Python データ型: クイックガイド

この記事では、Python のデータ型を効果的に使用して、スケーラブルで保守可能なアプリケーションを作成する方法について説明します。

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Python は、効果的かつ効率的なコードを作成するための基礎となるさまざまなデータ型を提供します。これらのデータ型を理解することは、適切なデータの保存、操作、取得を可能にするため、開発者にとって非常に重要です。このガイドでは、一般的な Python データ型、そのアプリケーション、およびさまざまなシナリオで使用するデータ型を決定するための戦略について説明します。

Python データ型の簡単な説明。

まず、Python は膨大な数のデータ型を提供します。 Python のドキュメントには各データ型の詳細な説明が記載されており、リストは次のリンクで見つけることができます: データ型。 「Python は、いくつかの組み込みデータ型、特に dict、list、set、frozenset、tuple も提供します。 str クラスは Unicode 文字列を保持するために使用され、bytes クラスと bytearray クラスはバイナリ データを保持するために使用されます。」 (Python Software Foundation (a)、n.d.、データ型)。 Python の組み込みデータ型は、Python に標準装備されている基本的なデータ構造です。これらを使用するために外部ライブラリをインポートする必要はありません。

以下の表は、Python の一般的なデータ型を示しています。

表-1
一般的なデータ型

注: 『Python 3 でのプログラミング』 (Bailey 著、2016 年) より。

データ型を決定するための戦略

アプリケーションに必要なデータの種類を決定するには、収集する必要があるデータを分析し、アプリケーションの機能要件を理解することが重要です。一般に、これは次の 4 つの主要な手順に相当します:

1. データの識別: テキスト情報や数値データなど、アプリケーションが収集および処理するデータの種類を識別します。
2. データ操作の理解: 選択したデータ型がこれらの機能をサポートできるようにするために、並べ替え、検索、複雑な操作などのデータに対してどの操作が実行されるか。
3. データ関係の構造化: さまざまなデータが互いにどのように関係し、これらの関係を効率的に表すための適切な構造 (例: ネストされた辞書やリスト) を決定します。
4. スケーラビリティとメンテナンスの計画: アプリケーションの将来の拡張または変更、および変更、更新、およびスケーラビリティを可能にするデータ型と構造の選択。

この特定のアプリケーションの場合、これは次の手順に変換されます:
提供される情報には、データを操作 (並べ替えまたは変更) する必要があるかどうかが明示的に示されていないことに注意してください。ただし、アプリケーションを便利に機能させるには、データをある程度操作する必要があります。

提供された情報に基づくと、アプリケーションの機能要件は次のとおりです。

1. 個人情報の保存: 名前や生年月日など、家族全員の基本的な個人情報を保存します。
2. 住所管理: 現在の住所、場合によっては家族各メンバーの複数の住所を管理および保存します。
3. 関係追跡: さまざまな家族メンバー (親子、配偶者、兄弟など) 間の関係を追跡し、表します。
4. データ操作: 個人の詳細、住所、家族関係など、保存されている情報を編集、並べ替え、更新する機能。

提供された情報に基づいて、収集する必要があるデータは次のとおりです:

1. 名前: これには名前と家族の名前がテキストデータとして含まれます
2. 生年月日: 生年月日はテキスト データ、数値データ、または両方の組み合わせにすることができます。
3. 住所: 住所は複雑になる場合があり、番地、都市、州、郵便番号などのコンポーネントを含む家族ごとに複数の住所を保存する必要がある可能性があります。数値とテキストデータが混在しています。
4. 関係：家族間の関係（親子、配偶者、兄弟など）はテキストデータです。

