データ処理フローの統合

ここまでの章で，変数・条件分岐・繰り返し・リスト・CSVファイルと， プログラミングの基本となる道具を一つずつ学んできました．これらは，それぞれ 単独でも役に立つが，本当の力を発揮するのは組み合わせたときです． この章では，新しい文法は増やしません．いままで学んだ部品を組み合わせて， 「入力 → 判定 → 集計 → 出力」という 一連のデータ処理フローを自分で組み立てられるように なることを目指す．これは本書の総まとめの章です．

データ処理は4つの段階でできている

第1章で，コンピュータは「入力 → 処理 → 出力」で動くと 学んだ．実際のデータ処理では，まん中の「処理」をもう少しくわしく見ると， たいてい判定（条件で絞る）と集計（数える・合計する・平均する）の 2つに分けられます．つまり，多くのプログラムは次の4段階でできている （図8.1）．

入力

データを受け取ります．キーボードから打ち込む， リストに書いておく，CSVファイルから読み込む，など．

判定

条件にあてはまるものを選び分ける． 「70点以上か」「30度以上か」などを if で調べます．

集計

数をかぞえる，合計する，平均する，最大・最小を 求める，など．

出力

結果を画面に表示する，ファイルに保存する，など．

たとえば第7章でつくった「合格者数と平均点を出す」プログラムも，この4段階に きれいに分けられます．CSVを読むのが入力，if tensuu >= 70 が 判定，合計や人数を数えるのが集計，print で表示するのが 出力です．いちど身につけてしまえば，どんなデータが相手でも 「この4段階のどこを作っているのか」と考えながら組み立てられます．

tensuu = [72, 88, 64]
ninzuu = 0
for t in tensuu:
    if t >= 70:
        ninzuu = ninzuu + 1
print(ninzuu)

2

tensuu = [72, 88, 64]
ninzuu = 0
for t in tensuu:
    if t ___ 70:
        ninzuu = ninzuu + 1
print(ninzuu)

tensuu = [72, 88, 64]
ninzuu = 0
for t in tensuu:
    if t >= 70:
        ninzuu = ninzuu + 1
print(ninzuu)

小さな部品を組み合わせる

大きなプログラムを，はじめから一気に書こうとすると，どこから手をつければ よいか分からなくなります．そこで大切なのが，処理を小さな部品に分けて 考えることです．データ処理でよく使う部品は，実はそれほど多くありません．

読み込む

リストやCSVから1件ずつ取り出す（for）．

絞る

条件にあうものだけを選ぶ（if）．

数える

あてはまる件数をかぞえる（kaisuu = kaisuu + 1）．

合計・平均する

値を足していき，最後に件数で割る．

最大・最小を求める

いちばん大きい（小さい）値をさがす．

これらの部品は，どれも前の章までに登場したものばかりです．新しい処理を 作るときは，「読み込む・絞る・数える・平均する」のどの部品をどの順に つなげばよいか，と考えればよいでしょう．プログラミングとは，新しい魔法を覚えることでは なく，知っている部品を正しい順に並べることなのです．

moji = "72"
tensuu = int(moji)
print(tensuu >= 70)

True

moji = "72"
tensuu = ___(moji)
print(tensuu >= 70)

moji = "72"
tensuu = int(moji)
print(tensuu >= 70)

手順を設計してからコードにする

いきなりキーボードに向かうのではなく，まず日本語で手順を書き出す とよいでしょう．第1章で学んだアルゴリズム（あいまいさのない手順）を， 自分の言葉で並べてみるのです．

たとえば「点数の一覧から，合格者の人数と全体の平均を出す」なら，手順は 次のようになります．

(1) 点数を1件ずつ読み込む → (2) 70点以上を数える → (3) 全員の合計から平均を計算する → (4) 結果を表示する

こうして手順がはっきりすれば，あとはそれぞれを知っている部品に 置きかえるだけである（図8.2）．「読み込む」は for， 「数える」は if と足し算，「平均する」は合計÷件数，「表示する」は print．日本語の手順とコードが1対1で対応していることに注目してください．

tensuu = [72, 88, 64]
goukei = 0
for t in tensuu:
    goukei = goukei + t
print(goukei)

