【入門編】「BMI計算プログラム」で、Pythonのデータ型の理解を深める

はじめに

Pythonの基礎で学んだ「データ型」について、もう少し掘り下げてみましょう。

よく考えれば、これまではデータ型ってあまり意識していなかったと思います。
※というより、あえて具体的な説明を省略していました、、、

ではなぜ、具体的な説明がなく、よく知らなくても大丈夫だったのでしょうか？
今回は、Pythonにおける「データ型」のルールについて学びます。

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2021.09.21

Pythonプログラミングにおけるデータ型の扱い

まず、大前提としてPythonではプログラマーが明示的にデータ型を指定しない場合、Pythonが最適と判断したデータ型が自動的に設定されます。
※プログラミング言語によっては、変数を定義するときにデータ型の指定を必須とするがあります。

これは便利な反面、プログラマーが意図しないデータ型が勝手に設定されてしまう危険性もあります。
ここで、Pythonでデータ型を表示する「type関数」を使用しながら、例を見てみましょう。

「i」はint型（整数）、「j」はfloat型（浮動小数点）が自動設定されました。
「i + j」（1 + 1.0）を「k」に代入する時、「k」はfloat型（浮動小数点）として「2.0」を代入されました。

ここで、list型（配列）として「L」を作成します。
※list型は、プログラマーが[ ]によって明示的に指定しています。

さて、「L」から（先頭を0番目として数えて）2番目の要素を取得したくなりました。
ちょうど、「k」には”2″が設定されているので、これを使用したところエラーとなってしまいました・・・

みなさんは、もうその原因にお気付きかもしれません。
そうです、配列のインデックス（要素の番号）に指定するときにfloat型を指定したことが原因です。
※エラーメッセージにも、「list indices must be integers or slices, not float」（配列のインデックスは整数またはスライスである必要があります、浮動小数点ではありません）と書いてありました。

もし、「k」を使用したい場合は整数にキャスト（データ型を変換）する必要があります。

もちろん、こんな数行のプログラムでデータ型をミスする方が難しいかもしれません。
しかし、何千行、または処理が複雑化するとデータ型の違いで「エラーの発生」や「意図しない処理」が起こる可能性があります。
※「意図しない処理」の代表例に、「条件判定で数字（int型、float型）と文字（str型）を比較して、不一致と判定される」があります。

データ型はPythonが自動設定しますが、プログラマー自身も「どのデータ型が設定されているか」を把握するようにしましょう。

データ型をキャストする方法

代表的なキャスト方法と注意点は次の通りです。

「BMI計算プログラム」の全体像

今回も、プログラムの全体を眺めるところから始めましょう。
学習のためとはいえ、無理矢理に関数を作った感が出てますね・・・

######################
#  [関数①] 　　　　　　#
#    身長と体重を入力   #
######################
def inputData():
    hight  = float(input("身長は ？ cmですか・・・"))
    weight = float(input("体重は ？ kgですか・・・"))
    
    return hight, weight

###################
#  [関数②] 　　　　#
#   　BMIの計算    #
###################
def calcBMI(hight, weight):
    bmi = weight / (hight /100) ** 2
    print(f"BMIは、{str(round(bmi, 2))}です")
    
    return bmi

######################
#  [関数③] 　　　　    #
#   　体型状態の判定    #
######################
def judgement(bmi):
    if bmi < 18.5:
        judge = "痩せ型"
    elif  bmi >= 18.5 and  bmi < 25:
        judge = "標準"
    elif bmi >= 25:
        judge = "肥満"

    print(f"あなたは、「{judge}」です")

###################
#  メイン処理　　　　#
###################
# [関数①]身長と体重を入力
hight, weight = inputData()

# [関数②]BMIの計算
bmi = calcBMI(hight, weight)

# [関数③]体型状態の判定
judgement(bmi)

プログラムの注目ポイント

入力データのキャスト（str型 -> float型）

利用者に入力を求める「input関数」は入力結果をstr型で返します。
そのため、後続の四則演算で使用するために、float型に変換する必要があります。

float型への変換は「float()」で行うため、次のように記述します。

hight  = float(input("身長は ？ cmですか・・・"))

出力データの四捨五入とキャスト（float型 -> str型）

BMIの計算はfloat型を使用して行います。
そのため、BMIの計算結果「bmi」も当然のごとくfloat型になります。

「bmi」を文章中に組み込んで画面出力するためにはstr型に変換する必要があります。
もう１つ工夫として、「round関数」を利用して小数点以下の表示桁数を指定します。

「round関数」は、第１引数に数値、第２引数に小数点以下の表示桁数することで、表示外の桁で四捨五入します。
例では、第２引数を”2″で指定しているので、小数点以下の3桁目を四捨五入します。

print(f"BMIは、{str(round(bmi, 2))}です")

関数の返り値（tuple型）の受け取り方

関数の「return」に複数の変数が設定されている場合、返り値はtuple型となります。
そのため、「hight」と「weight」を受け取る場合は次のように記載できます。

userInput = inputData()

hight  = userInput[0]
weight = userInput[1]

しかし、Pythonのプログラムのルールとして、１行で記載することができます。

hight, weight = inputData()

最後に

データ型について、深く掘り下げましたがご理解いただけたでしょうか？
Pythonは、良くも悪くも「良い感じに」データ型を設定してくれます。

最初の頃、簡単なプログラムを書くときは、データ型をよく理解していなくてもPythonが良い感じに取り計らってくれます。
しかし、それに甘えて理解を疎かにすると、複雑なプログラムを作成するときにつまずく危険があります。

面倒かもしれませんが、この機会にプログラムで使用する変数の「データ型」をチェックするクセを付けてみてはいかがでしょうか？