TechAcademy（テックアカデミー） プログラミング Python Pythonで累積和の問題を解く方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】
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Pythonで累積和の問題を解く方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

初心者向けにPythonで累積和の問題を解く方法について現役エンジニアが解説しています。累積和とは配列の要素にそれまでの数値を累積して足していくものです。ある期間のアクセス数や売り上げデータ集計などに使います。PythonではNumpyのcumsum関数を使うと便利です。

テックアカデミーマガジンは受講者数No.1のプログラミングスクール「テックアカデミー」が運営。初心者向けにプロが解説した記事を公開中。現役エンジニアの方はこちらをご覧ください。 ※ アンケートモニター提供元：GMOリサーチ株式会社　調査期間：2021年8月12日～8月16日　 調査対象：2020年8月以降にプログラミングスクールを受講した18～80歳の男女1,000名　 調査手法：インターネット調査

Pythonで累積和の問題を解く方法について解説します。

そもそもPythonについてよく分からないという方は、Pythonとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。

 

なお本記事は、TechAcademyのオンラインブートキャンプPython講座の内容をもとに紹介しています。

 

田島悠介

今回は、Pythonに関する内容だね！

大石ゆかり

どういう内容でしょうか？

田島悠介

Pythonで累積和の問題を解く方法について詳しく説明していくね！

大石ゆかり

お願いします！

 

累積和とは

ある配列Aを仮定します。
「配列Aの第1項から第N項までの部分列の和」を第N項とする配列Bを累積和といいます。(よって累積和も配列です)

例えば、配列[a, b, c, …]の累積和は[a, a+b, a+b+c, …]です。

Pythonで累積和を求める方法

例えば、以下のような関数で累積和を計算できます。

def cumsum(xs):
  result = [xs[0]]
  for x in xs[1:]:
    result.append(result[-1] + x)
  return result

以下のように使用します。

cumsum([0, 1, 2, 3, 4, 5])

実行結果は以下の通りです。

[0, 1, 3, 6, 10, 15]

 

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Numpyのcumsum関数の使い方

数値計算ライブラリのNumpyにはcumsum関数が用意されていて、累積和の計算に利用できます。

実際に書いてみよう

import numpy
numpy.cumsum(numpy.array(xs))

実行結果は以下の通りです。

array([ 0,  1,  3,  6, 10, 15])

 

コラム

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橋本紘希

システムインテグレータ企業勤務のシステムエンジニア。

開発実績: Javaプログラムを用いた業務用Webアプリケーションや、基幹システム用バッチアプリケーションなどの設計構築試験。

 

大石ゆかり

内容分かりやすくて良かったです！

田島悠介

ゆかりちゃんも分からないことがあったら質問してね！

大石ゆかり

分かりました。ありがとうございます！

 

