様々なデータタイプがある
●年齢は、数値で表現
●住所は文字列で表現
●他にも5つの代表的なデータタイプがある:
●Numbers/ Strings / List / Tuple /
Dictionary
31

32. Numbers（数値）
●数値データ（numeric values）.
●変数に数値を代入したときに、number オブジェクトが作成される
●4つの異なる数値タイプがある：
●Integer (整数、大きさに制限) (…, -2, -1, 0, 1, 2, …)
●Long (整数、大きさに制限なし) (51924361L)
●Float (実数) (0.0, 3.2, 2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250.0)
●Complex (虚数：a + bJ) (1.2 + 5.4j)
32

33. 変数エクスプローラー

34. Integers（整数型）
●整数
●例）21, 4, 0, -50 are integers
●9.75, , は整数でない
●Pythonにおける integer は、大きさに制限があるから注意
●Pythonでは、大きな値の整数を変数に入れると自動的に
Long型に変わる。
34

35. Floats（実数）
●Floating-point numbers (float) ：実数
●0.1, 10.5, 236.7777 …
35

36. 文字列
●Str：文字列
●quotes (’ or ")で囲めばstr型となる:
●文字列の中のxx番目の文字を取り出せる:
※）pythonは、0から始まる
36

37. 文字列
●改行: “¥n”
●文字同士をつなげたり、繰り返したりできる:
●+ (つなげる)
●* (繰り返す)
37

38. 文字列
●文字列 と 数字はそのままは結合できない
●% を使って出力する
●%d: int型の変数の値を代入
●%f: float型の変数の値を代入
38

39. 文字列: example
39
int型の変数
Int型の変数の代入
代入するという印改行

40. 練習4: 文字列＋数字の表示
●練習２で計算したA君、B君、C君のBMIをそれぞれプリント文を使って、次のように
表示してみよう。まずはforなしで書いてみて、できた人はfor文で書いてみよう
●A君のBMIは xxx です
●B君のBMIは xxx です
●C君のBMIは xxx です
●ヒント）
●それぞれの身長と体重
●A君：1.7m, 52kg
●B君：1.6m, 75kg
●C君：1.8m, 73kg
40

41. 外部データの読み込み
CSV file
41

42. CSV file format
●CSV = comma separated values
●File format specifications:
●項目ごとにコンマ “,” で区切られたデータ
●1行が一まとめのデータで、改行で行を識別
●Example:
Name, age, weight, height
Bob, 40, 80, 175
Taro, 35, 65, 170
・・・
42

43. CSV file with Excel
●Excel file
43

44. CSV file with Excel (input)
●テーブルにデータを入力
44

45. CSV file with Excel (export)
●CSV fileとして保存
45
Click “名前を付けて保存”
フォルダの選択
Click “file format”
Click “Commat
Separated Values (.csv)”

46. CSV file with Excel (save)
●Save the file
46
ファイルの名前を入力
Click to
save the file

47. Edit a .csv file with Excel
●Exelで csvファイルを開く
47
右クリック
“プログラムから開
く”をクリック
Microsoft Excelを
クリック

48. ExelでCSVファイルを作ってみよう！
●Exelを開いて、次の内容を自分で書いてみよう！
●Bob, Taroに加えて、1行分、適当に自分で、データを書
いて、CSVファイルとしてsaveしてみよう！
Name, age, weight, height
Bob, 40, 80, 175
Taro, 35, 65, 170
（ここに好きなデータを記載）
48

49. PythonによるCSVファイルの読み込み
●CSVファイル読み込み用の道具をPython上で呼
び出す
49

50. CSVファイルの読み込み(1/3)
●CSVファイルを呼び出すおまじない
50
CSVファイルを操作するた
めの変数（後で実際に値
を読むときにこれを利用）
読み込むCSVファイルの名前
読み込むファイルのタイプ
データを読むだけのときは、’rb’とつけ
ると覚えよう！
r = read
以下を事前に行うことを忘れないように！
(1) import csv
(2) “some.csv” をコードと同じフォルダに置く

