【Python】標準ライブラリとは:モジュール一覧とモジュール・関数との関係

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【Python】標準ライブラリとは:モジュール一覧とモジュール・関数との関係

本記事では、Pythonに初めから用意されている標準ライブラリについて詳しく解説していきます。

標準ライブラリには豊富なモジュールが用意されているため、それだけで様々なプログラムが組めるようになっています。

標準ライブラリを理解するためには、モジュール関数との関係もきちんと理解する必要があります。

本記事を通して、標準ライブラリ・モジュール・関数の関係や、標準ライブラリに用意されているモジュールについてきちんと理解していきましょう。

学べる知識
  • 標準ライブラリについて
  • モジュールや関数について
  • 標準ライブラリ・モジュール・関数の関係

標準ライブラリ

標準ライブラリとは

標準ライブラリとは、Pythonをインストールしたら初めから使用できるモジュール群です。

一般的なPython開発で使用される非常に有用な豊富なモジュールが標準ライブラリには揃っています。

多くのモジュールがOSに依存しないクロスプラットフォームです。

最初からPythonに備え付けられている標準ライブラリだけで、GUIアプリケーションの作成(tkinter)や、ZIPアーカイブの操作(zipfile)、ファイルやフォルダの操作(os)、日付や時刻の取得・操作(datetime)などなど数えきれないほどのことが可能になります。

標準ライブラリのモジュール一覧

以下に標準ライブラリに含まれるモジュールの一部を記します。

モジュール名 用途
osモジュール オペレーティングシステムに関連した操作
datetimeモジュール 日付・時刻の取得や操作
mathモジュール 数学関連
shutilモジュール ファイルやディレクトリの管理
sysモジュール インタプリタや実行環境に関連した情報の操作
timeモジュール 時刻の取得・管理
tkinterモジュール GUIアプリケーションの作成
globモジュール フォルダやファイル検索など
socketモジュール ソケット通信
csvモジュール csvファイルの操作
pathlibモジュール ファイル・フォルダのパス操作
reモジュール 文字列のパターンマッチング(正規表現)
randomモジュール 乱数の生成
emailモジュール 電子メール
statisticsモジュール 統計の計算
zipfileモジュール zipファイルの操作
timeitモジュール パフォーマンスの計算
localeモジュール ロケールの確認や変更
sqlite3 sqlite3データベースの操作
pprintモジュール リスト型、ディレクトリ型を整形し表示
textwrapモジュール 文章の整形

上記以外にもまだまだ標準ライブラリにはモジュールがあります。
そのほかのモジュールを確認したい方は、以下サイトから確認してみてください。

Python 標準ライブラリ

外部ライブラリ(サードパーティーライブラリ)

標準ライブラリのモジュールだけでなく、Python公式でない組織(人)が作成したサードパーティーライブラリも存在します。

ほとんどが無料で使用することができ、プログラム作成に非常に役に立つものが豊富にあります。

PyPI(The Python Package Index)というサイトにサードパーティーライブラリは登録されています。

「pipコマンド」を用いてこのサードパーティーライブラリをインストールできます。

モジュール

モジュールとは

標準ライブラリには、たくさんのモジュール群を備えていると説明しました。
ではこのモジュールとはそもそも何なのか。

モジュールとは、そのモジュールに関連する関数の集合です。

例えばosモジュールはオペレーティングシステムに関連した操作を行う関数を、mathモジュールは数学関連の関数を備えています。

モジュールのインポート

Pythonプログラム内でモジュールの関数を呼び出すには、import文でモジュールをインポートします。

import モジュール名

モジュールをインポートすることで、そのモジュールに含まれる関数を使用できるようになります。

またfromを使って、モジュール内の特定の関数だけを直接インポートすることもできます。

from モジュール名 import 関数名

関数

関数とは

関数とは、数行から数十行のコードを一つの塊として扱う仕組みのことです。

複数回使うコードの塊を関数にすることで、簡単に再利用が可能になります。
Pythonではコード群を「関数」と呼びますが、他の言語では「サブルーチン」、「プロシージャ」とも呼ばれます。

関数の定義

関数には名前を付けて、defとreturnを使用します。

defで関数に名前を付けて、returnで呼び出し元に値(戻り値)を返します。

関数は次のように定義します。

def 関数名(引数):
  # ここに処理を記述
  return 戻り値

関数には、単独で呼び出しができるという特徴があります。
print()やlen()を思い出していただけるとわかりやすいと思います。

ポイント

関数とよく混同してしまうのが「メソッド」。メソッドは変数や値に付けて使用します。単独で呼び出しできる関数とは大きく異なります

このように定義した複数の関数をまとめてファイルとしてパッケージ化したものがモジュールです。

標準ライブラリとモジュール・関数の関係

ここまでですでに標準ライブラリとモジュール・関数の関係については理解されたと思います。

ですが再度これらについて確認していきましょう。

標準ライブラリには多くのモジュール群が、各モジュールにはそれに関連する多くの関数が用意されています。

図で表すと以下のようになります。

標準ライブラリ・モジュール・関数の関係

まとめ

本記事「【Python】標準ライブラリとは:モジュール一覧とモジュール・関数との関係」はいかがでしたか。

コードを一塊にしたのが関数であり、その関数をファイルにまとめたのがモジュール。
そのモジュールをたくさん集めたのが標準ライブラリです。

標準ライブラリ以外のモジュールはサードパーティーライブラリからpipインストールして使用できます。

これらの仕組みは、Python開発をする上で非常に重要なことですので、忘れないようにしましょう。