Pythonの標準入力を徹底解説：使い方とよくあるパターン

Pythonの標準入力とは

標準入力は、プログラムが外部からデータを受け取るための手段です。ユーザーからの入力を受け取るための基本的な方法として、Pythonには多様な入力手法が用意されています。ここでは、標準入力の基本概念とその利用シーンについて解説します。

標準入力の基本概念

標準入力は、プログラムが外部からデータを受け取るための標準的な方法です。一般的に、キーボードからの入力が標準入力として扱われます。プログラム実行中にユーザーが入力する情報をキャプチャし、そのデータをプログラム内で利用できるようにします。

例えば、input()関数は標準入力から文字列を読み込むための基本的な関数です。標準入力の役割は、プログラムとユーザーの対話を可能にすることです。ユーザーからのデータ入力を受け取り、そのデータを処理することでプログラムが動的に動作します。

標準入力の利用シーン

まず、ユーザーからの入力を必要とするアプリケーションがあげられるでしょう。計算機プログラムではユーザーに数値を入力させ、その数値を元に計算を行います。また、インタラクティブなシェルスクリプトも標準入力を使用してユーザーからのコマンドを受け取る方法もあります。

次に、コマンドラインツールがあげられるでしょう。コマンドラインから引数を受け取って動作することが多いですが、標準入力からデータを受け取って処理することもあります。例えば、テキスト処理ツールでは、標準入力から読み取ったテキストデータを解析・変換し、その結果を標準出力に出力することが一般的です。

Python標準入力のinput()関数の使い方

ここでは、Pythonの標準入力を扱う基本的な方法を紹介します。

input()関数の基本的な使い方

Pythonのinput()関数は、ユーザーからの入力を取得するための基本的な関数です。この関数を使えば、プログラム実行中にユーザーからデータを受け取れます。

input()関数の基本的な使い方は次のとおりです。

user_input = input("Enter some data: ")

print("You entered:", user_input)

このコードは、ユーザーに「Enter some data: 」というプロンプトを表示し、入力されたデータをuser_input変数に格納します。その後、入力されたデータを表示します。

この関数は常に文字列として入力を受け取るのが特徴です。数値として扱いたい場合は、int()やfloat()を使って変換する必要があります。次のコードは入力を整数として扱います。

number = int(input("Enter a number: "))

print("You entered the number:", number)

このように、input()関数は直感的で使いやすく、さまざまな入力シナリオに対応できます。より詳細に知りたい方は、下記の記事をご覧ください。

Pythonの「input」関数の使い方を徹底解説

複数行入力の方法

複数行入力を扱う場合、input()関数を繰り返し呼び出すことが一般的です。forループを使って実装する方法を紹介します。

以下の例では、ユーザーに3回入力を促し、その結果をリストに格納しています。

lines = []

for _ in range(3):

line = input("Enter a line: ")

lines.append(line)

print("You entered:", lines)

このコードは、3行の入力を受け取り、それらをlinesリストに格納するコードです。

もう一つの方法として、whileループを使って、ユーザーが終了指示をするまで入力を受け付ける方法もあります。

lines = []

while True:

line = input("Enter a line (or 'quit' to stop): ")

if line.lower() == 'quit':

break

lines.append(line)

print("You entered:", lines)

このコードでは、ユーザーが「quit」と入力するまで無限に入力を受け付けます。

input()とsplit()を使った入力の処理

複数のデータを一行で入力し、それを処理するためにsplit()メソッドを使うことができます。split()は文字列を指定した区切り文字で分割し、リストとして返す関数です。

次の例では、スペースで区切られた入力を受け取り、リストとして処理します。

user_input = input("Enter multiple values separated by space: ")

values = user_input.split()

print("You entered:", values)

このコードは、ユーザーが入力したデータをスペースで分割し、リストに格納します。例えば、「apple banana cherry」と入力すれば、valuesリストには[‘apple’, ‘banana’, ‘cherry’]が格納されます。

数値のリストを入力する場合も、同様に処理が可能です。ただし、文字列から数値への変換が必要です。

user_input = input("Enter numbers separated by space: ")

numbers = [int(x) for x in user_input.split()]

print("You entered:", numbers)

このコードは、ユーザーが入力した数値をスペースで分割し、整数に変換してリストに格納します。

map()関数で数値変換を行う方法

map()関数を使うことで、入力された文字列を数値に変換できます。map()は、指定した関数をイテラブルの各要素に適用します。

以下は、スペース区切りの入力を受け取り、整数のリストに変換するコードです。

user_input = input("Enter numbers separated by space: ")

numbers = list(map(int, user_input.split()))

print("You entered:", numbers)