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今回は、Pythonで正規表現を使う方法について、テックアカデミーのメンター（現役エンジニア）が実際のコードを使用して初心者向けに解説します。 普段見慣れない文字を入力していますが、実際に書いてみて慣れていきましょう。 目次累積和とはPythonで累積和を求める方法Numpyのcumsum関数の使い方実際に書いてみよう監修してくれたメンター そもそもPythonについてよく分からないという方は、Pythonとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。   Pythonの正規表現とは 正規表現とは、文字列を1つのパターン化した文字列で表現する表記法です。 正規表現を使用して、文字列をパターン化した文字列に置き換えることで、文字列の検索や置換を行えます。 また、自然言語処理といったAI技術の基礎的な処理も行うことができます。   メタ文字 正規表現において、パターン化した文字列のことをメタ文字と言います。 ★は文字列を意味します。 メタ文字 説明 指定例 合致する . 任意の1文字 a.c abc, acc, aac ^ 行の先頭 ^abc abcdef $ 行の末尾 abc$ defabc * 0回以上の繰り返し ab* a, ab, abb, abbb + 1回以上の繰り返し ab+ ab, abb, abbb ? 0回または1回 ab? a, ab {m} m回の繰り返し a{3} aaa {m,n} m〜n回の繰り返し a{2, 4} aa, aaa, aaaa [★] ★のどれか1文字 [a-c] a, b, c ★|★ ★のどれか a|b a, b   特殊シーケンス よく利用される正規表現のパターンは、特殊シーケンスと呼ばれます。 特殊シーケンスは、（バックスラッシュ）を先頭に記載します。 特殊シーケンス 説明 同じ意味の正規表現 d 任意の数字 [0-9] D 任意の数字以外 [^0-9] s 任意の空白文字 [tnrfv] S 任意の空白文字以外 [^tnrfv] w 任意の英数字 [a-xA-Z0-9_] W 任意の英数字以外 [a-xA-Z0-9_] A 文字列の先頭 ^ Z 文字列の末尾  $   Pythonで正規表現を使う方法 Pythonではreモジュールを使って正規表現を扱います。 reモジュールをimportすることで正規表現を利用できます。 import re importを詳しく知りたい人は、Pythonでimportを使う方法について解説している記事もあわせてお読みください。   reモジュールには、以下のような関数があります。 match()：文字列の先頭から正規表現にマッチしている部分を返す fullmatch()：文字列全体が正規表現にマッチしているかを返す search()：文字列中で正規表現にマッチする最初の部分を返す findall()：文字列中で正規表現にマッチするすべての部分を文字列のリストで返す finditer()：文字列中で正規表現にマッチするすべての部分をイテレータとして返す sub()：文字列中で正規表現にマッチする部分を置換して返す subn()：文字列中で正規表現にマッチする部分を置換してタプル(置換後文字列, マッチした数)で返す split()：文字列を指定した正規表現で分割する それぞれの関数について、サンプルをもとに書き方を確認していきましょう。   match()関数の書き方 文字列の先頭から正規表現にマッチしている部分を返します。 結果はマッチした情報を取りまとめた「マッチオブジェクト」で返ります。 マッチオブジェクトからマッチした文字列を取り出す方法は、次の具体例でご紹介します。 マッチしない場合、Noneが返ります。 書き方のサンプル： # マッチする例 result = re.match(r'a.c', 'abcdefg') print(result) # マッチしない例(Noneが返る) result = re.match(r'a.c', 'Alphabet starts with abcdefg.') print(result) 解説： match関数で、文字列の先頭から正規表現「r’a.c’」にマッチしている部分を検索します。 マッチした場合の例では、マッチオブジェクトが返ります。 マッチオブジェクトの「span」はマッチした位置を表しています。 今回の場合、0～2文字目がマッチした位置になります(3文字目は含みません)。 実行結果： <re.Match object; span=(0, 3), match='abc'> None マッチオブジェクトの「match」はマッチした文字列を表しています。   fullmatch()関数の書き方 文字列全体が正規表現にマッチしているかを返します。 結果はマッチオブジェクトで返ります。 マッチしない場合、Noneが返ります。 書き方のサンプル： # マッチする例 result = re.fullmatch(r'a.c', 'abc') print(result) # マッチしない例(Noneが返る) result = re.fullmatch(r'a.c', 'abcde') print(result) 解説： fullmatch関数で、文字列全体が正規表現「r’a.c’」にマッチしているかを確認します。 マッチした場合の例では、マッチオブジェクトが返ります。 span、matchについてはmatch関数と同様ですので説明は省略します。 実行結果： <re.Match object; span=(0, 3), match='abc'> None search()関数の書き方 文字列中で正規表現にマッチする最初の部分を返します。 結果はマッチオブジェクトで返ります。 マッチしない場合、Noneが返ります。 書き方のサンプル： # マッチする例 result = re.search(r'a.c', 'Alphabet starts with abcdefg.') print(result) # マッチしない例(Noneが返る) result = re.search(r'a.c', 'Alphabet
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PHPでクリックされたボタンに応じて別の処理を実行する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

