本格超入門

Python 本格超入門

Pythonに関する完全な入門書！しつこいくらい丁寧な解説です。

Chapter 1 Pythonの基礎概念

1.1 Pythonの基本

• 1.1.1 Pythonとは
  • プログラミング言語の歴史
  • Pythonの特長と用途
• 1.1.2 Pythonのバージョン
  • Python 2とPython 3の違い
  • 現行バージョンの導入

1.2 環境設定

• 1.2.1 Pythonのインストール
  • Windows, macOS, Linuxでのインストール
  • パッケージ管理ツール（pip, conda）
• 1.2.2 IDEの選び方
  • PyCharmの基本設定
  • VSCodeの基本設定

Chapter 2 Pythonの文法とデータ型

2.1 基本的な文法

• 2.1.1 書き方と注意点
  • インデント
  • コメント

2.2 基本的なデータ型

• 2.2.1 変数と定数
  • 変数の定義
  • 定数の使い方
  • 命名規則
• 2.2.2 基本データ型
  • 整数、浮動小数点、文字列
  • 型変換とキャスティング
  • 論理型（Boolean）の使用

2.3 文字列操作

• 2.3.1 文字列の操作
  • 文字列の結合と分割
  • 文字列メソッド（replace, split, joinなど）
  • 正規表現一覧
• 2.3.2 フォーマットとエスケープシーケンス
  • フォーマット（f-string, formatメソッド）
  • エスケープシーケンスと特殊文字

2.4 コレクション型

• 2.4.1 リストとタプル
  • リストの定義と操作
  • タプルの定義と利点
  • リストとタプルの違い
• 2.4.2 辞書と集合
  • 辞書、集合とは何か
  • 辞書の基本操作
  • 集合の基本操作
  • 辞書と集合の応用

2.5 型アノテーション

• 2.5.1 型ヒントの導入
  • 型ヒントの基本
  • 変数、関数に対する型アノテーション
• 2.5.2 静的型チェック
  • MyPyの導入
  • 静的型チェックの利点

Chapter 3 Pythonの制御構造

3.1 条件分岐

• 3.1.1 if文の基本
  • 単純条件文
  • 複合条件文
• 3.1.2 論理演算子
  • AND, OR, NOTの使い方
  • 複数条件の評価

3.2 繰り返し処理

• 3.2.1 for文
  • 範囲指定とループ
  • リスト内包表記
• 3.2.2 while文
  • 無限ループと終了条件
  • break, continueの使用

Chapter 4 Pythonの関数とスコープ

4.1 関数の定義

• 4.1.1 関数の基本
  • 関数の定義と呼び出し
  • 引数と戻り値
• 4.1.2 デフォルト引数と可変長引数
  • デフォルト引数の設定
  • 可変長引数（*args, **kwargs）

4.2 高度な関数の利用

• 4.2.1 高階関数
  • map, filter, reduceの利用
  • リスト内包表記との違い
• 4.2.2 ラムダ関数
  • ラムダ式の定義と応用

4.3 関数のスコープと再帰

• 4.3.1 ローカル変数とグローバル変数
  • スコープの基本
  • グローバル変数の扱い
• 4.3.2 再帰関数
  • 再帰の仕組み
  • 再帰関数の応用例

Chapter 5 リストとタプル

5.1 リストの操作

• 5.1.1 リストの定義と操作
  • リストの生成
  • 要素の追加と削除
• 5.1.2 リストのソートと検索
  • リストのソート
  • 要素の検索

5.2 タプルの操作

• 5.2.1 タプルの定義
  • タプルの生成と操作
  • タプルの利点
• 5.2.2 リストとタプルの違い
  • 不変性と可変性の違い

Chapter 6 辞書と集合

6.1 辞書の操作

• 6.1.1 辞書の基本
  • 辞書の定義
  • 要素の追加、削除
• 6.1.2 辞書のネスト
  • ネストされた辞書の操作
  • ネストの活用例

6.2 集合の操作

• 6.2.1 集合の定義
  • 集合の生成と基本操作
• 6.2.2 集合の応用
  • 集合演算（和、差、積）
  • 集合のフィルタリング

Chapter 7 オブジェクト指向プログラミング

7.1 クラスとオブジェクト

• 7.1.1 クラスの定義
  • クラスとインスタンス
  • コンストラクタの使い方
• 7.1.2 クラス変数とインスタンス変数
  • 変数のスコープ
  • クラス変数の使い方