51. CSVファイルの読み込み(2/3)
●読み込むために、readerオブジェクトを作成 (csv.reader)
●ファイル内の文字を行ごとに読み取り
51

52. CSVファイルの読み込み(3/3)
●最後にファイルを閉じる
52

53. CSVファイルの書き込み(1/3)
●“書き込み” モードでファイルを開く
53
import csv を書くのを忘れずに！
“test.csv”が既にあると、上書きされてしまうので注意！
CSVファイルを操作するため
の変数（後で実際に値を書
き込むときにこれを利用）
書き込む先の
CSVファイルの名前
書き込み用のファイルタイプ
データを書き込むときは、’wb’とつける
と覚えよう！
w = write

54. CSVファイルの書き込み(2/3)
●読み込むために、writerオブジェクトを作成 (csv.writer)
●1行ずつファイルへ書き込み
54

55. Writing CSV files (2/3)
●Use the writer function (writer) to generate a
writer object
●Write rows (in the list format) into the file
55

56. CSVファイルの書き込み(3/3)
●ファイルを閉じる
●作成したCSVファイルを見てみよう！
56

57. 練習5: CSVファイルの読み込み
●“height_weight.csv”ファイルを読み込んで、
データの内容を各行に順番に表示してみよう
●CSVファイルをExelで開いてあっているか確認して
みよう
57

58. 乱数
random
58

59. 乱数（１）
●乱数：次に何がでるかわからない数字
例）サイコロ
1から6の整数をランダムに出す乱数
59
#乱数を作る道具の準備
import random
#1から6の整数をランダムに発生
random.randint(1,6)
実行するたびに違う値

60. 乱数（２）
●1~20の目を出すサイコロを作ろう！
60
#乱数を作る道具の準備
import random
#1から20の整数をランダムに発生
random.randint(1,20)

61. 乱数（３）
random.random() # 0 以上 1 未満の実数値を返す
random.uniform(1.0, 10.0) # 1 以上 10以下の実数値を返す
61

62. break
●繰り返しを強制的に終了させる
●例：くじ引き（当りが出たら終わり）
当選確率 は 1/10
for i in range(5):
number = random.randint(1, 10)
if number == 1:
print “atari !”
break
else:
print “hazure”
62

63. 練習6: くじ引き
●当選確率が1/5のくじ引きを作ろう
●ヒント）random.randint(1,5)
63

64. 演習資料
Playing with the Body-mass index
64

65. 演習１: for
●1から10まで順に足して行くプログラムをforを使って
書いてみよう。また、それぞれの計算結果をprint文
で出力してみよう
ヒント）0+1, 1+2, 1+2+3,…,
1+2+3+4+5+6+7+8+9+10
●上記の問題で最後の1～10まで全部足した結果
だけをPrint文で出力してみよう
65

66. 66
Answer

67. 演習２: CSVの読み込み・書き込み＋for
67
●“height_weight.csv”ファイルを読み込んで、各行のBMIを
計算して、BMIをリストに追加しよう
●“BMI.csv”というファイルを作成して、以下の情報を書き込もう
(height_weight.csvの項目を1つ追加した情報の書き込み)
●[‘’,’Sex’,’Ht’,’Wt’,’BMI’]
●ヒント1）1行目は項目名が入っているので、if文を使ってrow
の1つ目の要素に値が入っている場合のみ実行しよう。if
len(row[0])>0:
●ヒント2）読み込んだ段階では文字列として読み込んでいるの
で、float型に変換しよう。float()
●ヒント3）身長は㎝単位になっているので、m単位に変換しよ
う。float(row[2])/100
●ヒント4）listへの要素の追加は、list.append()

68. 68
Answer

69. 演習3: CSVの読み込み＋for+if
69
●“height_weight.csv”ファイルを読み込んで、各
行のBMIを計算して、BMIの値に応じて次のように
表示するプログラムを作成しよう
●18.5未満の場合、「やせ型」と表示
●18.5以上25未満の場合、「標準」と表示
●25以上の場合、「肥満気味」と表示