224

tensuu = [72, 88, 64]
goukei = 0
for t in tensuu:
    goukei = goukei ___ t
print(goukei)

tensuu = [72, 88, 64]
goukei = 0
for t in tensuu:
    goukei = goukei + t
print(goukei)

例題1：合格者の人数と全体の平均を出す

設計した手順を，実際にコードにしていこう．まずは点数をプログラムの中の リストに書いておく場合から始める．段階ごとに分けて作り，途中の結果を 確かめながら進めるのがコツです．

部品をつなげて1つにする

「読み込む・数える・合計する」の部品を，1つの繰り返しの中にまとめる． 繰り返しの前に，合計 goukei，人数 ninzuu， 合格者 goukaku をすべて 0 に初期化しておくのを忘れないこと．

tensuu_list = [72, 88, 64, 91, 55, 78]
goukei = 0                         # 合計（0から）
ninzuu = 0                         # 人数（0から）
goukaku = 0                        # 合格者（0から）
for tensuu in tensuu_list:
    goukei = goukei + tensuu       # 集計：合計に足す
    ninzuu = ninzuu + 1            # 集計：人数を数える
    if tensuu >= 70:               # 判定：70点以上か
        goukaku = goukaku + 1      # 集計：合格者を数える

ここまでで集計が終わった．繰り返しの中で，合計・人数・合格者数を 同時に集めている点に注目してください．1回まわるごとに，1人ぶんの データが3つの箱に少しずつたまっていく．

平均を計算して出力する

繰り返しが終わったあと（字下げをもどしたところ）で，平均を計算して 結果を表示します．平均は「合計÷人数」です．

heikin = round(goukei / ninzuu, 1) # 平均を小数1桁に丸める
print("人数：", ninzuu, "人")
print("合格者：", goukaku, "人")
print("平均：", heikin, "点")

2つのプログラムを続けて実行すると，次のように表示されます．

人数： 6 人
合格者： 4 人
平均： 74.7 点

72・88・91・78の4人が70点以上なので合格者は4人，合計448点を6人で割って 平均は74.7点です．「入力（リスト）→ 判定（if）→ 集計（合計・人数・合格者）→ 出力（print）」という4段階が， そのまま形になっていることを確かめてください．

同じことをCSVファイルでやる

データがリストではなくCSVファイルにある場合も，変わるのは入力の部分だけ です．第7章の data/sample/sokutei.csv（名前・身長・体重・点数）を 読み込んで，まったく同じ集計をしてみましょう．

import csv

f = open("data/sample/sokutei.csv", encoding="utf-8")
reader = csv.reader(f)
next(reader)                       # 入力：ヘッダーをとばす
goukei = 0
ninzuu = 0
goukaku = 0
for gyou in reader:
    tensuu = int(gyou[3])          # 入力：3列目を整数に変換
    goukei = goukei + tensuu       # 集計
    ninzuu = ninzuu + 1
    if tensuu >= 70:               # 判定
        goukaku = goukaku + 1
f.close()

集計のあと，平均を出して表示する部分は前と同じです．

heikin = round(goukei / ninzuu, 1)
print("合格者：", goukaku, "人")
print("平均：", heikin, "点")

実行結果は次のとおりで，リストのときと同じ答えになります．

合格者： 4 人
平均： 74.7 点

リストで書いた版とくらべると，判定・集計・出力の部分はまったく同じで， ちがうのは入力の作り方（open と csv.reader，それに int での数値変換）だけです．データの置き場所がリストでもCSVでも， 処理の組み立て方は変わらない，ということがよく分かる例です．

ひとりずつ合否を表示する

集計して合計を出すだけでなく，名簿の1人1人に，合格か不合格かを そえて表示することもよくあります．これも新しい文法は要りません．繰り返しの中で， if の結果によって表示する文字を変えればよいだけです．名前は gyou[0]，点数は gyou[3] にあるので，両方を取り出して使います．

import csv

f = open("data/sample/sokutei.csv", encoding="utf-8")
reader = csv.reader(f)
next(reader)                       # 入力：ヘッダーをとばす
for gyou in reader:
    namae = gyou[0]                # 入力：0列目は名前
    tensuu = int(gyou[3])          # 入力：3列目を整数に
    if tensuu >= 70:               # 判定：70点以上か
        kekka = "合格"
    else:
        kekka = "不合格"
    print(namae, tensuu, "点", kekka)  # 出力：1人ぶん表示
f.close()

