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Pythonにおけるモジュールの活用

Pythonには標準ライブラリと呼ばれるものが搭載されています。

標準ライブラリを使うことでPythonの機能を大幅に拡張することができます。

テキスト処理やネットワーク処理、数値計算など、便利で強力な機能を備えたライブラリがたくさん用意されています。

Webアプリケーションなどを作るときに利用する処理の多くが、標準ライブラリにすでに入っています。

Pythonを使えば、基本的な処理を実行する関数をゼロから作る必要はありません。

また、インターネットを探し回ってライブラリをインストールする必要もないのです。

Pythonをインストールするだけでこのような機能が利用できるため、Pythonはバッテリ附属（Battery Included）言語と呼ばれることもあります。

モジュールのインポート

モジュールを利用して、Pythonの機能を拡張するにはimport文を使ってモジュールをインポートします。

インポートには２つの種類があります。

モジュール名を指定してモジュールをインポートする方法と、from文を使ってモジュールの一部をインポートする方法があります。

モジュールインポートの例

　import re

from urllib import urlopen

モジュールのインポートは、プログラムのほとんどすべての場所で実行できます。

関数やif文などのブロックでもモジュールのインポートを実行できます。

インポートしたモジュールは、変数や関数と同じようにオブジェクトとして扱われます。

変数や関数と同様に、モジュールを利用する前にインポートしておく必要があります。

また、関数内部のように、特別な名前空間を持っている場所でインポートしたモジュールは、その名前空間の内部でしか利用できません。

モジュールの作成

Pythonのようなプログラミング言語を使うとき、プログラムを事前にファイルに書いておくことがあります。

プログラムを書いたファイルを指定してPythonを実行することで、何度もプログラムを実行できます。

プログラムを書いたファイルをスクリプトファイルと呼ぶことがあります。

Pythonではスクリプトファイルがモジュールとして扱われます。

モジュールを作って関数などを利用したいときには、スクリプトファイルを作ればよいのです。

スクリプトファイルのファイル名がそのままモジュール名になります。

たとえば、a_module.pyというファイルにsome_func()という関数を定義したとします。

外部からは、以下のように利用できます。

　import a_module ＃モジュールをインポートする場合

　a_module.some_func ()

from a_module import some_func ＃関数だけをインポートする場合

　some_func ()

モジュールをインポートすると、Pythonはスクリプトファイルを先頭から読み込んで書かれているプログラムを実行します。

スクリプトファイルを読み込む過程で、定義されている関数などをモジュールの「持ち物」として登録します。

関数だけでなく、変数などもモジュールの持ち物として登録されます。

インデントの一番浅いところをトップレベルのブロックと呼びます。

トップレベルのブロックに記述されているプログラムは、モジュールをインポートする過程で必ず実行されます。

モジュールの初期化用のコードは、トップレベルに記述します。

Pythonは非常に強力で柔軟性のあるプログラミング言語であり、特にモジュールの利用がその利便性をさらに高めています。Pythonには多種多様な「標準ライブラリ」があらかじめ搭載されており、ユーザーはこれを活用することでプログラムの機能を簡単に拡張することが可能です。標準ライブラリにはテキスト処理やファイル操作、ネットワーク通信、データベースアクセス、数値計算など、さまざまな目的に応じた便利な機能が備わっています。これにより、たとえばWebアプリケーションを構築する際や、データ分析を行う際などに必要な機能をゼロから実装する手間を省けるのです。Pythonはこうした豊富な機能を提供しているため、「バッテリ附属（Battery Included）」の言語と称されることもあります。ユーザーはPythonをインストールするだけで、これらのライブラリをすぐに利用でき、インターネットで新たなライブラリを探したりインストールしたりする必要がほとんどありません。これはPythonの学習者や初心者にとっても非常に有益で、シンプルにコードを書き始めることができる大きな理由の一つです。また、Pythonのモジュールは、使いたいときにimport文を用いるだけでプログラムに追加できる仕組みになっています。このimport文を使うことで、必要なモジュールを指定してインポートすることができ、コードの記述量が減り、保守性や可読性も向上します。モジュールのインポートには大きく分けて2つの方法があり、まず一つ目はモジュール名を直接指定してインポートする方法です。この方法では、import モジュール名の形式でモジュールをインポートし、プログラム内でそのモジュールに含まれる関数やクラス、変数を利用することができます。もう一つはfrom文を使ってモジュールの一部だけをインポートする方法です。from モジュール名 import オブジェクト名の形式で、特定のオブジェクトのみを呼び出すことで、名前空間の管理がしやすくなり、コードの見通しが良くなる場合もあります。たとえば正規表現を扱うreモジュールをインポートするにはimport reと記述し、urllibモジュールの中のurlopen関数だけをインポートする場合はfrom urllib import urlopenと記述します。これにより、必要な機能だけを効率的に利用することが可能です。Pythonのモジュールのインポートは、基本的にプログラムのどの場所でも実行可能です。通常はコードの冒頭でまとめてインポートしますが、必要に応じて関数内や条件分岐のブロック内でインポートすることもできます。インポートされたモジュールはオブジェクトとして扱われるため、変数や関数と同じように操作することができ、プログラム中で再利用することも可能です。モジュールはプログラムが利用する変数や関数と同様、使用する前にインポートしておく必要があります。たとえば関数の内部や特別な名前空間を持つブロック内でインポートしたモジュールは、その範囲内でのみ有効となり、他の場所では利用できないという制約もあります。これにより、意図しないモジュールの影響を受けることなく、必要な場所でのみモジュールの機能を使用することができます。また、Pythonでは独自のモジュールを作成することも可能です。Pythonプログラムは通常、スクリプトファイルとして保存されますが、このスクリプトファイルはモジュールとしても機能します。スクリプトファイルは単なるPythonコードが書かれたファイルであり、そのファイルを指定してPythonを実行すれば、いつでも同じプログラムを再利用することができます。たとえば、a_module.pyというスクリプトファイルにsome_func()という関数を定義した場合、外部からその関数を利用するためにimport a_moduleと記述することで、a_module.some_func()と呼び出すことができます。また、from a_module import some_funcと記述すれば、関数のみをインポートしてsome_func()と直接呼び出せるようになります。このようにして、プログラムの再利用性やメンテナンス性が向上し、コードの重複を減らすことができます。モジュールをインポートすると、Pythonはそのスクリプトファイルを先頭から読み込み、書かれているプログラムを実行します。その過程で定義されている関数や変数、クラスなどがモジュールの「持ち物」として登録され、プログラム全体で利用可能になります。モジュールの初期化用のコードは通常、トップレベルのブロックに記述し、モジュールがインポートされた際に必ず実行されるようにします。