S-JIS[2018-01-05/2018-01-09] 変更履歴

Pythonの式

Python3.6.4の式（演算子）のメモ。

概要

Pythonで数値の演算を行うときは、基本的に共通の型に変換される。→算術変換

int等の数値クラスは演算子用のメソッドを持っている。
nが数値の変数だとすると、「n + 1」は「n.__add__(1)」と同じである。

なお、「1 + 2」を「1.__add__(2)」と書くとエラーになる。
「1.」のピリオドは浮動小数点数を表すものと判断され、メソッド呼び出しでは無い為。
「(1).__add__(2)」の様に丸括弧で囲めば大丈夫。

Pythonでは演算子をオーバーロードすることが出来る。
つまり、自分独自のクラスでも演算子を使った式が記述できるようになる。

例えば「+」演算子を実装したければ、__add__メソッドを定義すればよい。
→演算子に対応するメソッド

（一般的に、「オーバーロード」は同名の関数（メソッド）で引数の型が異なるものを指す。
 Pythonのメソッドはオーバーロードできない（メソッド名でしか判断しない為）。
 したがって、演算子のオーバーロードというよりオーバーライドと言うべきなのではないかと思うが、ドキュメントにはオーバーロードと書いてあった＾＾；）

Pythonの演算子優先順位

算術変換

算術演算子（数値同士の演算）は、基本的に共通の型に変換されて計算される。
（剰余「%」やビットシフト「<<」「>>」等は他の法則になる）

1. 片方の引数が複素数型であれば、他方も複素数型に変換される。
2. 片方の引数が浮動小数点数であれば、他方も浮動小数点数に変換される。
3. それ以外は両方とも整数ということなので、変換されない。

• Pythonドキュメントの算術変換

評価順序

Pythonは、基本的に左から右へ評価する。つまり、「a + b」は、aを先に評価し、bを後で評価する。
ただし、代入「=」を評価する場合は、「=」の右側が先に評価される。

• Pythonドキュメントの評価順序

比較演算子

Pythonの比較演算では「a < b < c」といった書き方を許容する。
これは「a < b and b < c」と（ほぼ）等価である。（1つの項は1回しか評価されないところが異なる）

3つ以上の項でも同じ事ができ、それぞれをandでつないだものと同じになる。

また、Javaでは「<」「>」「<=」「>=」より「==」「!=」の方が優先順位が低いが、
Pythonでは同順位である。

ブール演算子

Javaの論理演算では、boolean型しか演算できない。
Pythonのブール演算では真偽値に変換できる値であれば演算できる。
このため、orやandの戻り値は左辺か右辺の値がそのまま返るようになっている。

notの優先順位

Pythonのnotは、Javaの「!」に相当するが、演算子の優先順位は異なる。
Javaだと「!」は単項演算子の位置なのでかなり優先順位が高いが、
Pythonだとandやorのすぐ上という順位である。

このため、Javaで「a != b」の意味で「!」と「==」を使うなら「!a == b」とは書けず、「!(a == b)」と書かなければならない。
（単なる比較演算だと「!」を使う事はあまり無いが＾＾； Javaだとinstanceofという演算子があるのだが、「a instanceof C」の否定は「!a instanceof C」とは書けず、「!(a instanceof C)」と書かなければならない）
Pythonだとnotの優先順位が比較演算子より低いので、「a != b」の意味で「not a == b」と書ける。

条件式

C言語やJavaの条件演算子（三項演算子）「? :」に相当するのがPythonの条件式。
ただ、Pythonの条件式とJavaの条件演算子は項の並び順が異なる。

# Python
真のときの値 if 条件 else 偽のときの値

// Scala
if (条件) 真のときの値 else 偽のときの値

// C言語やJava
条件 ? 真のときの値 : 偽のときの値

エルビス演算子「?:」（真のときの値を省略したもの。条件が真のときは条件の値、それ以外のときは偽のときの値を返す）に相当するものを
Pythonの条件式で書くことは出来ないが、これに関してはor演算子を使えばよい。

s = arg or "empty" # argが真のときはその値、偽であれば"empty"

代入

C言語やJavaでは代入は式（演算）だが、Pythonでは文（代入文）である。
（したがって、Javaの演算子の表には「=」や「+=」が出てくるが、Pythonの演算子の表には出てこない）

「a = b = 123」という文は、Javaでは「b = 123」という式を評価し、その結果（123）をaに代入するという解釈だが、
Pythonは代入文として定義されている。

「a += b += 1」という文はJavaでは正しいが、Pythonでは複数の変数に値を入れる代入文は「=」しか許していないので、エラーとなる。

他言語との比較

他のプログラミング言語とPythonの演算子の比較。

組み込み関数

演算子ではないが、数値演算に関して便利に使える組み込み関数がある。

例えば自分のクラスで「abs関数が呼ばれたときの処理」を書きたい場合は、__abs__メソッドを定義しておけばよい。

演算子に関する特殊メソッド名

自分独自のクラスでも演算子を使うことが出来る。

演算子に対応したメソッド名が決まっており、そのメソッドを自分のクラスで定義すればよい。

class C:

    def __init__(self, arg): # コンストラクター
        self.value = arg

    def __add__(self, other): # +演算子
        return C(self.value + other.value)

    def __repr__(self): # REPLで表示される文字列を返すメソッド
        return f"C({self.value})"

c1 = C(1)
c2 = C(2)
s = c1 + c2 # __add__の呼び出し

二項演算子では、「obj + other」は「obj.__add__(other)」という呼び出しと同じ。
もしobjに__add__メソッドが無い場合、otherに“左右を入れ替えたメソッド”__radd__があれば、「other.__radd__(obj)」が呼ばれる。
（inに関しては、「obj in seq」は「seq.__contains__(obj)」と同じ）

「+=」といった累算代入演算子は、__iadd__メソッドが定義されていればそれが呼び出される。 （__iadd__等の「i」はinplaceのこと？）
__iadd__が無くて__add__があれば、__add__が呼び出された後に代入される。

単項演算子では、「-obj」は「obj.__neg__()」という呼び出しと同じ。

__index__の例。[2018-01-09]

class MyClass:

    def __index__(self):
        return 1

a = ["aa", "bb", "cc"]

i = MyClass() # インスタンス生成
print(a[i])   #→'bb'

__getitem__, __setitem__の例。[2018-01-09]

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.dict = dict()

    def __setitem__(self, key, value):
        print(f"set {key} {value}")
        self.dict[key] = value

    def __getitem__(self, key):
        print(f"get {key}")
        if isinstance(key, slice):
            print(key.start, key.stop, key.step)
        return self.dict[key]

c = MyClass()
c[0]

c["abc"]

c[1, 2]
c[(1, 2)]

c[1:2:3]
c[4:]
c[:5]
c[:]

c[0:1, 2:3]
c[0:1, 2]
c[:, 1]
c[:, :]

添字の書き方で（a[1, 2]のような）タプルを受け付けるかどうかは、__getitem__や__setitem__の実装による。
例えば標準のlistでは添字にタプルは使えないが、NumPyのndarrayでは使える。