これを実行すると，名簿の人数だけ行が並ぶ．

佐藤 72 点 合格
鈴木 88 点 合格
高橋 64 点 不合格
田中 91 点 合格
伊藤 55 点 不合格
渡辺 78 点 合格

このプログラムは，前の集計版と骨組みがそっくりです．ちがいは2つ だけです．第1に，合計や人数といった集計の箱を使っていない．1人ぶんを そのつど表示してしまうので，あとまで値をためておく必要がないからです．第2に， if に else を組み合わせ，70点以上なら "合格" を，そうで なければ "不合格" を kekka に代入しています．print はこの kekka をそのまま表示するので，1行で合否がそえられます．

tensuu = [72, 88, 64]
goukei = 0
goukaku = 0
for t in tensuu:
    goukei = goukei + t
    if t >= 70:
        goukaku = goukaku + 1
print(goukaku)
print(goukei / len(tensuu))

2
74.66666666666667

tensuu = [72, 88, 64]
goukei = 0
goukaku = 0
for t in tensuu:
    goukei = goukei + t
    if t >= 70:
        goukaku = goukaku + 1
print(goukaku)
print(goukei / ___(tensuu))

tensuu = [72, 88, 64]
goukei = 0
goukaku = 0
for t in tensuu:
    goukei = goukei + t
    if t >= 70:
        goukaku = goukaku + 1
print(goukaku)
print(goukei / len(tensuu))

例題2：気温の記録を集計する

次は気温の記録を題材に，「平均・最高・最低・ある条件を満たす日数」を まとめて出してみましょう．新しい文法は使いません．部品を増やすだけです．

手順を設計する

まず日本語で手順を書き出します．

(1) 1日ずつ気温を読み込む → (2) 合計に足し，日数を数える → (3) いちばん高い・低い気温を更新する → (4) 30度以上の日を数える → (5) 平均を計算して結果を表示する

ここで新しく登場するのが最大・最小を求める部品です． 考え方はこうです．まず最高気温を入れる saidai を，とても小さい値 （ここでは -100）から始めておく．そして1日ずつ気温と見くらべ， いまの気温のほうが大きければ，その値で saidai を更新します． すべて見終わったとき，saidai にはいちばん高い気温が残る．最低気温も， とても大きい値（100）から始めて，小さいほうへ更新していけばよいでしょう．

気温のCSVを集計する

data/sample/kion.csv（日付・気温の2列）を読み込みます．まずファイルを開き， 集計に使う5つの箱を初期化しておく．

import csv

f = open("data/sample/kion.csv", encoding="utf-8")
reader = csv.reader(f)
next(reader)                       # ヘッダーをとばす
goukei = 0                         # 合計
kaisuu = 0                         # 日数
saidai = -100                      # 最高（とても小さい値から）
saishou = 100                      # 最低（とても大きい値から）
mannatsu = 0                       # 30度以上の日数

続けて，1つの繰り返しの中で5種類の集計を同時に行います．

for gyou in reader:
    kion = float(gyou[1])          # 気温は小数なので float
    goukei = goukei + kion
    kaisuu = kaisuu + 1
    if kion > saidai:              # 判定：もっと高ければ更新
        saidai = kion
    if kion < saishou:             # 判定：もっと低ければ更新
        saishou = kion
    if kion >= 30:                 # 判定：30度以上の日を数える
        mannatsu = mannatsu + 1
f.close()

集計が終わったら，平均を出して結果をまとめて表示します．

heikin = round(goukei / kaisuu, 1)
print("平均気温：", heikin, "度")
print("最高気温：", saidai, "度")
print("最低気温：", saishou, "度")
print("30度以上の日：", mannatsu, "日")