このコードは、ユーザーの入力をスペースで分割し、各要素をint関数で変換し、リストに格納します。map()を使うことで、リスト内包表記よりも簡潔に記述できます。

さらに、浮動小数点数に変換する場合も同様の方法が利用可能です。

user_input = input("Enter floating point numbers separated by space: ")

numbers = list(map(float, user_input.split()))

print("You entered:", numbers)

このコードは、入力された数値を浮動小数点数に変換し、リストに格納します。map()関数を使うことで、入力処理をシンプルかつ効率的におこなえます。

より詳細に知りたい方は、下記の記事もご覧ください。

【Python】map関数とは？特徴や使い方を解説 | デジタルトレンドナビ

sysモジュールを使ってPython標準入力を取得する方法

ここでは、Pythonのsysモジュールを使用して標準入力を取得する方法について説明します。

sys.stdin.readline()の使い方と注意点

sys.stdin.readline()は、標準入力から一行を読み取るためのメソッドです。このメソッドは、ユーザーが入力した文字列を改行文字まで読み込みます。基本的な使い方は以下の通りです。

import sys

print("Enter a line of text:")

line = sys.stdin.readline()

print("You entered:", line)

ただし、readline()は改行文字も含めて読み込むため、注意が必要です。改行文字を除去するには、strip()メソッドを使います。

import sys

print("Enter a line of text:")

line = sys.stdin.readline().strip()

print("You entered:", line)

このようにすることで、改行文字を取り除いた入力を取得できます。

また、sys.stdin.readline()はバッファリングの影響を受けるため、大量のデータを逐次読み込む場合に適しています。しかし、input()関数と違い、EOF（End Of File）に達すると空文字列を返すため、EOF処理も考慮しなければなりません。

sys.stdin.read()とsys.stdin.readlines()の違いと使い分け

sys.stdin.read()とsys.stdin.readlines()は、どちらも標準入力からデータを読み取りますが、その動作には違いがあります。

sys.stdin.read()は、標準入力からすべてのデータを一度に読み取ります。これは、大量のデータを一括で処理する場合に有用です。

import sys

print("Enter multiple lines of text (Ctrl+D to end):")

data = sys.stdin.read()

print("You entered:", data)

一方、sys.stdin.readlines()は、標準入力からすべての行をリストとして読み取ります。各行がリストの要素として格納されるため、行単位での処理が簡単になります。

import sys

print("Enter multiple lines of text (Ctrl+D to end):")

lines = sys.stdin.readlines()

print("You entered:")

for line in lines:

print(line.strip())

使い分けとして、全体を一つの文字列として扱いたい場合はsys.stdin.read()、行ごとに処理を行いたい場合はsys.stdin.readlines()を使用するとよいでしょう。両者は大規模な入力データを処理する際に適しており、具体的なニーズに応じて選択することが重要です。

これらのメソッドを活用することで、Pythonプログラムが柔軟に標準入力を処理できます。

より使い分けを知りたい方は、下記の記事も参考にしてください。

sys.argvの使い方完全ガイド【Python初心者向け】 | デジタルトレンドナビ

よく使われるPython標準入力のパターン

ここでは、Pythonの標準入力でよく使われるパターンについて解説します。

一行に複数の入力を取得する方法

一行に複数のデータを入力する場合、split()メソッドやmap()関数を使います。まず、split()メソッドを使った方法を説明します。

user_input = input("Enter multiple values separated by space: ")

values = user_input.split()

print("You entered:", values)

このコードでは、ユーザーが入力したデータをスペースで区切り、それぞれをリストの要素として格納します。例えば、「apple banana cherry」と入力すると、valuesには[‘apple’, ‘banana’, ‘cherry’]が格納されます。

次に、map()関数を使って数値に変換する方法を解説しましょう。

user_input = input("Enter numbers separated by space: ")

numbers = list(map(int, user_input.split()))

print("You entered:", numbers)

この例では、スペースで区切られた入力を整数に変換し、リストに格納します。例えば、「1 2 3」と入力すると、numbersには[1, 2, 3]が格納されます。map()関数を使うことで、効率的にデータを変換できます。

複数行の入力をリストに格納する方法

複数行の入力をリストに格納する場合、forループやリスト内包表記を使う方法があります。まず、forループを使った基本的な方法を紹介します。

lines = []

print("Enter multiple lines of text (type 'STOP' to end):")

while True:

line = input()

if line == 'STOP':

break

lines.append(line)

print("You entered:", lines)

このコードでは、ユーザーが「STOP」と入力するまでの各行をlinesリストに格納します。

次に、リスト内包表記を使った方法を示しましょう。

print("Enter multiple lines of text (Ctrl+D to end):")

lines = [line for line in sys.stdin.read().splitlines()]

print("You entered:", lines)

この方法では、sys.stdin.read()を使ってすべての入力を一度に読み込み、splitlines()で行ごとに分割します。リスト内包表記を使うことで、簡潔に記述できます。