4 つのデータ要素と対応するデータ型

アプリケーションの機能要件とデータ情報を考慮して、4 つのデータ要素と対応するデータ型を以下に示します。

• 名前: 文字列データ型 str。これにより、個々の名前を簡単に保存および操作できるようになります。タプルを使用して名と姓を区切ります、name = (‘first_name’, ‘last_name’)。タプルは不変であるため、この場合に最適です。つまり、タプルは一度作成されると変更できず、姓と名の整合性が確実に保持されます。さらに、インデックスが付けられているため、インデックスで検索できます。たとえば、リスト名のタプルは姓または名で検索できます。さらに、タプルは辞書やリストよりもメモリに占めるスペースが少なくなります。
• 生年月日: 技術的には文字列、整数、リスト、または辞書として保存できますが、Python の datetime モジュールの datetime.date オブジェクトを利用すると、日付の操作や機能が簡単になるなど、大きな利点があります。たとえば、年齢を計算したり、メンバーを生年月日で並べ替えたりします。ほとんどの場合、生年月日を保存するには、入力文字列を datetime.date オブジェクトに変換する必要があります。 datetime はクラスであることに注意してください。さらに、Python のデータ型 (float、str、int、list、tuple、set など) は Python オブジェクトのインスタンスです。言い換えれば、それらはオブジェクトです。
• datetime.date オブジェクトは次のデータ型を利用します:

年: 年を表す整数 (例: 2024)。
Month: 1 (1 月) から 12 (12 月) までの月を表す整数。
Day: 月と年に応じて、月の日を表す 1 ～ 31 の整数。

例: 注: メソッド date.fromisoformat() は、文字列を整数の引数を持つ datetime.date() オブジェクトに変換します。

from datetime import date 
>>> date.fromisoformat('2019-12-04') 
datetime.date(2019, 12, 4) 
>>> date.fromisoformat('20191204') 
datetime.date(2019, 12, 4) 
>>> date.fromisoformat('2021-W01-1') 
datetime.date(2021, 1, 4)

(Python Software Foundation (b)、nd、datetime — 基本的な日付と時刻の型)

住所: 住所には、番地、都市、州、郵便番号などの複数のコンポーネントがあります。辞書データ型 dict を使用します。辞書のキーと値のペアの項目構造は、アドレスのさまざまな部分の保存、変更、アクセスに最適です。

関係: 親子、配偶者、兄弟などの家族間の関係。私は、リストとタプルのデータ型が埋め込まれた辞書データ型 dict を使用します。この構造では、キーは関係のタイプを表し、値は他のファミリー メンバーを参照する名前または識別子のリストです。これにより、関係データの保存、変更、アクセスが容易になります。

user_123 = {
    "name": ("John", "Doe"),  # Using tuple for the name
    "birth_date": date(1974, 6, 5),  # Using datetime for birth dates
    "address": {  # Using a dictionary for the address
        "street": "123 My Street",
        "city": "Mytown",
        "state": "Mystate",
        "zip_code": "12345"
    },
    "relationships": {  # Using a dictionary with embedded lists and tuples
        "spouse": ("Jane", "Doe"),
        "children": [("George", "Doe"), ("Laura", "Doe")],
        "parents": [("Paul", "Doe"), ("Lucy", "Doe")],
    }
}

Python で適切に構造化され保守しやすいアプリケーションを作成するには、適切なデータ型を選択することが重要です。コードの効率性とスケーラビリティを確保するには、Python の組み込みデータ型 (文字列、タプル、辞書、日時オブジェクトなど) の違いを理解し、それらを効果的に実装することが重要です。

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参考文献:

ベイリー、M. (2016 年 8 月)。第 3 章: 型、Python でのプログラミング 3. Zyante Inc.

Python ソフトウェア財団 (a)。 （未確認）。データ型。パイソン。

python.org。 https://docs.python.org/3/library/datatypes.html外部サイトへのリンク

Python ソフトウェア財団 (b)。 （未確認）。 datetime — 基本的な日付と時刻の型 Python。 Python.org。 https://docs.python.org/3/library/datetime.html

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初出: Python Data Types: A Quick Guide - Medium 2024 年 8 月 15 日

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