今回は、PHPでクリックされたボタンに応じて別の処理を実行する方法について、テックアカデミーのメンター（現役エンジニア）が実際のコードを使用して初心者向けに解説します。 PHPでクリックされたボタンに応じて別の処理を実装することで、ユーザーが押したボタンの種類によって、処理を変えることが可能です。 実務でも、ユーザーの操作に応じて、処理を変更しながら表示するため、ぜひ学習してみてください。   目次累積和とはPythonで累積和を求める方法Numpyのcumsum関数の使い方実際に書いてみよう監修してくれたメンター   そもそもPHPについてよく分からないという方は、PHPとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。   田島悠介 今回は、PHPに関する内容だね！ 大石ゆかり どういう内容でしょうか？ 田島悠介 PHPでクリックされたボタンに応じて、別の処理を実行する方法について詳しく説明していくね！ 大石ゆかり お願いします！   buttonとは Webサイトなどでよく見かけるボタンを作成するためには、HTMLの<button>タグを使用します。 <button>タグは、type属性を指定することで主に3種類の利用方法があります。 type=”submit” type=”reset” type=”button” type=”submit” クリックするとデータを送信します。 type=”reset” クリックするとフォームの内容などをリセットします。 type=”button” プログラムと組み合わせて様々な処理に利用します。 実際に書いてみよう！CSSでボタンを作る方法 も参考にしてみてください。   クリックされたボタンに応じて別の処理を実行する方法 ここでは、クリックされたボタンに応じて別の処理を実行する方法を解説します。 PHPサンプルコード <?php $result = ""; if (isset($_POST['add'])) { $result = "登録しました"; } echo $result; ?> HTMLサンプルコード <form action="index.php" method="post"> <button type="submit" name="add">登録</button> </form> 解説 PHP側のコードから解説します。 <?phpでは、PHPプログラムが開始することを意味します。 $result = “”;では、変数$resultに空文字を代入して初期化しています。 初期化することで、以前利用していた$resultの中に入っている別の値を再利用しないように、値を空にしておきます。 if (isset($_POST[‘add’])) {では、if文を利用した条件分岐で、「もし、登録ボタンを押された時」という条件を指定しています。 isset()関数は、()内に指定した値が入っている場合にtrueを返します。 ()内に、$_POST[‘add’]が指定されていることでHTML側でaddというname属性のボタンが押された場合、if文の処理も実行されます。 $result = “登録しました”;では、「もし、登録ボタンを押された時」変数$resultに「登録しました」を代入しています。 }では、if文を終了しています。 echo $result;では、変数$resultを表示しています。 ?>では、PHPを終了しています。 HTML側では次のような処理を行っています。 <form action=”index.php” method=”post”>では、index.phpというPHPファイルに、フォームを送信した際の内容をPOSTという形式で送信することを意味します。 <button type=”submit” name=”add”>登録</button>では、登録ボタンを用意して、クリックしたらsubmit属性を用いて送信します。 送信する際に、PHP側と連携するため、name属性でaddという属性値を指定しています。 </form>ではフォームの実装を終了します。   [PR] Pythonで挫折しない学習方法を動画で公開中実際に書いてみよう それでは、実際に<button>タグにname属性を設定し、PHPスクリプトでコントロールする例を見ていきましょう。 サンプルコードindex.php <?php
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Pythonで使える！便利な機械学習ライブラリまとめ