7.2 オブジェクト指向の基本

• 7.2.1 継承
  • 基本的な継承の使い方
• 7.2.2 ポリモーフィズム
  • オーバーライドと多態性

Chapter 8 例外処理とデバッグ

8.1 例外処理

• 8.1.1 例外の基本
  • try, except, finally
• 8.1.2 独自例外の作成
  • カスタム例外の定義

8.2 デバッグ

• 8.2.1 printデバッグ
  • print文によるデバッグ
• 8.2.2 ロギング
  • ログの記録と解析

Chapter 9 モジュールとパッケージ

9.1 モジュールの利用

• 9.1.1 標準モジュールの活用
  • モジュールとは何か
  • osモジュール
  • sysモジュール
• 9.1.2 外部モジュールのインストール
  • pipの使い方
  • 仮想環境の管理

9.2 自作モジュール

• 9.2.1 モジュールの作成
  • 自作モジュールの作り方
  • パッケージの構造
• 9.2.2 モジュールのテスト
  • モジュールの単体テスト
  • PyPIへの公開方法

Chapter 10 ファイル操作

10.1 テキストファイルの操作

• 10.1.1 ファイルの読み書き
  • ファイルのオープンとクローズ
  • ファイルの読み込み、書き込み
• 10.1.2 CSVファイルの操作
  • CSVの読み込み
  • CSVへの書き込み

10.2 バイナリファイルとJSON操作

• 10.2.1 バイナリファイルの操作
  • バイナリファイルの読み書き
• 10.2.2 JSONファイルの操作
  • jsonモジュールを使った読み書き

Chapter 11 並行処理

11.1 スレッドとプロセス

• 11.1.1 スレッドの作成
  • スレッドの基本操作
• 11.1.2 プロセスの作成
  • マルチプロセスの利用

11.2 非同期処理

• 11.2.1 asyncioの利用
  • イベントループとタスク
• 11.2.2 コルーチン
  • コルーチンの定義と使い方

Chapter 12 データベース操作

12.1 SQLiteの利用

• 12.1.1 SQLiteの基本操作
  • テーブルの作成
  • データの挿入、取得
• 12.1.2 トランザクション管理
  • トランザクションの使い方

12.2 MySQLとの連携

• 12.2.1 MySQLの接続
  • Pythonでの接続方法
• 12.2.2 SQLAlchemyの利用
  • ORMの基本

Chapter 13 Web開発

13.1 FlaskによるWebアプリケーション

• 13.1.1 Flaskの基本
  • ルーティングとビュー
• 13.1.2 テンプレートエンジン
  • Jinja2の使い方

13.2 REST APIの作成

• 13.2.1 APIの定義
  • エンドポイントの設定
• 13.2.2 認証とセキュリティ
  • 認証の仕組みと実装

Chapter 14 データサイエンス

14.0 データサイエンスの基本

• 14.0.1 データサイエンス
  • データサイエンスとは何か

14.1 NumPyとPandasの基本

• 14.1.1 配列操作
  • NumPyによる配列の操作
• 14.1.2 データフレームの操作
  • Pandasによるデータフレームの操作

14.2 データの可視化

• 14.2.1 Matplotlibの利用
  • グラフの作成
• 14.2.2 Seabornの応用
  • 高度な可視化技術

Chapter 15 機械学習

15.1 機械学習の基礎

• 15.1.0 機械学習
  • 機械学習とは何か
• 15.1.1 Scikit-learnの利用
  • 機械学習モデルの作成
• 15.1.2 教師あり学習と教師なし学習
  • 分類とクラスタリング

15.2 ディープラーニングの基礎

• 15.2.1 TensorFlowとKeras
  • ニューラルネットワークの作成
• 15.2.2 モデルの評価と改善
  • モデルの精度評価

Chapter 16 Pythonの未来

16.1 新しい機能と展望

• 16.1.1 Python 4.0の可能性
  • 予想される新機能
  • パフォーマンス向上の期待
• 16.1.2 パッケージエコシステムの進化
  • 外部パッケージの増加と多様化

16.2 Pythonと他の言語との比較

• 16.2.1 Pythonの強みと弱点
  • 他言語との性能比較
  • 相互運用性の拡大