Python標準ライブラリの紹介 | モジュールとパッケージ | JavaプログラマのためのPython入門

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Python標準ライブラリの紹介

この記事では、Pythonの標準ライブラリを紹介し、JavaプログラマがPythonを使い始めるための基礎的な理解を深めます。Pythonには豊富な標準ライブラリが含まれており、追加インストールなしで強力な機能を利用できます。ここでは、Javaのライブラリや機能と比較しながら、Pythonの主要な標準ライブラリを見ていきます。

Pythonの標準ライブラリとは？

Pythonの標準ライブラリは、基本的なプログラムを作成するために必要な多くの機能を提供するモジュールやパッケージの集合体です。ファイル操作、データ処理、ネットワーキング、日時処理など、さまざまな分野に対応しています。Javaにおけるjava.utilやjava.ioなどのパッケージに相当するものと考えることができます。

代表的なPythonの標準ライブラリ

os（OS操作）

osモジュールは、オペレーティングシステムと対話するための機能を提供します。ファイルやディレクトリの操作、環境変数の取得などが可能です。

# osモジュールの例
import os

# 現在の作業ディレクトリを取得
current_directory = os.getcwd()
print(current_directory)

# 環境変数を取得
home_directory = os.getenv("HOME")
print(home_directory)

Javaでは、Systemクラスやjava.nio.fileパッケージが同様の操作を提供します。

// Javaでの例
import java.nio.file.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 現在の作業ディレクトリを取得
        String currentDirectory = Paths.get("").toAbsolutePath().toString();
        System.out.println(currentDirectory);

        // 環境変数を取得
        String homeDirectory = System.getenv("HOME");
        System.out.println(homeDirectory);
    }
}

sys（システム情報）

sysモジュールは、Pythonの実行環境やシステム情報を扱うためのライブラリです。コマンドライン引数の取得や標準入力・出力の操作などを行います。

# sysモジュールの例
import sys

# コマンドライン引数を取得
print(sys.argv)

# Pythonのバージョンを取得
print(sys.version)

Javaでは、Systemクラスを使って同様のシステム情報を取得できます。

// Javaでの例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // コマンドライン引数を取得
        for (String arg : args) {
            System.out.println(arg);
        }

        // Javaのバージョンを取得
        System.out.println(System.getProperty("java.version"));
    }
}

datetime（日付と時刻）

Pythonのdatetimeモジュールは、日付や時刻の操作を行うための標準ライブラリです。

# datetimeモジュールの例
from datetime import datetime

# 現在の日付と時刻を取得
now = datetime.now()
print(now)

# 日付を指定フォーマットで表示
formatted_date = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(formatted_date)

Javaでは、java.time.LocalDateTimeやjava.time.format.DateTimeFormatterを使います。

// Javaでの例
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 現在の日付と時刻を取得
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        System.out.println(now);

        // 日付を指定フォーマットで表示
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        System.out.println(now.format(formatter));
    }
}

json（JSON操作）

Pythonのjsonモジュールは、JSONデータのエンコードやデコードを行うためのライブラリです。

# jsonモジュールの例
import json

# Pythonの辞書をJSON文字列に変換
data = {"name": "John", "age": 30}
json_data = json.dumps(data)
print(json_data)

# JSON文字列をPythonの辞書に変換
parsed_data = json.loads(json_data)
print(parsed_data)

Javaでは、com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapperなどのライブラリを使ってJSONの操作が行えます。

// Javaでの例
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;

import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // JavaのMapをJSONに変換
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        HashMap<String, Object> data = new HashMap<>();
        data.put("name", "John");
        data.put("age", 30);
        String jsonData = mapper.writeValueAsString(data);
        System.out.println(jsonData);

        // JSONをMapに変換
        HashMap<String, Object> parsedData = mapper.readValue(jsonData, HashMap.class);
        System.out.println(parsedData);
    }
}

PythonとJavaの標準ライブラリの比較

以下の表で、PythonとJavaの標準ライブラリの主な違いを比較します。

項目 Java Python
OS操作 System、java.nio.file os
システム情報 System sys
日付操作 java.time datetime
JSON操作 Jacksonライブラリなど json

ステップバイステップで標準ライブラリを使う方法

  1. 標準ライブラリをインポートします（例：import os）。
  2. ライブラリの関数やクラスを使って必要な操作を行います。
  3. 結果を処理し、ファイル操作やデータ変換などに応用します。

まとめ

この記事では、Pythonの標準ライブラリを紹介し、Javaとの違いを比較しました。Pythonの標準ライブラリは非常に充実しており、外部ライブラリに依存することなく、さまざまな機能を提供しています。Javaのライブラリと比較してシンプルに使えるものも多いため、Pythonの学習を進める際に積極的に活用してください。

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