hobbylab.jp Software プログラミング Python Note

Python（パイソン）は、オランダのプログラマーであるグイド・ヴァンロッサム氏によって開発されたオープンソースのプログラミング言語です。
読みやすい構文で、少ないコード量でプログラミング初心者でも学びやすく、さまざまなプラットフォームで実行できることが特徴です。
このため Raspberry Pi(ラズパイ)でも標準でインストールされています。
Pythonの主な特徴は次のとおりです。

少ないコードで簡潔にプログラムを書ける。
インタプリタ型言語のため、コードの修正や確認、実行が容易。
統計処理や数値計算を得意とする。
AI開発に必要な計算や統計処理機能をまとめたライブラリが豊富。
またPythonは、ウェブアプリケーション、ソフトウェア開発、データサイエンス、機械学習（ML）など幅広い用途で利用されています。
ただし、Pythonはインタプリタ型の言語のため、コンパイラ型よりも実行速度が遅いというデメリットもあります。
企業などで使われる基幹システムや、大規模なシステム開発、処理速度の速さが必要となるゲーム開発などには不向きです。

■ import

プログラムを簡単に書くために、すでに開発されているプログラムを利用するためのものです。
例は sample.py を import してsmple内のライブラリ sample_func()を呼び出すものです。
下記プログラム書いて sample.py の名前で保存します。
また下記プログラムを書き sample2.py の名前で保存します。
次に sample2.py を実行すると。

tryday@tryday:~/Python_soft $ spython sample2.py
sample func=
tryday@tryday:~/Python_soft $

と言う結果になります。

■ from import で省メモリ

import　〇〇　とfrom 〇〇 import　△△の違いは〇〇の中に△△の関数や関数の集合体が含まれている場合に〇〇全てをインポートするとメモリー等に〇〇全てが読込まれるため from　を使って使用するメモリーを少なくすることが出来る。

■ 関数の書き方

(1) while やif文について　複数のプログラムが入る場合は、ブログラムを同じX軸位置にそろえる。
(2)サブルーチン def ~ return を使用する場合はメインプログラムの上段に記載すること。下記例のプログラムはBME280(気温/温度/湿度センサー)コントロールプログラムです。

# Program by try-day.com
# Program by Takeshi Hirabayasi of try-day.com

import smbus

#補正用
t_f = 0.0

dig_T = []
dig_P = []
dig_H = []
i2c=smbus.SMBus(1)
addr=0x76
HUM= 0xF2#CTRL_HUM
MEAS = 0xF4#CTRL_MEAS
CONFIG = 0xF5#CONFIG
hum_d= 0x01 #湿度のオーバーサンプリング　×1に設定
meas_d = 0x27 #温度、気圧のオーバーサンプリング　×1、ノーマルモードに設定
config_d = 0xA0 #通常モードでの非アクティブ期間tstandby =1000ms に設定

# サブルーチン
def init_bme280(): #初期プログラム
ret = i2c.write_byte_data(addr, HUM , hum_d)#ctrl_hum
ret = i2c.write_byte_data(addr, MEAS, meas_d) #ctrl_meas
ret = i2c.write_byte_data(addr, CONFIG, config_d) #config

def read_CorrectionValue():#BME280補正データ取得
cv_t = i2c.read_i2c_block_data(addr, 0x88, 0x6) #温度補正値読込み
dig_T.append((cv_t[1] << 8) | cv_t[0])
dig_T.append((cv_t[3] << 8) | cv_t[2])
dig_T.append((cv_t[5] << 8) | cv_t[4])

#極性判断
for i in range(1, 2):
if dig_T[i] >= 32768:
 dig_T[i] -= 65536

#極性判断
for i in range(1, 8):
if dig_P[i]>= 32768:
 dig_P[i] -= 65536

v_h = i2c.read_byte_data(addr, 0xA1)#湿度補正値読込み
dig_H.append(v_h)

cv_h = i2c.read_i2c_block_data(addr, 0xE1, 0x08)
dig_H.append((cv_h[1] << 8) | cv_h[0])
dig_H.append( cv_h[2])
dig_H.append((cv_h[3] << 4) | (0x0F & cv_h[4]))
dig_H.append((cv_h[5] << 4) | ((cv_h[4] >> 4) & 0x0F))
dig_H.append( cv_h[6])

#極性判断
if dig_H[1] >= 32768:
dig_H[1] -= 65536

for i in range(3, 4):
if dig_H[i] >= 32768:
 dig_H[i] -= 65536

if dig_H[5] >= 128:
 dig_H[5] -= 256

def read_DataTPH():#測定データ読み込み
dTHP = i2c.read_i2c_block_data(addr, 0xF7, 0x08)#データ読み込み