今回は、便利なPythonで使える機械学習ライブラリをまとめて解説します。 Pythonで様々なライブラリを使用する際、Anacondaというソフトウェアを利用してPythonの環境構築を行うことで、予め最低限必要なライブリを実行可能な状態にすることができます。   なお本記事は、TechAcademyのAIオンライン講座の内容をもとに作成しています。   NumPy  特徴 Pythonで数値計算を行う場合にもっとも有名なライブラリといえます。 このNumPyというライブラリは、SciPyというさらに高度な数値計算処理を行うことが出来るライブラリの元にもなっています。   便利な点 数値計算で特に配列に関する処理は、世界中でサンプルや解説が存在するため、学習する上でも非常に良いです。 NumPyの内部はC言語やFortranで実装されています。 これは、処理速度が高速であることを意味します。 Anacondaに標準搭載されています。   レベル感 Pythonの基礎文法を学習後で、Anaconda環境を用意していれば直ぐに利用することができます。   利用シーン ベクトルや行列等の多次元配列をPythonで実装したり、多次元配列を簡単に操作する必要がある大規模プログラムで利用できます。 NumPyよりも機能が豊富なSciPyがあるにもかかわらずNumPyを利用する理由としては、SciPyがNumPyを元に実装されていることや、配列操作に関しては、NumPyを利用したサンプルや解説が基本となっているため、配列に関してはNumPyを利用することで開発効率が上がります。 NumPy   pandas 特徴 重要なコードはCythonまたはC言語で実装されており、高速に動作します。 R言語のような処理をPythonで可能にします。R言語は統計を行う際に利用するプログラミング言語で、ベクトル処理、統計解析、グラフ表示を行うことができます。 pandasもR言語の様な処理が可能です。 また、CythonやC言語で実装されているため、非常に高速に動作します。   便利な点 pandasは、単体だけでなく、NumPyで作成されたデータを、WebエンジニアになじみのあるMySQLやPosgreSQLのようなSQL文を利用してそうだ可能です。 つまり、Webアプリケーションの実装と同様に、WHEREやGROUPを使用して慣れた方法でデータを扱うことが可能です。 Anacondaに標準搭載されています。   レベル感 Pythonでデータ分析を行う際に最初に利用するレベルのライブラリです。   利用シーン NumPyとSciPyで作成したデータをより分析したり簡易的なグラフにする際に利用します。 また、SQL文を操作するような慣れた処理でテーブル操作が可能となるため、統計分析する際もWebエンジニアであれば簡単に学習が可能です。 また、ビニングという金融システムにも利用される処理も行います。 ピニングとは、ある程度連続したいくつかの値をより少ない数の「ビン」にグループ化することです。 pandas   [PR] Pythonで挫折しない学習方法を動画で公開中SciPy 特徴 サイパイと呼びます。 NumPyには配列データ型とインデックス作成、並べ替え、再形成等が利用できました。 さらに高度な数値計算処理を行う場合は、SciPyを利用します。 そうはいっても、SciPyはNumPyを元に実装されています。   便利な点 SciPy は統計、最適化、積分、線形代数、フーリエ変換、信号処理、イメージ処理、遺伝的アルゴリズム、ODEソルバ、特殊関数等をPythonを使って簡単に利用することができます。 Anacondaに標準搭載されています。   レベル感 Pythonの基礎文法を学習後で、Anaconda環境を用意していれば直ぐに利用することができます。   利用シーン 「利用メソッド名：利用シーン」という並びで、具体的に利用シーンを代表的な一部メソッドだけ紹介します。 clusterメソッド：クラスタリング処理 integrateメソッド：積分処理 linalgメソッド：線形代数処理 maxentropyメソッド：エントロピー分布処理 ndimagemiscメソッド：画像処理 sparsemiscメソッド：疎行列処理 sparse.linalg：疎行列の線形代数 statsメソッド：統計処理 stsciメソッド：画像配列操作 scipy.weave：PythonにC言語やC++言語を組み込む処理 SciPy   matplotlib 特徴 データをグラフや画像データとして表示することが出来ます。 pandasの簡易表示よりも更に複雑な表示が可能です。   便利な点 公式ページでは出力グラフとその為のコード例がセットで説明されているので学習し易いです。 Anacondaに標準搭載されています。   レベル感 NumPyとSciPyでデータを作成後に使用します。   利用シーン NumPyとSciPyを利用して用意したデータを分かりやすいグラフなどで表示したい場合に使用します。 データを図表で表示させる場合はmatplotlibを利用することが一般的です。 matplotlib   コラム 実は私も！？独学で損する人の特徴 「スクールは高いから独学で成功する」という気持ちの方は多いと思います。 もちろんその方が金額は低く抑えられるでしょう。 ただ 独学には向き不向きがあり、実はスクールが向いている人も大勢います。 そんな方のために参考として、 テックアカデミー卒業生がスクールを選んだ理由 をご紹介します。
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JavaScriptで関数を使う方法【初心者向け】

