import math

# 1. 円周率
print(math.pi)        # 3.141592653589793

# 2. √2
print(math.sqrt(2))   # 1.4142135623730951

# 3. √16
print(math.sqrt(16))  # 4.0

解説: import math でモジュールを読み込むと、math.pi や math.sqrt() のように モジュール名.機能名 の形で中の機能を使える。 math.sqrt(16) の結果が 4 ではなく 4.0（小数）なのは、sqrt() が常に浮動小数点数を返すため。

from math import pi, sqrt

# 1. 円周率
print(pi)       # 3.141592653589793

# 2. √2
print(sqrt(2))  # 1.4142135623730951

# 3. √16
print(sqrt(16)) # 4.0

解説: from math import pi, sqrt は「mathモジュールから pi と sqrt だけ取り出す」という意味。 math.pi → pi、math.sqrt() → sqrt() と短く書けるようになる。

ただし from math import *（全部インポート）は、どの名前がどこから来たか分かりにくくなるので 実務では避けるのが一般的。

# 1, 2. math を m としてインポート
import math as m

print(m.pi)       # 3.141592653589793
print(m.sqrt(9))  # 3.0

# 3. datetime を dt としてインポートして今日の日付を表示
import datetime as dt

today = dt.date.today()
print(today)  # 例: 2026-04-03

解説: エイリアスは慣習が重要。import numpy as np や import pandas as pd は 世界中のPythonエンジニアが使う共通の書き方なので、これに合わせておくと 他の人のコードも読みやすくなる。

import random

# 1. サイコロ（1〜6のランダムな整数）
dice = random.randint(1, 6)
print(f"サイコロ: {dice}")  # 例: サイコロ: 4

# 2. じゃんけんの手をランダムに選ぶ
hands = ["グー", "チョキ", "パー"]
hand = random.choice(hands)
print(f"選んだ手: {hand}")  # 例: 選んだ手: チョキ

# 3. リストをランダムに並び替える
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(numbers)
print(numbers)  # 例: [3, 1, 5, 2, 4]

解説: shuffle() は元のリストを直接変更する（破壊的操作）。並び替えた新しいリストが欲しい場合は random.sample(リスト, len(リスト)) を使うと元を保持できる。

import os

# 1. 現在の作業ディレクトリ
cwd = os.getcwd()
print(cwd)  # 例: /Users/taiki/Documents

# 2. 環境変数 PATH を取得
path = os.environ.get("PATH", "未設定")
print(path)  # 例: /usr/local/bin:/usr/bin:...

# 3. パスからファイル名部分を取り出す
full_path = "Python勉強/データ構造_演習問題集.md"
filename = os.path.basename(full_path)
print(filename)  # データ構造_演習問題集.md

解説: os.environ は辞書のように使えるが、存在しないキーにアクセスするとエラーになる。 os.environ.get("KEY", デフォルト値) を使うと安全に取得できる（辞書の .get() と同じ考え方）。

os.path はパス文字列を操作するサブモジュール。 os.path.dirname() でディレクトリ部分、os.path.join() でパスを結合、 os.path.exists() でファイルの存在確認など、ファイル操作全般で頻出。

from datetime import date, timedelta

# 1. 今日の日付を指定フォーマットで表示
today = date.today()
print(today.strftime("%Y年%m月%d日"))  # 2026年04月03日

# 2. 30日後の日付
future = today + timedelta(days=30)
print(future)  # 例: 2026-05-03

# 3. "2025-04-01" との差を計算
past = date.fromisoformat("2025-04-01")
diff = today - past
print(f"{diff.days}日前")  # 例: 367日前

解説: strftime() は日付を好きな形式の文字列に変換するメソッド（“string format time”の略）。 逆に文字列から日付に変換するのは strptime() または fromisoformat()。

timedelta は「時間の差」を表すオブジェクト。 日付の加減算に使い、timedelta(days=7) で1週間後、timedelta(hours=3) で3時間後なども計算できる。

myutils.py:

def greet(name):
    return f"こんにちは、{name}さん！"

def is_even(n):
    return n % 2 == 0

def clamp(value, min_val, max_val):
    return max(min_val, min(value, max_val))

動作確認（同じディレクトリで実行）:

import myutils

print(myutils.greet("田中"))        # こんにちは、田中さん！
print(myutils.is_even(4))           # True
print(myutils.is_even(7))           # False
print(myutils.clamp(150, 0, 100))   # 100
print(myutils.clamp(-5, 0, 100))    # 0
print(myutils.clamp(50, 0, 100))    # 50

