Python | モジュールと import

Python
2022.02.06
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初心者向けに「なぜモジュールを使うのか」「どう使うのか」「自分で作るには？」を、実際に動かせる例と練習問題（解答付き）でしっかり説明します。コードはそのまま Python に貼って試せます。

1) モジュールって何？なぜ使うの？

モジュール = 関数・変数・クラスなどをまとめたファイル（.py）

  • 目的：同じ処理を何度も書かない、コードを整理する、他人が作った便利な機能を使うため。
  • 例：math（数学関数）、random（乱数）などは最初から使える「標準モジュール」です。

メリット

  • 再利用できる（何度も同じ処理を書かない）
  • 見通しがよくなる（機能ごとにファイルに分ける）
  • 他人や標準ライブラリの便利な機能を取り込める

2) 基本の import の書き方（で実行してみよう）

例 1 — モジュール全体をインポート

import math
print(math.sqrt(9))      # 3.0
print(math.pi)           # 3.141592653589793
Python

ポイント：math.sqrt のように「モジュール名.関数名」で呼び出す。

例 2 — モジュールから特定の名前だけ取り込む

from math import sqrt, pi
print(sqrt(16))          # 4.0
print(pi)                # 3.1415...
Python

ポイント：math. を書かなくて良いので短く書ける。

例 3 — 別名（エイリアス）を付ける

import math as m
print(m.sqrt(25))        # 5.0
Python

ポイント：長いモジュール名を短くしたいときに便利（import numpy as np のように頻出）。

例 4 — 全部取り込む（注意）

from math import *
print(sin(0.5))
Python

注意：名前が増えて、どのモジュールのものか分かりにくくなるため大規模コードでは推奨されません。

3) 自分でモジュール（ファイル）を作る方法

  1. ファイル mymath.py を作る：
# mymath.py
def add(a, b):
    return a + b

def factorial(n):
    if n <= 1:
        return 1
    return n * factorial(n-1)
Python
  1. 別ファイルで使う：
# main.py
import mymath

print(mymath.add(3, 4))         # 7
print(mymath.factorial(5))      # 120
Python

ヒント：mymath.py と main.py は同じフォルダに置くと簡単に import できます。

4) 実践：__name__ == "__main__" の意味（モジュールをテストするときに便利）

mymath.py に次を追加してみると：

# mymath.py
def add(a, b):
    return a + b

if __name__ == "__main__":
    # このブロックは「直接このファイルを実行したときだけ」動く
    print("テスト:", add(2, 3))
Python
  • python mymath.py と直接実行すると "テスト: 5" が出る。
  • import mymath するとこのテスト部分は実行されない（モジュールとして安全に使える）。

5) モジュール検索パス（エラーのよくある原因）

  • Python は import 時に現在のフォルダ → 標準ライブラリ → サイトパッケージ等の順で検索します。
  • よくある失敗：
    • ファイル名が標準モジュール名と被っている（例：自分のファイル名を math.py にしてしまうと本物の math が使えなくなる）。
    • ファイルが別フォルダにあって ImportError が出る（同じディレクトリか PYTHONPATH を確認）。

6) 標準モジュール vs 外部ライブラリ（ざっくり）

  • 標準モジュール：Pythonに最初から入っている（例：math, random, json）。すぐ使える。
  • 外部ライブラリ：必要があれば pip install ライブラリ名 で追加して使う（例：numpy, requests）。
    （pip の使い方は後で追加説明できます）

7) 例題（ステップで動かせる）と解説

例題 A（簡単） — random を使ってサイコロを振る

import random

def roll_dice():
    return random.randint(1, 6)

print(roll_dice())
Python

説明：random.randint(1,6) は 1〜6 の整数を出す関数。サイコロのシミュレーションに便利。

例題 B（中級） — datetime で今の年月日を表示

from datetime import datetime

now = datetime.now()
print(now.year, now.month, now.day)
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))  # 例: 2025-11-04 19:00:00
Python

説明：datetime は日付や時間の処理に便利な標準モジュール。

例題 C（やや応用） — 自分のモジュール textutils.py を作って使う

textutils.py：

# textutils.py
def shout(s):
    return s.upper() + "!"

def repeat(s, n=2):
    return (s + " ") * n
Python

main.py：

from textutils import shout, repeat

print(shout("hello"))
print(repeat("hi", 3))
Python

説明：関数ごとに分けて整理することで、必要な機能だけ取り出して使えます。

8) 練習問題（回答付き）

初級

Q1. math モジュールを使って 2 の平方根を出力するコードを書きなさい。
解答

import math
print(math.sqrt(2))
Python

中級

Q2. random モジュールを使って 0〜1 の小数を 5 個生成する関数 five_random() を作りなさい（標準出力でそれぞれ表示）。
解答

import random

def five_random():
    for _ in range(5):
        print(random.random())

five_random()
Python

説明：random.random() は 0 以上 1 未満の浮動小数点を返す。

上級

Q3. mylib.py に is_prime(n)（素数判定）を実装して、それを別ファイルから呼び出して 2〜50 の素数を表示するプログラムを書きなさい。
解答（mylib.py）

# mylib.py
def is_prime(n):
    if n < 2:
        return False
    i = 2
    while i * i <= n:
        if n % i == 0:
            return False
        i += 1
    return True
Python

解答（main.py）

import mylib

for n in range(2, 51):
    if mylib.is_prime(n):
        print(n)
Python

説明：自作モジュール mylib を別ファイルから import して利用している。

9) よくあるエラーと対処法

  • ModuleNotFoundError: No module named 'xxx'
    → ファイル名やフォルダ位置を確認。外部ライブラリなら pip install xxx が必要。
  • 名前が被る（例：自分の random.py が標準 random を邪魔する）
    → 自分のファイル名を変更する。
  • from module import name で name が見つからない
    → モジュール内でその名前が定義されているかを確認。

10) ちょっとしたコツ

  • 最初は import モジュール でモジュール名を付けて使う（どのモジュールの関数か明確になる）。
  • 便利な機能を見つけたら標準ライブラリを調べてみる（json, os, pathlib, itertools など）。
  • 自分用のヘルパー関数は小さなモジュールにまとめて保管しておくと再利用しやすい。
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