70. アドバンス１
（進みが早い人用）
A simple game in Python (the random game)
70

71. 演習２：宝くじ
●宝くじって儲かるの！？調べてみよう！
71
等 当選金額 確率
1等 5億円 1/1000万
2等 1億円 2/1000万
3等 1000万円 4/1000万
4等 10万円 1/10万
5等 3000円 1/100
6等 300円 1/10
※ 実際の宝くじとは異なります

72. 演習：宝くじ
●takarakuji.py を開く
●大体いくらくらいになるか調べてみよう
●1等が出るまで引き続けるまで引いてみよう
●持ち金を変えてやってみよう
●1円でも儲かったらやめる！
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73. アドバンス２
（進みが早い人用）
A simple game in Python (the random game)
73

74. For で遊ぼうバトル10回
●ユーザが0と1を入力して、ランダムの値を当てること
ができたら(同じ値になったら)HPが増えるゲーム
hp = 0
for i in range(10): #以下を10回繰り返し
rand = random.randint(0, 1) #0か1をランダムで生成
print “please input 0 or 1”
inp = int(input()) # ユーザの入力を読み込み
if inp==rand: #ユーザの入力とランダム値が一致していたら、
hp = hp + 1 #hpを1増やす
print “Your HP = ” + str(hp) #現在のhpを表示
74

75. 減ることもある
●ユーザが0と1を入力して、ランダムの値を当てることができたら
(同じ値になったら)HPが増え、間違うと減るゲーム
hp = 0
for i in range(10): # 10回繰り返し
rand = random.randint(0, 1) #ランダムで0か1を生成
print "please input 0 or 1"
inp = int(input()) #ユーザの入力の読み込み
if inp==rand:#ユーザの入力とランダム値が一致していたら、
hp = hp + 1 #hpを1増やす
else #間違ったら
hp = hp – 1 #hpを1減らす
print “Your HP = ” + str(hp) #現在のhpを表示
75

76. 増減量もランダム
●ユーザが0と1を入力して、ランダムの値を当てることができたら、ラン
ダムな量HPが増え、間違うとランダムに減るゲーム
hp = 0
for i in range(10): # 10回繰り返し
rand = random.randint(0, 1) #ランダムで0か1を生成
print "please input 0 or 1"
inp = int(input()) #ユーザの入力の読み込み
if inp==rand:#ユーザの入力とランダム値が一致していたら、
hp = hp + random.randint(0, 9) #hpを0~9ランダムに増やす
else #間違ったら
hp = hp – random.randint(0, 9) #hpをランダムに減らす
print “Your HP = ” + str(hp) #現在のhpを表示
76

77. HPがマイナスになったらゲームオーバー
●同じルールで、HPがマイナスになったらゲームオーバー
hp = 0
for i in range(10): # 10回繰り返し
rand = random.randint(0, 1) #ランダムで0か1を生成
print "please input 0 or 1"
inp = int(input()) #ユーザの入力の読み込み
if inp==rand:#ユーザの入力とランダム値が一致していたら、
hp = hp + random.randint(0, 9) #hpを0~9ランダムに増やす
else #間違ったら
hp = hp – random.randint(0, 9) #hpをランダムに減らす
print “Your HP = ” + str(hp) #現在のhpを表示
if hp < 0: #HPが0以下になったら
print “Game Over!” #ゲームオーバーと表示して、
break # 繰り返しを終了
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78. おまけ：興味ある人はバトルを作ってみよう
●HPを敵(コンピュータ)、自分と2人分設定して、
●自分のターンでは、敵のHPをランダムに減らし、
●コンピュータのターンでは、自分のHPをランダムに減らす
●どちらかのHPがなくなるまで続ける
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79. おまけ：興味ある人はバトルを作ってみよう
応用
●防御力、攻撃力等のパラメータを振ってその値によって、HPの減らし
方を変える。
●例1）a=自分の攻撃力３、d=敵の防御力２
hp = hp – random.randint(0+a-b, 9+a-b)
⇒ hp = hp – random.randint(1, 10)
●例2）a=自分の攻撃力5、d=敵の防御力1
hp = hp – random.randint(0+a-b, 9+a-b)
⇒ hp = hp – random.randint(4, 13)
攻撃力が敵の防御力より高いとより多くのHPを減らしやすい
79