JavaScriptの使い方を初心者向けに紹介した記事です。 今回は、JavaScriptで関数を使う方法にについて、テックアカデミーのメンター（現役エンジニア）が実際のコードを使用して初心者向けに解説します。 関数を使うことによって、プログラムが不必要に長くなることを防いだり、同じことを何度も記述する必要がなくなったりします。 それに伴ってプログラムの見通しがよくなり、より複雑なプログラムを書けるようにもなりますよ。 また、入門向けのJavaScriptを学習できるサイトも紹介しているので、合わせてご覧ください。 本記事では、テキストエディタのmiを使っていますが、JavaScriptの場合はWebブラウザとテキストエディタがあれば特別な開発環境がなくても開発できます。 目次累積和とはPythonで累積和を求める方法Numpyのcumsum関数の使い方実際に書いてみよう監修してくれたメンター そもそもJavaScriptについてよく分からないという方は、JavaScriptとは何なのかについて解説した記事を読むとさらに理解が深まります。 今回の記事の内容は動画でもご覧いただけます。 記事の最後にありますので、動画の解説のほうがわかりやすいという方はご覧ください。   関数とは 関数とは、繰り返し使う処理をまとめて書いておき、プログラムの好きな位置で実行できるというものです。 JavaScriptのプログラミングに慣れてきて、数十～数百行くらい書くようになると、「1つのプログラムの中で全く同じ記述を繰り返し書いていた」といったことがあります。 同じ記述を繰り返す状態は、「プログラムが冗長である」と言い、望ましくありません。 プログラムを読み返す時、読みづらくなりがちです。 そのため、繰り返し使う処理をまとめて書いておき、プログラムの好きな位置で実行できる「関数」を使います。 まとめて書くことができるため、プログラムの見通しがよくなります。 また、プログラムを修正する時、修正漏れを防ぐことができます。 繰り返し使う処理に対して関数を使うことで様々なメリットがあります。   大石ゆかり 関数って自分で作ることもできるんですか？ 田島悠介 そうなんだ。最初からJavaScriptに入っている関数だけじゃなくて、それらを組み合わせたりして、自分で作成することもできるんだよ。ユーザーが定義するのでユーザー定義関数とも言われてるよ。 大石ゆかり 定義しておくと、後から使えて便利そうですね！ 田島悠介 その通り！関数も変数と同じように名前を付けて定義するんだ。さっそく関数を書いてみよう！   関数の定義 では、関数の定義の仕方についてみていきましょう。 ＜関数：基本のかたち＞ 関数を定義するときにまず必要となってくるのが、function（関数の意）です。 それに続けて関数につける名前を書き、{  }のなかに処理を書きます。 一番シンプルに書くとこのようになります。 <script> function 関数名( ) { 　　処理 } </script> ＜関数：引数や戻り値を入れて＞ さらに、関数に対して引数（ひきすう）を渡したい場合、(  )のなかに引数名を入れていきます。 引数はいくつ入れてもよく、必要な分だけ「,」で区切って入れます。 これによって、同じ処理をするにしても、渡した引数に応じて処理をする内容を少しずつ変えることができます。 また、この関数が何らかの結果を返すようにしたい場合は、returnを使います。 その後に関数のなかで処理した結果である戻り値（返り値）というのを渡してあげれば、関数を呼び出している元に渡って、関数の処理結果というのを改めて呼び出し元から使えるようになります。 「処理が結果を返す」というイメージが沸かない場合は、人に何か頼む場面を想像してみましょう。 例えば、「子どもに買い物を頼む」という処理をした場合、買った物やお釣りという結果が返ってくるでしょう。 一方、「封筒をポストに入れてくるように頼む」という処理をした場合は、返ってくる結果はありません。 (無事にやってくれたようだ、というのが結果ではありますが、受け取るたぐいの結果ではないですね。) 例にように、関数には処理の内容を変えるための「引数」と処理の結果を返すための「戻り値」があり、以下のように書きます。 <script> function 関数名(引数1,引数2,…) { 処理 return 戻り値; } </script>   [PR] Pythonで挫折しない学習方法を動画で公開中関数を使って実際にプログラムを書いてみよう ここまで、関数とはどのようなものかを説明しました。 ここからは実際に関数を使ってプログラムを書いてみましょう。 関数を使わずに書く場合と対比しながら説明していきますので、よく見比べてみてくださいね。 まずは関数を使わず、変数だけで書いてみよう まずは、関数を使わず書くのがいかに大変かを実感するために、変数のみを使って書いてみましょう。 変数をmoneyと定義し、変数moneyに入る値に応じて、document.writeで出力する文字列を「お金持ち」「普通」「貧乏」の3通りにわけるという処理を書いてみます。 <!DOCTYPE html> <html lang = "ja"> <head> <meta charset = "utf-8"> <title>JavaScriptの練習</title> </head> <body> <script> const money = "○○○○"; // 「1000」や「5000」などの数値を入れる
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