Pythonキーボード入力の基礎｜対話的プログラムを作ろう

「ユーザーと対話するプログラムを作りたい」と思ったことはありませんか？

みなさん、Pythonを学習していてこんな疑問を持ったことはありませんか？

「ユーザーからの入力を受け取りたい」 「もっと対話的なプログラムを作ってみたい」 「キーボードから値を入力する方法がわからない」

実は、Pythonのinput関数を使えば、誰でも簡単に対話的なプログラムを作れるんです。

この記事では、Pythonでキーボード入力を扱う基本的な方法について詳しく解説します。 基本的なinput関数の使い方から実践的な対話プログラムまで、実際のコード例とともに学んでいきましょう！

input関数って何だろう？基本から理解しよう

まず、Pythonにおけるキーボード入力の基本概念を理解しましょう。

簡単に言うと、ユーザーがキーボードで入力した内容をプログラムで受け取る機能です。

input関数の基本的な使い方

input関数は、ユーザーからキーボード入力を受け取るPythonの組み込み関数です。

使い方はとてもシンプルです。

# 基本的なinput関数の使用
name = input("お名前を入力してください: ")
print(f"こんにちは、{name}さん！")

このコードを実行すると、以下のようになります。

お名前を入力してください: 太郎 こんにちは、太郎さん！

input関数の特徴をまとめると、こんな感じです。

• ユーザーの入力を待機する
• Enterキーが押されるまで待つ
• 入力された値を文字列として返す
• プロンプトメッセージを表示できる

一番重要なのは、input関数は必ず文字列を返すということです。

プロンプトメッセージを工夫してみよう

分かりやすいメッセージを表示することで、ユーザーに何を入力すべきかを明確に伝えられます。

# 分かりやすいプロンプトメッセージ
age = input("年齢を入力してください（数字のみ）: ")
city = input("お住まいの都市名を入力してください: ")
hobby = input("趣味を教えてください: ")

print(f"年齢: {age}")
print(f"都市: {city}")
print(f"趣味: {hobby}")

実行例：

年齢を入力してください（数字のみ）: 25 お住まいの都市名を入力してください: 東京 趣味を教えてください: 読書 年齢: 25 都市: 東京 趣味: 読書

プロンプトメッセージに入力形式のヒントを含めると、ユーザーが迷わずに入力できます。

こんな工夫をすると、さらに使いやすくなりますよ。

複数の入力を受け取る方法

1つずつ入力を受け取る方法から、効率的な方法まで見てみましょう。

# 方法1: 個別に入力を受け取る
name = input("名前: ")
age = input("年齢: ")
city = input("住所: ")

print(f"名前: {name}, 年齢: {age}, 住所: {city}")

個別に受け取るのが一番分かりやすい方法です。

でも、もっと効率的な方法もあります。

# 方法2: ループを使った入力
fields = ["名前", "年齢", "職業", "趣味"]
user_data = {}

for field in fields:
    user_data[field] = input(f"{field}: ")

print("入力された情報:")
for field, value in user_data.items():
    print(f"  {field}: {value}")

ループを使うと、同じような入力を繰り返し処理できて便利です。

入力値を数値に変換してみよう

input関数は常に文字列を返すため、数値として使用する場合は型変換が必要です。

適切な型変換の方法を確認しましょう。

文字列から数値への変換

# 整数への変換
age_str = input("年齢を入力してください: ")
age = int(age_str)
print(f"来年の年齢: {age + 1}")

# 浮動小数点数への変換
height_str = input("身長を入力してください（cm）: ")
height = float(height_str)
print(f"メートル換算: {height / 100:.2f}m")

# 一行で変換
price = float(input("商品価格を入力してください: "))
tax_included = price * 1.1
print(f"税込価格: {tax_included:.0f}円")

int()関数で整数に、float()関数で小数に変換できます。

実行例：

年齢を入力してください: 25 来年の年齢: 26 身長を入力してください（cm）: 170.5 メートル換算: 1.71m 商品価格を入力してください: 1000 税込価格: 1100円

一行で入力と変換を同時に行うこともできます。

エラーが起きたときの対処法

でも、ユーザーが数字以外を入力するとエラーになってしまいます。

そんなときのために、安全な変換方法を覚えておきましょう。

# 安全な数値変換
while True:
    try:
        age = int(input("年齢を入力してください: "))
        if age < 0:
            print("年齢は0以上で入力してください")
            continue
        elif age > 150:
            print("年齢は150以下で入力してください")
            continue
        break
    except ValueError:
        print("数字を入力してください")

print(f"入力された年齢: {age}")