2つのプログラムを続けて実行すると，次のように表示されます．

平均気温： 30.4 度
最高気温： 33.1 度
最低気温： 27.8 度
30度以上の日： 4 日

1つの繰り返しの中で，いくつもの集計を同時に行っている点に注目してください． 合計と日数（平均のため），最高，最低，そして30度以上の日数です．例題1と くらべると，使う部品が「最大・最小を求める」と「条件で数える」に増えただけで， 組み立て方の骨組みはまったく同じです．扱うデータが点数でも気温でも， 身体測定でもアンケートでも，この組み立て方は変わりません．

kion = [28.5, 31.0, 30.0, 27.5]
atsui = 0
for t in kion:
    if t >= 30:
        atsui = atsui + 1
print(atsui)

2

kion = [28.5, 31.0, 30.0, 27.5]
atsui = 0
for t in kion:
    if t ___ 30:
        atsui = atsui + 1
print(atsui)

kion = [28.5, 31.0, 30.0, 27.5]
atsui = 0
for t in kion:
    if t >= 30:
        atsui = atsui + 1
print(atsui)

例題3：アンケートの満足度を集計する

最後にもう1つ，題材を変えて練習しておきましょう．授業や催しのあとでよくとる， 5段階アンケート（1：とても不満〜5：とても満足）の集計です． ここでも新しい文法は出てきません．これまでの部品の並べかえだけで作れることを 確かめてください．

手順を設計する

いつものように，まず日本語で手順を書き出します．

(1) 回答を1件ずつ読み込む → (2) 合計に足し，人数を数える → (3) 4以上（満足）の回答を数える → (4) 平均と満足の 割合を計算して表示する

ここで新しく必要になるのは割合（パーセント）の計算ですが，これも 「満足の人数 ÷ 全体の人数 × 100」という，知っている割り算とかけ算 だけでできます．アンケートの回答は，ここではプログラムの中のリストに書いておきます．

回答リストを集計する

回答を1〜5の数で表したリストを用意し，集計用の箱を初期化してから繰り返します．

kotae_list = [4, 5, 3, 4, 2, 5, 4, 1, 3, 5]
goukei = 0                         # 評価の合計
ninzuu = 0                         # 回答人数
manzoku = 0                        # 4以上（満足）の人数
for kotae in kotae_list:
    goukei = goukei + kotae        # 集計：合計に足す
    ninzuu = ninzuu + 1            # 集計：人数を数える
    if kotae >= 4:                 # 判定：4以上を満足とみなす
        manzoku = manzoku + 1      # 集計：満足の人数を数える

集計が終わったら，平均と満足の割合を計算して表示します．

heikin = round(goukei / ninzuu, 1)         # 平均評価
wariai = round(manzoku / ninzuu * 100, 1)  # 満足の割合
print("回答人数：", ninzuu, "人")
print("平均評価：", heikin)
print("満足の割合：", wariai, "％")

2つのプログラムを続けて実行すると，次のように表示されます．

回答人数： 10 人
平均評価： 3.6
満足の割合： 60.0 ％

10人ぶんの評価の合計は36なので平均は3.6，4以上をつけた人は6人なので 割合は60.0 %です．使った部品は「読み込む・合計する・数える・条件で数える」と， 最後の「割合の計算」だけで，例題1とほとんど同じ形であることが分かります．題材が 点数でも気温でもアンケートでも，「入力 → 判定 → 集計 → 出力」の組み立ては変わらないのです．

manzokudo = [5, 4, 3, 5, 2]
takai = 0
for t in manzokudo:
    if t >= 4:
        takai = takai + 1
print(takai)

3

manzokudo = [5, 4, 3, 5, 2]
takai = 0
for t in manzokudo:
    if t ___ 4:
        takai = takai + 1
print(takai)

manzokudo = [5, 4, 3, 5, 2]
takai = 0
for t in manzokudo:
    if t >= 4:
        takai = takai + 1
print(takai)

例題4：買い物の合計とおつりを出す

題材をもう1つ変え，買い物で練習しておきましょう．かごに入れた品物の値段から， 合計金額と，はらったお金からのおつりを出します．さらに，「100円以上の品物が いくつあったか」も同時に数えてみる．ここでも新しい文法は出てきません．これまでの 部品の並べかえだけで作れます．

