Python で変数が浮動小数点数かどうかをチェックする方法

はじめに

この実験では、Python で変数が浮動小数点数 (float) かどうかを確認する方法を学びます。実験では、まず浮動小数点数と、小数点付きの実数を表す際におけるその重要性について説明します。

最初に floats.py ファイルを作成し、pi、gravity、temperature などの変数に浮動小数点数の値を代入します。その後、これらの変数を使って加算、減算、乗算、除算などの基本的な算術演算を行い、結果を観察します。最後に、type() と isinstance() を使って変数が実際に浮動小数点数かどうかを判断する方法を学びます。

Skills Graph

浮動小数点数について学ぶ

このステップでは、Python の浮動小数点数 (floating-point numbers) について学びます。浮動小数点数は、小数点を含む実数を表すために使用されます。浮動小数点数を扱う方法を理解することは、多くの種類の計算において重要です。

まず、浮動小数点数を実験するための Python ファイルを作成しましょう。

1. LabEx 環境で VS Code エディタを開きます。
2. ~/project ディレクトリに floats.py という名前の新しいファイルを作成します。

次に、floats.py にいくつかのコードを追加しましょう。

## 浮動小数点数を変数に代入する
pi = 3.14159
gravity = 9.8
temperature = 25.5

## 値を表示する
print("Pi:", pi)
print("Gravity:", gravity)
print("Temperature:", temperature)

このコードでは、3 つの変数 pi、gravity、temperature に浮動小数点数の値を代入しています。そして、print() 関数を使ってこれらの値を表示しています。

スクリプトを実行するには、VS Code でターミナルを開き (通常はメニューの「View」 -> 「Terminal」にあります)、次のコマンドを実行します。

python floats.py

以下のような出力が表示されるはずです。

Pi: 3.14159
Gravity: 9.8
Temperature: 25.5

次に、浮動小数点数を使っていくつかの基本的な算術演算を行いましょう。

## 加算
result_addition = pi + gravity
print("Addition:", result_addition)

## 減算
result_subtraction = gravity - temperature
print("Subtraction:", result_subtraction)

## 乗算
result_multiplication = pi * temperature
print("Multiplication:", result_multiplication)

## 除算
result_division = gravity / 2
print("Division:", result_division)

これらの行を floats.py ファイルに追加し、再度実行します。

python floats.py

以下のような出力が表示されるはずです。

Pi: 3.14159
Gravity: 9.8
Temperature: 25.5
Addition: 12.94159
Subtraction: -15.7
Multiplication: 80.110545
Division: 4.9

浮動小数点数は、科学表記法 (scientific notation) を使って表すこともできます。

## 科学表記法
avogadro = 6.022e23
print("Avogadro's number:", avogadro)

これを floats.py ファイルに追加して実行します。

python floats.py

出力は次のようになります。

Pi: 3.14159
Gravity: 9.8
Temperature: 25.5
Addition: 12.94159
Subtraction: -15.7
Multiplication: 80.110545
Division: 4.9
Avogadro's number: 6.022e+23

これで、Python で浮動小数点数を定義して使用する方法、基本的な算術演算、および科学表記法の使い方がわかりました。

type() を使って確認する

このステップでは、Python の type() 関数を使って変数のデータ型を判定する方法を学びます。これは、異なる種類の数値を扱い、正しい演算を行っていることを確認したい場合に特に有用です。

前のステップで作成した floats.py ファイルを引き続き使いましょう。浮動小数点数の変数の型を確認するコードを追加します。

1. VS Code エディタで floats.py ファイルを開きます。
2. ファイルの末尾に次のコードを追加します。

## 変数の型を確認する
print("Type of pi:", type(pi))
print("Type of gravity:", type(gravity))
print("Type of temperature:", type(temperature))

## 加算結果の型を確認する
print("Type of result_addition:", type(result_addition))

このコードでは、type() 関数を使って変数 pi、gravity、temperature、result_addition のデータ型を判定しています。そして、print() 関数でデータ型を表示しています。