このコードでは、以下の検証を行っています。

• 数字以外が入力された場合のエラー処理
• 年齢の範囲チェック（0-150）
• 正しい値が入力されるまで繰り返し

try-except文を使って、無効な入力をエラーハンドリングできます。

これで、ユーザーが間違った値を入力してもプログラムが止まらなくなります。

実践的な対話プログラムを作ってみよう

input関数を使った実際のプログラム例を見てみましょう。

日常的に使えるアプリケーションの作り方です。

簡単な電卓プログラム

def simple_calculator():
    """簡単な電卓プログラム"""
    print("=== 簡単な電卓 ===")
    print("使用可能な演算子: +, -, *, /")
    print("終了するには 'quit' を入力してください")
    
    while True:
        try:
            # 第一の数値
            first_input = input("
最初の数値を入力してください: ")
            if first_input.lower() == 'quit':
                break
            first_number = float(first_input)
            
            # 演算子
            operator = input("演算子を入力してください (+, -, *, /): ")
            if operator not in ['+', '-', '*', '/']:
                print("無効な演算子です")
                continue
            
            # 第二の数値
            second_number = float(input("次の数値を入力してください: "))
            
            # 計算実行
            if operator == '+':
                result = first_number + second_number
            elif operator == '-':
                result = first_number - second_number
            elif operator == '*':
                result = first_number * second_number
            elif operator == '/':
                if second_number == 0:
                    print("0で割ることはできません")
                    continue
                result = first_number / second_number
            
            print(f"結果: {first_number} {operator} {second_number} = {result}")
            
        except ValueError:
            print("数値を正しく入力してください")

# 電卓を実行
simple_calculator()

この電卓プログラムでは、以下の機能を実装しています。

• 数値と演算子の入力を受け取り
• 四則演算の計算を実行
• ゼロ除算エラーの防止
• 'quit'で終了する機能

実際にこのプログラムを実行すると、ユーザーと対話しながら計算ができます。

単語暗記ゲーム

def vocabulary_game():
    """単語暗記ゲーム"""
    vocabulary = {
        "apple": "りんご",
        "book": "本",
        "car": "車",
        "dog": "犬",
        "house": "家",
        "water": "水",
        "school": "学校",
        "friend": "友達"
    }
    
    print("=== 英単語暗記ゲーム ===")
    print("英単語の意味を日本語で答えてください")
    print("終了するには 'quit' を入力してください")
    
    import random
    words = list(vocabulary.keys())
    score = 0
    total_questions = 0
    
    while True:
        word = random.choice(words)
        user_answer = input(f"
'{word}' の意味は？: ").strip()
        
        if user_answer.lower() == 'quit':
            break
        
        correct_answer = vocabulary[word]
        total_questions += 1
        
        if user_answer == correct_answer:
            print("正解！")
            score += 1
        else:
            print(f"不正解。正解は '{correct_answer}' です。")
        
        print(f"現在のスコア: {score}/{total_questions}")
    
    if total_questions > 0:
        accuracy = (score / total_questions) * 100
        print(f"
最終結果: {score}/{total_questions} ({accuracy:.1f}%)")
    
    print("ゲーム終了。お疲れさまでした！")

# ゲームを実行
vocabulary_game()

この暗記ゲームでは、以下の機能を実装しています。

• ランダムに出題される英単語
• ユーザーの回答と正解の比較
• スコアの記録と表示
• 最終的な正答率の計算

楽しみながら学習できるプログラムですね。

メニューシステムの作成

複数の機能を持つプログラムでは、メニューシステムが便利です。

ユーザーが選択できるインターフェースの作り方を確認しましょう。

def show_menu():
    """メニューを表示する関数"""
    print("
=== メインメニュー ===")
    print("1. 挨拶機能")
    print("2. 計算機能")
    print("3. 設定表示")
    print("4. 終了")
    print("=" * 20)

def greeting_function():
    """挨拶機能"""
    name = input("お名前を入力してください: ")
    time = input("時間帯を入力してください（朝/昼/夜）: ")
    