手順を設計する

いつものように，まず日本語で手順を書き出します．

(1) 値段を1件ずつ読み込む → (2) 合計に足し，品数を数える → (3) 100円以上の品物を数える → (4) はらった金額から合計を引いておつりを 出す → (5) 結果を表示する

ここで新しく必要になるのはおつりの計算だが，これも「はらった 金額 − 合計」という，知っている引き算だけでできます．値段は，ここではプログラムの 中のリストに書いておきます．

値段リストを集計する

品物の値段を並べたリストと，はらう金額を用意し，集計用の箱を初期化してから 繰り返します．

nedan_list = [120, 80, 250, 60, 180]
shiharai = 1000                    # はらう金額
goukei = 0                         # 値段の合計
kosuu = 0                          # 品数
takai = 0                          # 100円以上の品数
for nedan in nedan_list:
    goukei = goukei + nedan        # 集計：合計に足す
    kosuu = kosuu + 1              # 集計：品数を数える
    if nedan >= 100:               # 判定：100円以上か
        takai = takai + 1          # 集計：高い品物を数える

集計が終わったら，おつりを計算して結果をまとめて表示します．おつりは 「はらった金額 − 合計」です．

otsuri = shiharai - goukei         # おつりを計算
print("品数：", kosuu, "点")
print("合計：", goukei, "円")
print("100円以上：", takai, "点")
print("おつり：", otsuri, "円")

2つのプログラムを続けて実行すると，次のように表示されます．

品数： 5 点
合計： 690 円
100円以上： 3 点
おつり： 310 円

5点の合計は690円，100円以上は120・250・180の3点，1000円はらったので おつりは310円です．使った部品は「読み込む・合計する・数える・条件で数える」と， 最後の「引き算でおつりを出す」だけで，例題1とほとんど同じ形です．題材が点数でも 気温でもアンケートでも買い物でも，「入力 → 判定 → 集計 → 出力」の組み立ては変わらないのです．

goukei = 120 * 3 + 80 * 2
azukari = 1000
print(goukei)
print(azukari - goukei)

520
480

goukei = 120 * 3 + 80 * 2
azukari = 1000
print(goukei)
print(azukari ___ goukei)

goukei = 120 * 3 + 80 * 2
azukari = 1000
print(goukei)
print(azukari - goukei)

つまずきの総点検

本書を通して何度も注意してきた，つまずきやすいポイントを，ここでまとめて 点検しておこう．プログラムが思うように動かないときは，まずこの一覧を 上から確かめるとよいでしょう．

半角と全角

カッコ (\ )・ダブルクォート "\ "・ カンマ , はすべて半角で書きます．全角の「（）」や「”」が まじっているとエラーになります．日本語のコメントや文字列の中身は全角でよいでしょう．

== と =

比べるときは ==（2つ重ねる）， 代入するときは =（1つ）．if tensuu = 70: はエラーになります． これは初学者が最もくり返しつまずくところです．

添字は0から

リストやCSVの行で，1番目の要素は gyou[0]， 2番目は gyou[1]．列の数より大きい添字を書くと IndexError （範囲外）になります．

型変換

CSVや input から読んだ値は，見た目が数字でも 文字列です．計算する前に int（整数）や float（小数）で変換します．忘れると「足したのにくっつく」 「エラーになる」．

初期化の位置

合計や件数の箱（goukei = 0 など）は， 繰り返しの前に1回だけ書きます．中に書くと毎回0に戻ってしまう．

字下げ

for や if の中身は，半角スペース4つで 字下げします．字下げがずれると，処理の範囲が変わったり，エラーになったりします．

型変換のつまずきを実際に見る

つまずきの中でも特に分かりにくいのが型変換です．言葉で読むより， 一度わざと間違えた結果を見ておくと記憶に残る．次は，CSVから読んだ点数を 数に変換しないまま足し算しようとした，まちがいの例です．

import csv

f = open("data/sample/sokutei.csv", encoding="utf-8")
reader = csv.reader(f)
next(reader)
goukei = 0
for gyou in reader:
    goukei = goukei + gyou[3]      # ← 文字列のまま足している
f.close()
print(goukei)