2次元リストを作成する方法

2次元リストを作成する場合、縦横の入力データをリストに格納します。以下に、縦横のデータを入力して2次元リストを作成する方法を示します。

rows = int(input("Enter number of rows: "))

cols = int(input("Enter number of columns: "))

matrix = []

print("Enter the matrix row by row:")

for _ in range(rows):

row = list(map(int, input().split()))

matrix.append(row)

print("The matrix is:")

for row in matrix:

print(row)

このコードでは、まず行数と列数をユーザーに入力させ、次に各行のデータを入力させます。入力されたデータは数値に変換され、リストとしてmatrixに格納されるのが特徴です。

また、リスト内包表記を使って2次元リストを作成する方法もあります。

rows = int(input("Enter number of rows: "))

print("Enter the matrix row by row:")

matrix = [list(map(int, input().split())) for _ in range(rows)]

print("The matrix is:")

for row in matrix:

print(row)

この方法では、リスト内包表記を使って各行のデータを直接matrixに格納します。効率的かつ簡潔に2次元リストを作成可能です。

応用的なPython標準入力の処理方法

ここでは、Pythonで標準入力を高度に処理する方法について解説します。具体的には、イテレータとlambda式を使った入力処理、whileループを使った入力処理、入力データをフィルタリングして変換する方法について説明します。

イテレータとlambda式を使った入力処理

イテレータとlambda式を組み合わせることで、効率的かつ柔軟に入力処理が可能です。イテレータを使うことで、データの流れを逐次処理し、lambda式を使って簡潔にデータ変換を行います。

以下のコード例では、イテレータとlambda式を使って標準入力から整数を読み込み、それを二乗して出力します。

import sys

print("Enter numbers separated by space (Ctrl+D to end):")

data = sys.stdin.read().split()

numbers = map(int, data)

squared_numbers = map(lambda x: x ** 2, numbers)

for number in squared_numbers:

print(number)

このコードでは、標準入力から読み込んだデータをスペースで分割し、map()関数を使って整数に変換します。その後、lambda式を使って各整数を二乗し、各二乗結果を順次出力します。

この方法のメリットは、コードが簡潔で読みやすく、処理が効率的である点です。特に、大量のデータを逐次処理する場合に有用です。

whileループを使った入力処理

whileループを使うことで、入力を継続的に処理することが可能です。無限ループの形で入力を受け付け、特定の条件でループを終了する方法を紹介します。

以下のコード例では、ユーザーが「exit」と入力するまで、標準入力を継続的に受け付けます。

while True:

user_input = input("Enter something (type 'exit' to quit): ")

if user_input.lower() == 'exit':

break

print("You entered:", user_input)

ループ内で入力されたデータを表示し、条件が満たされた場合にbreak文でループを終了します。

無限ループを使用する際には、終了条件を明確に設定することが重要です。無限ループが制御不能になると、プログラムが停止しないため、適切な終了条件を設けることで安全に使用できます。

入力データをフィルタリングして変換する方法

入力データをフィルタリングし、必要な形式に変換する方法を解説します。filter()やmap()関数を使ってデータを効率的に処理します。

以下は、ユーザーから入力された数値のうち、偶数のみを抽出し、その偶数を二乗して出力するコード例です。

import sys

print("Enter numbers separated by space (Ctrl+D to end):")

data = sys.stdin.read().split()

numbers = map(int, data)

even_numbers = filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers)

squared_even_numbers = map(lambda x: x ** 2, even_numbers)

for number in squared_even_numbers:

print(number)

このコードでは、まず標準入力から読み込んだデータをスペースで分割し、整数に変換します。次に、filter()関数を使って偶数のみを抽出し、map()関数で各偶数を二乗します。最終的に、二乗された偶数を順次出力するコードです。

この方法により、特定の条件に基づいてデータをフィルタリングし、必要な形式に変換できます。特に、大量のデータを効率的に処理する際に効果的です。

これらの応用的な標準入力の処理方法を理解することで、Pythonプログラムの入力処理がより柔軟かつ効率的になります。具体的なニーズに応じて最適な方法を選びましょう。

まとめ

Pythonの標準入力を活用する方法を学ぶことで、プログラムに対する柔軟なデータ入力が可能になります。標準入力の基本概念を理解し、input()関数やsysモジュールを使った多様な入力手法を習得することは、効率的なプログラミングの基礎となります。

特に、input()関数はシンプルで使いやすく、ユーザーインターフェースを簡単に実装できるのが特徴です。sysモジュールを使用することで、大量データや複雑な入力処理も効率的に行えます。具体的な使用例を学ぶことで、各関数の適用シーンやメリットを理解でき、実際の開発で応用する力が身につきます。