    if time == "朝":
        print(f"おはようございます、{name}さん！")
    elif time == "昼":
        print(f"こんにちは、{name}さん！")
    elif time == "夜":
        print(f"こんばんは、{name}さん！")
    else:
        print(f"こんにちは、{name}さん！")

def calculation_function():
    """計算機能"""
    try:
        num1 = float(input("最初の数値: "))
        num2 = float(input("次の数値: "))
        operation = input("演算子 (+, -, *, /): ")
        
        if operation == '+':
            result = num1 + num2
        elif operation == '-':
            result = num1 - num2
        elif operation == '*':
            result = num1 * num2
        elif operation == '/':
            if num2 != 0:
                result = num1 / num2
            else:
                print("0で割ることはできません")
                return
        else:
            print("無効な演算子です")
            return
        
        print(f"結果: {result}")
    except ValueError:
        print("数値を正しく入力してください")

def main():
    """メイン処理"""
    print("アプリケーションを開始します")
    
    while True:
        show_menu()
        choice = input("選択してください (1-4): ")
        
        if choice == '1':
            greeting_function()
        elif choice == '2':
            calculation_function()
        elif choice == '3':
            print("=== 現在の設定 ===")
            print("バージョン: 1.0.0")
            print("言語: 日本語")
        elif choice == '4':
            print("アプリケーションを終了します")
            break
        else:
            print("無効な選択です。1-4から選択してください")

# メイン処理を実行
main()

このメニューシステムでは、以下の機能を実装しています。

• 分かりやすいメニュー表示
• ユーザーの選択に応じた機能の実行
• 無効な選択肢のエラーハンドリング
• ループによる継続的な操作

メニューシステムにより、ユーザーが機能を選択できる直感的なインターフェースを提供できます。

入力処理を改善するテクニック

より使いやすい入力処理を作るためのテクニックを確認しましょう。

ユーザビリティを向上させる工夫が重要です。

デフォルト値の設定

def get_input_with_default(prompt, default_value):
    """デフォルト値付きの入力を取得"""
    user_input = input(f"{prompt} (デフォルト: {default_value}): ").strip()
    return user_input if user_input else default_value

# 使用例
name = get_input_with_default("名前を入力してください", "匿名")
age = get_input_with_default("年齢を入力してください", "未設定")
city = get_input_with_default("都市を入力してください", "東京")

print(f"名前: {name}")
print(f"年齢: {age}")
print(f"都市: {city}")

デフォルト値を設定することで、入力の手間を減らせます。

何も入力せずにEnterキーを押すと、デフォルト値が使用されます。

選択肢の処理

def get_valid_choice(prompt, valid_choices):
    """有効な選択肢から入力を取得する関数"""
    while True:
        choice = input(prompt).strip().lower()
        if choice in valid_choices:
            return choice
        else:
            print(f"有効な選択肢: {', '.join(valid_choices)}")

# 使用例
gender = get_valid_choice(
    "性別を入力してください（male/female/other）: ",
    ["male", "female", "other"]
)

yes_no = get_valid_choice(
    "続行しますか？（yes/no）: ",
    ["yes", "no", "y", "n"]
)

print(f"性別: {gender}")
print(f"続行: {yes_no}")

文字列の選択肢を検証する場合も、同様の方法で実装できます。

strip()で前後の空白を削除し、lower()で小文字に統一して比較しています。

入力の正規化

def normalize_input(user_input):
    """入力を正規化する関数"""
    # 前後の空白を削除し、小文字に変換
    normalized = user_input.strip().lower()
    
    # よくある入力パターンを統一
    if normalized in ['y', 'yes', 'はい', 'ok']:
        return 'yes'
    elif normalized in ['n', 'no', 'いいえ', 'ng']:
        return 'no'
    
    return normalized

# 使用例
while True:
    user_response = input("続行しますか？ (yes/no): ")
    normalized_response = normalize_input(user_response)
    
    if normalized_response == 'yes':
        print("続行します")
        break
    elif normalized_response == 'no':
        print("終了します")
        break
    else:
        print("'yes' または 'no' で答えてください")