これを実行すると，計算ではなくエラーになります．

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

TypeError（型のエラー）は，整数（int）と文字列 （str）は足せないという意味です．gyou[3] は見た目は 72 でも，ファイルから読んだ時点では文字列 "72" だからです． 直し方は1か所だけで，足す前に int で数に変えればよいでしょう．

goukei = goukei + int(gyou[3])   # ← int で整数に変換

このように，エラーの名前（TypeError）と，足そうとした2つの 型（int と str）がメッセージに出ています．名前を手がかりに 原因の見当をつけ，変換を1つ加えるだけで直せる．「足したのにくっつく・エラーに なる」と感じたら，まず型変換を疑うとよいでしょう．

goukei = 0
for t in [72, 88, 64]:
    goukei = goukei + t
print(goukei)

224

goukei = 0
for t in [72, 88, 64]:
    goukei = goukei ___ t
print(goukei)

goukei = 0
for t in [72, 88, 64]:
    goukei = goukei + t
print(goukei)

ここからどう学び続けるか

本書では，変数・条件分岐・繰り返し・リスト・CSV，そしてそれらを組み合わせた データ処理フローまでを学んだ．これらは，プログラミングという広い世界の 土台にあたる部分です．土台ができれば，あとは少しずつ積み上げて いける．

これから先へ進むためのヒントを，いくつかあげておく．

1. 身のまわりのデータで試す：自分のテストの点数，毎日の気温， 歩数の記録など，手元のデータをCSVにして，この章のやり方で集計してみる． 自分に関係のあるデータだと，学びが続きやすい．

2. 手順から考えるくせをつける：新しい課題に出あったら，まず日本語で 手順を書き出します．本書で身につけた「設計してからコードにする」流れは， どんな言語・どんな課題でも通用します．

3. エラーを味方にする：エラーメッセージを読んで自分で直す経験を 重ねるほど，上達は早くなります．エラーは敵ではなく，先生です．

4. もっと便利な道具を知る：本書では基本の道具だけを使ったが，世の中には 表データをまとめて扱うライブラリ（pandas など）や，グラフを描く ライブラリもあります．基本ができたいま，それらも少しずつ読めるはずです．

大きなプログラムも，小さな部品の集まり

これから先，もっと長いプログラムを目にすることもあるだろう．何百行あっても， おそれることはありません．長いプログラムは，本書で学んだ小さな部品が， たくさんつながったものにすぎないからです．本章の例題も，1つ1つは20行に 満たない短い部品に分け，途中で実行結果を確かめながらつないでいった．長い プログラムを読むときも，書くときも，この「小さく分けて，1つずつ確かめる」 やり方がそのまま役に立つ．

たとえば「アンケートを読み込んで集計し，さらに合格・満足の割合を出し，結果を 別のファイルに保存する」といった処理も，分解すれば本章で作った部品の 組み合わせです．入力の部品，判定の部品，集計の部品，出力の部品を，必要な だけ並べればよいでしょう．新しい題材に出あったら，まず「どの部品を，どの順につなぐか」 と考えます．この設計の習慣こそ，本書でいちばん持ち帰ってほしいものです．

プログラミングは，スポーツや楽器と同じで，手を動かした分だけ上達します． 本書で学んだ「入力 → 判定 → 集計 → 出力」という 組み立て方を，ぜひ自分のデータで何度も試してください．小さなプログラムでも， 自分で考えて動かせたとき，プログラミングはきっと楽しいものになります．

tensuu = [70, 69, 100]
ninzuu = 0
for t in tensuu:
    if t >= 70:
        ninzuu = ninzuu + 1
print(ninzuu)

2

tensuu = [70, 69, 100]
ninzuu = 0
for t in tensuu:
    if t ___ 70:
        ninzuu = ninzuu + 1
print(ninzuu)

tensuu = [70, 69, 100]
ninzuu = 0
for t in tensuu:
    if t >= 70:
        ninzuu = ninzuu + 1
print(ninzuu)