自分でモジュールを作ってみよう

学習の目標

本章では、以下の内容を学習します。

• 自分でモジュールを作る方法を理解する
• .pyファイルをモジュールとして使用する方法を学ぶ
• 便利な関数をまとめたモジュールの作成方法を習得する
• モジュールの再利用方法を学ぶ

はじめに

これまでmathやrandomといった、すでに用意されているモジュールを使ってきました。実は、自分で作った関数も、モジュールとして他のプログラムから使うことができます。

Pythonでは、.pyファイルに関数を書いておけば、それを別の.pyファイルから読み込んで使えるのです。これにより、一度作った便利な関数を何度でも再利用できるようになります。

今回は、実際に自分でモジュールを作って、それを使ってみましょう。

最初のモジュールを作ってみよう

まずは、簡単な関数をモジュールとして作成してみましょう。VS Codeでmy_functions.pyというファイルを作成してください。

# my_functions.py
def greet(name):
    """挨拶をする関数"""
    return f"こんにちは、{name}さん！"

def add_numbers(a, b):
    """2つの数を足す関数"""
    return a + b

def calculate_area(radius):
    """円の面積を計算する関数"""
    return 3.14 * radius * radius

このファイルには、3つの関数が定義されています。挨拶をする関数、数値を足す関数、円の面積を計算する関数です。

次に、このモジュールを使う側のプログラムを作ってみましょう。新しくuse_module.pyというファイルを作成してください。

# use_module.py
import my_functions

# モジュールの関数を使用
message = my_functions.greet("田中")
print(message)

result = my_functions.add_numbers(10, 20)
print("計算結果:", result)

area = my_functions.calculate_area(5)
print("円の面積:", area)

プログラムを実行してみましょう。

python use_module.py

実行結果：

こんにちは、田中さん！
計算結果: 30
円の面積: 78.5

自分で作ったmy_functions.pyをimport文で読み込み、その中の関数を使うことができました。my_functions.関数名()の形で呼び出します。

fromを使った読み込み方法

必要な関数だけを読み込むこともできます。新しくuse_module2.pyというファイルを作成してください。

# use_module2.py
from my_functions import greet, add_numbers

# モジュール名を付けずに関数を使用
message = greet("佐藤")
print(message)

result = add_numbers(5, 15)
print("計算結果:", result)

プログラムを実行してみましょう。

python use_module2.py

実行結果：

こんにちは、佐藤さん！
計算結果: 20

from モジュール名 import 関数名とすることで、モジュール名を付けずに関数を使えるようになります。必要な関数だけを選んで読み込めるので、コードがシンプルになります。

便利な計算モジュールを作ってみよう

今度は、もう少し実用的なモジュールを作ってみましょう。新しくcalculator.pyというファイルを作成してください。

# calculator.py
def multiply(a, b):
    """掛け算をする関数"""
    return a * b

def divide(a, b):
    """割り算をする関数"""
    if b == 0:
        return "0で割ることはできません"
    return a / b

def power(base, exponent):
    """べき乗を計算する関数"""
    return base ** exponent

def is_even(number):
    """偶数かどうかを判定する関数"""
    return number % 2 == 0

このモジュールを使うプログラムも作ってみましょう。新しくtest_calculator.pyというファイルを作成してください。

# test_calculator.py
from calculator import multiply, divide, power, is_even

print("=== 計算テスト ===")

# 各関数をテスト
print("5 × 3 =", multiply(5, 3))
print("10 ÷ 2 =", divide(10, 2))
print("2の3乗 =", power(2, 3))
print("4は偶数？", is_even(4))
print("7は偶数？", is_even(7))

プログラムを実行してみましょう。

python test_calculator.py

実行結果：

=== 計算テスト ===
5 × 3 = 15
10 ÷ 2 = 5.0
2の3乗 = 8
4は偶数？ True
7は偶数？ False

このように、関連する機能をまとめてモジュールにすることで、コードの整理ができ、再利用も簡単になります。

ゲーム用のモジュールを作ってみよう

最後に、ゲームでよく使う機能をまとめたモジュールを作ってみましょう。新しくgame_utils.pyというファイルを作成してください。

# game_utils.py
import random

def roll_dice():
    """サイコロを振る関数"""
    return random.randint(1, 6)

def flip_coin():
    """コインを投げる関数"""
    return random.choice(["表", "裏"])

def random_choice_from_list(items):
    """リストからランダムに選ぶ関数"""
    return random.choice(items)

def create_random_number(min_val, max_val):
    """指定した範囲でランダムな数を作る関数"""
    return random.randint(min_val, max_val)

このモジュールを使って、簡単なゲームを作ってみましょう。新しくsimple_game.pyというファイルを作成してください。

# simple_game.py
from game_utils import roll_dice, flip_coin, random_choice_from_list

print("=== 簡単なゲーム ===")

# サイコロゲーム
dice_result = roll_dice()
print(f"サイコロの結果: {dice_result}")

# コイン投げ
coin_result = flip_coin()
print(f"コインの結果: {coin_result}")

# ランダム選択
foods = ["ラーメン", "カレー", "パスタ", "寿司"]
selected_food = random_choice_from_list(foods)
print(f"今日の夕食: {selected_food}")

プログラムを実行してみましょう。

python simple_game.py

実行結果の例：

=== 簡単なゲーム ===
サイコロの結果: 4
コインの結果: 表
今日の夕食: カレー

このように、よく使う機能をモジュールにまとめておくことで、他のプログラムでも簡単に再利用できるようになります。

モジュール作成のコツ

モジュールを作る際のポイントをまとめておきましょう。

関連する機能をまとめる 似たような機能や、一緒に使うことが多い機能をひとつのモジュールにまとめると使いやすくなります。

分かりやすい関数名を付ける 後で見返した時に、何をする関数なのかがすぐに分かるような名前を付けましょう。

コメントを書く 関数が何をするものなのかを、簡単なコメントで説明しておくと良いでしょう。

まとめ

本章では、自分でモジュールを作る方法について学習しました。

Pythonでは、.pyファイルに関数を書いておけば、それを別のファイルからimport文で読み込んで使うことができます。import モジュール名またはfrom モジュール名 import 関数名の形で読み込めます。

関連する機能をまとめてモジュールにすることで、コードの整理ができ、再利用も簡単になります。計算用の関数、ゲーム用の関数など、用途に応じてモジュールを作り分けることで、効率的にプログラムを開発できるようになります。

一度作ったモジュールは、何度でも使い回すことができるので、便利な関数を見つけたらモジュールにまとめておくと良いでしょう。