入力の正規化により、ユーザーの様々な入力パターンに対応できます。

「Y」「yes」「はい」などの異なる表現を統一して処理できます。

高度な入力検証のテクニック

より堅牢な入力処理を実現するためのテクニックを学びましょう。

入力値の詳細検証

# 年齢の検証
def validate_age(age_str):
    """年齢の検証"""
    try:
        age = int(age_str.strip())
        
        if age < 0:
            return {"valid": False, "message": "年齢は0以上で入力してください"}
        elif age > 150:
            return {"valid": False, "message": "年齢は150以下で入力してください"}
        else:
            return {"valid": True, "value": age, "message": "有効な年齢です"}
    
    except ValueError:
        return {"valid": False, "message": "数字で入力してください"}

# メールアドレスの検証
def validate_email(email_str):
    """メールアドレスの検証"""
    email = email_str.strip()
    
    if not email:
        return {"valid": False, "message": "メールアドレスを入力してください"}
    
    if "@" not in email:
        return {"valid": False, "message": "@マークが含まれていません"}
    
    if email.count("@") != 1:
        return {"valid": False, "message": "@マークは1つである必要があります"}
    
    parts = email.split("@")
    if not parts[0] or not parts[1]:
        return {"valid": False, "message": "無効なメールアドレス形式です"}
    
    if "." not in parts[1]:
        return {"valid": False, "message": "ドメインに.が含まれていません"}
    
    return {"valid": True, "value": email, "message": "有効なメールアドレスです"}

# 検証のテスト
test_ages = ["25", "0", "150", "200", "-5", "abc", ""]
test_emails = [
    "test@example.com", 
    "invalid-email", 
    "test@@example.com", 
    "@example.com", 
    "test@",
    ""
]

print("年齢の検証テスト:")
for age in test_ages:
    result = validate_age(age)
    status = "✓" if result["valid"] else "✗"
    print(f"  {status} '{age}' → {result['message']}")

print("
メールアドレスの検証テスト:")
for email in test_emails:
    result = validate_email(email)
    status = "✓" if result["valid"] else "✗"
    print(f"  {status} '{email}' → {result['message']}")

詳細な検証機能により、様々な入力パターンに対して適切なエラーメッセージを提供できます。

ユーザーにとって分かりやすい形でエラーの原因を伝えることが重要です。

再試行機能付きの入力処理

def input_with_retry(prompt, validator_func, max_attempts=3):
    """再試行機能付きの入力処理"""
    
    for attempt in range(max_attempts):
        user_input = input(f"{prompt} (試行 {attempt + 1}/{max_attempts}): ")
        result = validator_func(user_input)
        
        if result["valid"]:
            print(f"✓ {result['message']}")
            return result["value"]
        else:
            print(f"✗ エラー: {result['message']}")
            if attempt < max_attempts - 1:
                print("もう一度入力してください。")
    
    print("最大試行回数を超えました。")
    return None

# 使用例
print("ユーザー情報の入力:")

age = input_with_retry(
    "年齢を入力してください",
    validate_age,
    max_attempts=3
)

if age is not None:
    email = input_with_retry(
        "メールアドレスを入力してください",
        validate_email,
        max_attempts=3
    )
    
    if email is not None:
        print(f"
登録完了:")
        print(f"年齢: {age}")
        print(f"メール: {email}")
    else:
        print("メールアドレスの入力に失敗しました")
else:
    print("年齢の入力に失敗しました")

再試行機能により、ユーザーに複数回のチャンスを提供できます。

適切な回数制限を設けることで、無限ループを防げます。

まとめ

Pythonのキーボード入力について、基本的な使い方から実践的な活用例まで解説しました。

重要なポイントをおさらい：

• input関数の基本：ユーザーからの入力を文字列として受け取る
• 型変換の重要性：数値として使用する場合はint()やfloat()で変換
• エラーハンドリング：try-except文で無効な入力を適切に処理
• 検証機能：範囲チェックや選択肢の確認で安全性を向上
• 実践的な活用：電卓、ゲーム、メニューシステムなど様々な応用が可能

対話的なプログラムを作成することで、ユーザーとのやり取りが可能な面白いアプリケーションを開発できます。

適切な入力検証とエラーハンドリングを組み込むことで、堅牢で使いやすいプログラムが作成できます。

まずは簡単な入力処理から始めて、徐々に複雑なメニューシステムや検証機能にもチャレンジしてみてください。

ぜひ今回学んだ内容を活用して、対話的で面白いプログラムを作ってみてくださいね！