解説: n % 2 == 0 は「nを2で割った余りが0」つまり偶数の条件。 == の比較式自体が True / False を返すので、if 文なしで直接 return できる。

clamp の max(min_val, min(value, max_val)) は慣れると読みやすい定番パターン。 min(value, max_val) で「max_val を超えないようにし」、 max(min_val, ...) で「min_val を下回らないようにする」。

myutils.py（完成版）:

def greet(name):
    return f"こんにちは、{name}さん！"

def is_even(n):
    return n % 2 == 0

def clamp(value, min_val, max_val):
    return max(min_val, min(value, max_val))

if __name__ == "__main__":
    # このファイルを直接実行したときだけ動く
    print(greet("テスト"))       # こんにちは、テストさん！
    print(is_even(10))           # True
    print(clamp(200, 0, 100))    # 100
    print("テスト完了！")

解説: if __name__ == "__main__": はPythonのほぼすべてのスクリプトで使われる定番パターン。 「このファイルが『主役』として直接実行されたときだけ実行する」という意味。

モジュールをライブラリとしてインポートする側にとっては、 テストコードや実行コードが意図せず走らないようにするための大事な仕組み。

mypackage/__init__.py:

# 空でもOK（または以下のようにまとめてインポートしておく）
from mypackage.greetings import greet
from mypackage.math_utils import square

mypackage/greetings.py:

def greet(name):
    return f"こんにちは、{name}さん！"

mypackage/math_utils.py:

def square(n):
    return n ** 2

main.py（パターン1: モジュール名を使う）:

from mypackage.greetings import greet
from mypackage.math_utils import square

print(greet("田中"))   # こんにちは、田中さん！
print(square(5))       # 25

main.py（パターン2: init.py にまとめた場合）:

from mypackage import greet, square

print(greet("鈴木"))   # こんにちは、鈴木さん！
print(square(9))       # 81

解説: __init__.py はパッケージの「入口」の役割を持つ。 空のままでも動くが、よく使う関数をここに import しておくと 使う側がシンプルに書けるようになる。

実際のライブラリ（例: requests）でも from requests import get のように 書けるのは、requests の __init__.py に get がインポートされているから。

# 1. requests をインストール（ターミナルで実行）
pip install requests

# 3. インストール済みライブラリの一覧確認
pip list

2. コードの説明:

import requests

# GitHub の API に GET リクエストを送る
response = requests.get("https://api.github.com")

# HTTPステータスコードを表示（200 なら成功）
print(response.status_code)  # 200

# レスポンスの JSON を Python の辞書として表示
print(response.json())
# 例: {'current_user_url': 'https://api.github.com/user', ...}

解説: 標準ライブラリとサードパーティライブラリの違い:

種類	例	インストール
標準ライブラリ	math, os, datetime	不要（Python に同梱）
サードパーティ	requests, numpy, pandas	pip install が必要

よく使われるサードパーティライブラリ:

• requests → HTTP通信・API呼び出し
• numpy → 数値計算・配列操作
• pandas → データ分析・表データ処理
• matplotlib → グラフ描画
• flask / fastapi → Webアプリ開発

calculator/basic.py:

def _validate(a, b):
    """内部用バリデーション関数（外部から直接呼ばない）"""
    if not (isinstance(a, (int, float)) and isinstance(b, (int, float))):
        raise TypeError("数値を入力してください")

def add(a, b):
    _validate(a, b)
    return a + b

def subtract(a, b):
    _validate(a, b)
    return a - b

calculator/advanced.py:

def multiply(a, b):
    return a * b

def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise ValueError("0では割れません")
    return a / b

calculator/__init__.py:

# add と subtract だけを公開する
from calculator.basic import add, subtract

# advanced.py の機能はここに書かないので外部から直接は使えない

main.py:

from calculator import add, subtract

print(add(3, 5))       # 8
print(subtract(10, 4)) # 6

# これはエラーになる（公開していないので）
# from calculator import multiply  # ImportError

解説: _ で始まる名前は「このモジュールの内部実装」を示す慣習。 from calculator import * のようなワイルドカードインポートでも _validate は含まれない（Pythonが自動で除外する）。

パッケージの設計では「何を公開して何を隠すか」を意識することが重要で、 __init__.py はそのコントロールポイントとして機能する。