【Python初心者】ブール型・比較演算子・論理演算子【リスキリング】

 

　そんな方が，ブール型・比較演算子・論理演算子を理解して，if文，while文， for文などの制御構文の学習に進むための記事です．
 

本記事の内容

 

　これまでの記事で，整数，浮動小数点数，文字列，リスト，タプル，辞書，集合と，Pythonであらかじめ準備された組み込みデータ型（組み込みクラス）を学んできました．その中で，算術演算子（+, – など）や代入演算子（=, += など）を扱ってきました．本記事では，比較演算子，論理演算子について解説します．比較演算子は，ある条件の大小を比較する演算子です．論理演算子は，複数の条件を組み合わせる演算子です．比較演算や論理演算では，ブールというデータ型を使用して評価することが多いです．まずは，このブールについて学び，比較演算と論理演算で使ってみましょう．これまでの記事と同様に，コードを打ちながら学んで行きましょう．余力のある方は，部分的にコードを変更して実験してみましょう．
 

 

　これまで，Pythonであらかじめ準備された組み込みデータ型（組み込みクラス）を学んできました（表１）．ブールの値は，「True」と「False」の２つのみです．各々「真」，「偽」を意味します．一般的な使い方は，値の比較などの条件が，「真」ー条件が成立するかー，または，「偽」ー成立しないかーの評価です．
 

表１. Pythonデータ型

型（クラス）	ミュータブル	シーケンス型
整数（int）	×	×
浮動小数点数（float）	×	×
複素数（complex）	×	×
文字列（str）	×	◯
ブール（bool）	×	×
リスト（list）	○	○
タプル（tuple）	×	○
辞書（dict）	○	×
集合（set）	○	×

 

 

　後述する比較を用いて，ブールがどのように表示されるかをみてみましょう．

1 < 10　# 1が10未満かどうかを評価

 

1 > 10　# 1が10より大きいかどうかを評価

 

このように条件に対して，TrueまたはFlaseと出力されます．
 

 

　Pythonは，何をTrue，Falseと見なしているのでしょうか？表２のような値は，すべてFalseと評価されます．
 

表２．Falseとなる値

	値
ブール値	False
値の非存在	None
浮動小数点のゼロ	0.0
空文字列	''
空リスト	[]
空タプル	()
空辞書	{}
空集合	set()

 

 

　type()関数を使って確認します．「bool」と表示されるか確認してみましょう．

type(True)

 

type(False)

 

 

　変換という語弊があるかも知れませんが，bool()関数を使ってデータ型を変換できます．表２で示した値はFalseと出力されます．
 

bool(0)

 

bool([])

 

bool(['砂糖', '塩', '酢', '醤油', '味噌'])

 

int(True)

 

int(False)

 

float(True)

 

float(False)

 

complex(True)

 

complex(False)

 

　では，比較演算子，論理演算子を使用して，ブール型がいかに役立つかを見ていきましょう！
 

 

　比較演算子は，ある条件の大小を比較する演算子です（表３）．Pythonでの比較演算子は表３の通り，小中学校で習ったものとほとんど同じ形式です．演算例のようにコードを入力して，実行するとTrueかFalseのブール値が返ってきます－正しければTrueが，誤りであればFalseが返ってきます．
 

表３．比較演算子

演算	比較演算子
より小さい・未満（小なり, 左不等号）	<
以下（小なりイコール）	<=
より大きい（大なり, 右不等号）	>
以上（大なりイコール）	>=
等しい（イコールイコール）	==
等しくない（ノットイコール）	!=

　比較の条件の真偽を評価してみましょう．代表的な比較条件は数値なので， 数値を例に練習してみましょう．算術演算子を含む式や，変数に代入しても演算できます．
 

 

1 < 10

 

10 < 1

 

 

10 <= 10

 

10 <= 1

 

 

10 > 1

 

1 > 10

 

 

10 >= 10

 

1 >= 10

 

 

10 == 10

 

1 == 10

 

 

1 != 10

 

10 != 10

 

 

算術演算子を含む式や，変数を含む式

H = 1
He = 2
H < He

 

 

文字列の比較

　文字列についても比較演算子を使えますが，大小関係は文字コード （unicode）の番号で行われます．

"水素" < "ヘリウム"

 

"H" < "He"

 

　あくまでPython内で決められた定義や演算をもとに真偽が評価されます．
 

 

　論理演算子は，複数の条件を組み合わせて，条件を評価する演算子です（表４）．ブール演算子とも呼ばれます．後述のように，論理演算子は，算術演算子や比較演算子よりも優先順位が低いため，論理演算子を挟む条件部分が先に計算され，その後論理演算が行われます．
　論理演算の法則として，分配法則やド・モルガンの法則を高校数学で習ったと思います．．．論理演算の用途としては，「ある条件を満たすならAを，そうでないならBを実行する」などのプログラムの記述です．
 

表４．論理演算子

演算	論理演算子
論理積	and
論理和	or
否定	not

 

　論理条件の真偽を評価してみましょう．代表的な論理演算の条件は数値なので， 数値を例に（xに3.14を代入した変数を用いて）練習してみましょう．

 

x = 3.14

 

 

表５．論理積の組み合わせと結果

条件A	論理演算子	条件B	結果
True	and	True	True
True	and	False	False
False	and	True	False
False	and	False	False

 

 

x > 3.05 and x <=3.14 
# xが1より大きく，かつ，yが3.14以下
# 条件は共にTrue

 

x >= 3.05 and x < 3.14
# xが3.05以上，かつ，yが3.14未満
# x >= 3.05がTrueで，y < 3.14がFalse

 

 

変数が一つの場合，論理積を使用することなく条件を連結できる．

3.05 < x <= 3.14 
# x > 3.05 and x <=3.14と同じ．

 

 

表６．論理和の組み合わせと結果

条件A	論理演算子	条件B	結果
True	or	True	True
True	or	False	True
False	or	True	True
False	or	False	False

 

 

x >= 3.05 or x < 3.14 
# xが3.05以上，または，yが3.14未満
# x >= 3.05がTrueで，y < 3.14がFalse

 

x == 3.05 or x < 3.14  
# xが3.05，または，yが3.14未満
# 条件は共にFalse

 

 

x = 3.14
not x >= 3.05 and x < 3.14
# xが3.05以上ではない（xが3.05未満），かつ，yが3.14未満
# not x >= 3.05がFalseで，y < 3.14がFalse

 

x >= 3.05 and not x < 3.14
# xが3.05以上，かつ，yが3.14より小さくない（xが3.14以上）
# x >= 3.05がTrueで，y < 3.14がTrue

 

 

not(not x > 3.05 or x < 3.14)   # ド・モルガンの法則

 

 

演算子の優先順位

　比較演算子．論理演算子を学び，さらに数値（整数，浮動小数点数，複素数）の記事で算術演算子も解説しましたね．
　ここで改めて，計算の優先順位を整理しましょう．数値の記事でも解説したように，結局のところ，実行したい計算の順番に合わせて丸括弧（）を括れば正しく計算されます．

 

ブール型と，比較演算子・論理演算子について，基本を学べましたでしょうか？
次は「制御構文」について学びましょう！

最後まで読んでくださり，ありがとうございます☺️