1. Python剰余演算(あまり)の基礎知識
剰余演算とは何か
剰余演算とは、2つの数値を割り算したときに余りを求める演算のことです。Pythonにおいては、剰余演算子「%」を用いて剰余演算を行うことができます。
剰余演算の基本的な使い方
剰余演算子「%」は、以下のように使います。
x % yxをyで割った余りを返します。例えば、以下のような剰余演算を行った場合、
7 % 3結果は1になります。7を3で割った余りは1だからです。
剰余演算を使った計算の例
剰余演算を使って、ある数が偶数か奇数かを判定することができます。例えば、以下のように剰余演算を使って、任意の数が偶数か奇数かを判定する関数を作ることができます。
def even_or_odd(num):
if num % 2 == 0:
print(num, "は偶数です")
else:
print(num, "は奇数です")この関数を実行すると、以下のような結果が得られます。
>>> even_or_odd(5)
5 は奇数です
>>> even_or_odd(10)
10 は偶数です2. Pythonでの剰余演算の使い方
剰余演算子「%」を使った剰余演算の方法
剰余演算子「%」を用いた剰余演算の使い方は、先程説明した通りです。以下は、剰余演算を使った計算の例です。
# 5を2で割った余りを求める
x = 5 % 2
print(x) # 1が表示されるdivmod関数を使った剰余演算の方法
divmod関数を使うことで、剰余演算の商と余りを同時に取得することができます。以下は、divmod関数を使った計算の例です。
# 7を3で割った商と余りを求める
x, y = divmod(7, 3)
print(x) # 2が表示される
print(y) # 1が表示されるmathモジュールの剰余演算関数を使った方法
Pythonには、mathモジュールに「fmod」という剰余演算関数が用意されています。fmod関数は、割られる数が小数点数の場合に正しい余りを返すことができます。以下は、fmod関数を使った計算の例です。
import math
# 7.5を2.5で割った余りを求める
x = math.fmod(7.5, 2.5)
print(x) # 0.0が表示される3. Python剰余演算(あまり)の実践例
剰余演算を使ったFizzBuzz問題の解法
FizzBuzz問題は、1から100までの数字を順番に出力し、3で割り切れる場合はFizz、5で割り切れる場合はBuzz、3と5で割り切れる場合はFizzBuzzと出力する問題です。以下は、剰余演算を使ったFizzBuzz問題の解法です。
for i in range(1, 101):
if i % 15 == 0:
print("FizzBuzz")
elif i % 3 == 0:
print("Fizz")
elif i % 5 == 0:
print("Buzz")
else:
print(i)このコードを実行すると、1から100までの数字をFizzBuzz問題のルールに従って出力することができます。
剰余演算を使った日付計算の例
Pythonのdatetimeモジュールを使って、日付計算を行うことができます。以下は、datetimeモジュールを使って、ある日付から任意の日数後の日付を求める計算の例です。
import datetime
# 2022年3月1日から100日後の日付を求める
d = datetime.date(2022, 3, 1)
delta = datetime.timedelta(days=100)
new_d = d + delta
print(new_d) # 2022-06-09が表示される剰余演算を使ったデータ処理の例
剰余演算を使うことで、大量のデータを均等に分割することができます。以下は、リストを均等に分割する関数の例です。
def split_list(lst, n):
"""
リストをn個のサブリストに均等に分割
"""
division = len(lst) / n
return [lst[int(round(division * i)): int(round(division * (i + 1)))] for i in range(n)]この関数を使って、以下のようにリストを均等に分割することができます。
lst = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
result = split_list(lst, 3)
print(result) # [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7], [8, 9, 10]]4. Python剰余演算(あまり)の注意点と応用例
浮動小数点数と剰余演算の関係
Pythonにおいて、浮動小数点数と剰余演算を組み合わせた場合に、期待通りの結果が得られないことがあります。以下は、浮動小数点数と剰余演算を組み合わせた場合の例です。
x = 0.1
y = 0.2
z = x + y
print(z) # 0.30000000000000004が表示される
a = z % 0.1
print(a) # 0.09999999999999995が表示されるこのように、浮動小数点数と剰余演算を組み合わせた場合、正確な計算結果が得られないことがあるため、注意が必要です。
負の数と剰余演算の扱い方
Pythonにおいて、剰余演算を負の数に対して行った場合の結果は、数学的な定義とは異なることがあります。以下は、Pythonにおける負の数と剰余演算の扱い方の例です。
x = -13
y = 5
z = x % y
print(z) # 2が表示される数学的な定義に従う場合、xをyで割った余りは-3になるはずですが、Pythonでは2が返されています。
剰余演算を使ったデータ分析の例
剰余演算を使って、データを均等に分割することで、大規模なデータセットを効率的に処理することができます。以下は、剰余演算を使って、あるデータセットから任意の部分集合を抽出する方法の例です。
import pandas as pd
# データセットの読み込み
df = pd.read_csv('data.csv')
# データセットの行数と割る数を設定
n = 10
# データをn個のサブデータフレームに均等に分割
for i in range(n):
sub_df = df[df.index % n == i]
print("subset", i+1, ":", len(sub_df))このコードを実行すると、データセットが10個のサブデータフレームに均等に分割され、それぞれのサブデータフレームの行数が表示されます。
以上が、Pythonの剰余演算(あまり)の基本的な使い方や実践例、注意点、応用例についての解説です。剰余演算を使うことで、さまざまなデータ処理や計算を行うことができるため、上記の例を参考に、自身のプログラムに取り入れてみると良いでしょう。
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