#補正
tr = CorrectionValueT(data_T)
ps = CorrectionValueP(data_P)
hd = CorrectionValueH(data_H)

return tr,ps,hd

def CorrectionValueT(cnv_T): #温度補正
global t_f

v1 = (cnv_T / 8.0 - dig_T[0] * 2.0) * (dig_T[1]) / 2048.0
v2 = (cnv_T / 16.0 - dig_T[0]) * (cnv_T / 16.0 - dig_T[0]) / 4096.0 * dig_T[2] / 16384.0 
t_f = v1 + v2
t1 = (t_f * 5 + 128) / 256
t1 = t1 / 100

return t1

def CorrectionValueP(cnv_P): #湿度補正
globalt_f
p1 = 0.0

v1 = t_f - 128000.0
v2 = v1 * v1 * dig_P[5]
v2 = v2 + ((v1 * dig_P[4]) * 131072.0)
v2 = v2 + (dig_P[3] * 3.435973837e10)
v1 = ((v1 * v1 * dig_P[2])/ 256.0) + (v1 * dig_P[1]) * 4096
v1 = (1.407374884e14 + v1) * (dig_P[0] / 8589934592.0)

if v1 == 0:
 return 0

p1 = 1048576.0 - cnv_P
p1 = ((p1 * 2147483648.0 - v2) * 3125) / v1
v1 = (dig_P[8] * (p1 / 8192.0) * (p1 / 8192.0)) / 33554432.0
v2 = (dig_P[7] * p1) / 524288.0
p1 = (p1 + v1 + v2) / 256 + dig_P[6] * 16.0
p1 = p1 / 256 / 100

return p1

def CorrectionValueH(cnv_H):#湿度補正
global t_f

h1 = float(t_f) - 76800.0
h1 = (cnv_H - (float(dig_H[3]) * 64.0 + float(dig_H[4]) / 16384.0 *h1))* \
 (float(dig_H[1]) / 65536.0 * (1.0 + float(dig_H[5]) / 67108864.0 * h1 * \
 (1.0 + float(dig_H[2]) / 67108864.0 * h1)))
h1 = h1 * (1.0 - float(dig_H[0]) * h1 / 524288.0)
return h1

#メインプログラム
init_bme280() #BME280の初期化
read_CorrectionValue()#補正データ読み込み
Tr,Ps,Hd =read_DataTPH()#測定データ読み込み

#表示
print('Temperatures = ' + str(Tr)+"(℃)")
print('Pressure = ' + str(Ps)+"(hpa)")
print('Humidity = ' + str(Hd)+"(%)")

■ name とは

__name__は変数でinportされた場合に呼び出された名前が入る。
ファイルを実行した場合は __name__ 変数に __main__ が入る。
下記プログラムを sample.py の名前で保存する。

次に sampl.py を実行すると。

tryday@tryday:~/Python_soft $ spython sample.py
sample func=
__main__
tryday@tryday:~/Python_soft $

変数には __main__ が入力されていることが判る。
次に sample.py を下記の様にsample_func()をコメントアウトして保存する。
importで使用した sample2.py
を実行すると。

tryday@tryday:~/Python_soft $ spython sample2.py
sample func=
sampleM
tryday@tryday:~/Python_soft $

importされた名前が __name__ に入力されたことが判ります。

■ if name =='main':とは

この文は import するファイル単品でも実行文を動作させたい場合に使用します。
変数 __name__ の動きが判れば解決します。
下記プログラムを sample.py で保存する。

また下記プログラムを sample2.py で保存し
sample2.py を実行すると。

tryday@tryday:~/Python_soft $ spython sample2.py
sample func=
sample
sample func=
sampleM
tryday@tryday:~/Python_soft $

sample2.py の print文の部分が２回実行されています。
これは sample2.py 内の import した時に sample.py のメインルーチン sample_func() で関数[ def sample_func(): ]を実行させ関数内部のprint文で印刷
続いて sample2.py 内の sample.sample_func() で import した sample.py の関数[ def sample_func(): ]を実行させ関数内部のprint文で印刷されるためです。
上記の内 import した時にメインルーチンを実行させないように下記プログラムを書いて sample.py で保存する。

このプログラムを実行した場合は

tryday@tryday:~/Python_soft $ spython sample.py
sample func=
__main__M
tryday@tryday:~/Python_soft $

となります。
また sample2.py を実行すると。

tryday@tryday:~/Python_soft $ spython sample2.py
sample func=
sample
tryday@tryday:~/Python_soft $

となります。これは sample2.py で sample を import しても __name__ 変数の内容が __main__ では無く、sample なのでプリント実行文は実行されず、sample2.py の sample.sample_func()文だけで印刷されるようになったためです。

■ 時間変数を文字変数へ変換する方法

時間型 nw = datetime.datetime.now()　を文字型へ変換　nw.strftime('%Y/%m/%d %H:%M:%S')

bytesからINTへ変換に注意

シリアル通信の受信データは bytes型のデータです。
その中で Windows の Python(3.13.2) ではエラーが出なかったのですが、RaspberryPi 2 の Ptyton(3.9.2) ではエラーとなりました。
エラーは 1byte 受信してそれを INT型へ変換するもので下記に相当するプログラムを書き、実行して同じエラーが出ている。

　TypeError: from_bytes() missing required argument 'byteorder' (pos 2)

2番目の引数が無いと言う事でエラーになっており、エラーを出ないようにするには 1byte でも'big' 又は 'little' を指定する必要がある事が判った。

なお複数byte の場合の'big' 又は 'little' を以下に示す。

'big'と'little'指示した時の答えの違い

	big			little
b	0x02	0x03	0x05	0x02	0x03	0x05
Hex	0x020305			0x050302
Dec	131845			328450