次に、スクリプトを実行します。

python floats.py

以下のような出力が表示されるはずです。

Pi: 3.14159
Gravity: 9.8
Temperature: 25.5
Addition: 12.94159
Subtraction: -15.7
Multiplication: 80.110545
Division: 4.9
Avogadro's number: 6.022e+23
Type of pi: <class 'float'>
Type of gravity: <class 'float'>
Type of temperature: <class 'float'>
Type of result_addition: <class 'float'>

ご覧の通り、type() 関数によってこれらの変数がすべて float 型であることが確認されます。

次に、整数を持つ場合にどうなるか見てみましょう。

## 整数型の変数
integer_number = 10
print("Type of integer_number:", type(integer_number))

これを floats.py ファイルに追加して実行します。

python floats.py

出力には次の行が追加されます。

Pi: 3.14159
Gravity: 9.8
Temperature: 25.5
Addition: 12.94159
Subtraction: -15.7
Multiplication: 80.110545
Division: 4.9
Avogadro's number: 6.022e+23
Type of pi: <class 'float'>
Type of gravity: <class 'float'>
Type of temperature: <class 'float'>
Type of result_addition: <class 'float'>
Type of integer_number: <class 'int'>

これは、integer_number が int 型であることを示しています。type() 関数は、Python で扱っているデータ型を理解するための便利なツールです。

isinstance() を使って浮動小数点数を判定する

このステップでは、Python の isinstance() 関数を使って、変数が特定の型であるかどうかをチェックする方法を学びます。これは、直接 type() を使うよりも、特に継承や複雑な型階層を扱う場合に、データ型をチェックするより堅牢な方法です。

前のステップで使っていた floats.py ファイルを引き続き使いましょう。

1. VS Code エディタで floats.py ファイルを開きます。
2. ファイルの末尾に次のコードを追加します。

## isinstance() を使って変数が浮動小数点数かどうかをチェックする
print("Is pi a float?", isinstance(pi, float))
print("Is gravity a float?", isinstance(gravity, float))
print("Is temperature a float?", isinstance(temperature, float))

## isinstance() を使って変数が整数かどうかをチェックする
print("Is integer_number an integer?", isinstance(integer_number, int))

## 変数が数値 (整数または浮動小数点数) かどうかをチェックする
print("Is pi a number?", isinstance(pi, (int, float)))
print("Is integer_number a number?", isinstance(integer_number, (int, float)))

このコードでは、isinstance() 関数を使って、変数 pi、gravity、temperature、integer_number が float 型または int 型であるかどうかをチェックしています。isinstance() 関数は 2 つの引数を取ります。チェックする変数と、チェックする型 (または型のタプル) です。変数が指定された型であれば True を返し、そうでなければ False を返します。

次に、スクリプトを実行します。

python floats.py

以下のような出力が表示されるはずです。

Pi: 3.14159
Gravity: 9.8
Temperature: 25.5
Addition: 12.94159
Subtraction: -15.7
Multiplication: 80.110545
Division: 4.9
Avogadro's number: 6.022e+23
Type of pi: <class 'float'>
Type of gravity: <class 'float'>
Type of temperature: <class 'float'>
Type of result_addition: <class 'float'>
Type of integer_number: <class 'int'>
Is pi a float? True
Is gravity a float? True
Is temperature a float? True
Is integer_number an integer? True
Is pi a number? True
Is integer_number a number? True

ご覧の通り、isinstance() は変数のデータ型を正しく識別します。また、2 番目の引数として型のタプルを渡すことで、変数がいくつかの型のいずれかであるかどうかをチェックする方法も示されています。これは、さまざまな型の入力を扱える柔軟で堅牢なコードを書くための強力なツールです。

まとめ

この実験では、Python の浮動小数点数（小数点付きの実数を表す）について学びました。floats.py ファイルを作成し、pi、gravity、temperature などの変数に浮動小数点数の値を代入し、それらの値を出力しました。

また、この実験では、浮動小数点数を使った基本的な算術演算（加算、減算、乗算、除算）についても学びました。floats.py スクリプトを実行して、これらの演算結果を確認しました。