Python Foundations Study - Part 2

Python の基礎を、コードリーディング中心で学習するためのリポジトリ。
Part 2 では、例外処理 / ファイル入出力 / モジュール分割 / 文字列処理 / 標準データ形式 / 標準ライブラリ / クラス / 型ヒント / テスト / ログ / CLI基礎 を扱う。
各 Unit ごとにソースコードとドキュメントを用意し、コード、コメント、出力、確認用の assert を対応づけながら見返せる形で整理している。

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このリポジトリの位置づけ

このリポジトリは、Python基礎学習の後半として作成した python-foundations-study-part2 である。

今回の Python 学習では、次の2つのリポジトリに分けて進める。

• python-foundations-study-part1
  • 前半の学習範囲を扱う
  • 標準寄りの venv + pip 構成で環境構築を行う
• python-foundations-study-part2
  • 後半の学習範囲を扱う
  • uv + .venv 構成で環境構築を行う

Part 2 では、Part 1 で扱った基本構文、コレクション、関数、Pythonらしい書き方を前提に、より実用的な基礎要素を扱う。
外部ライブラリは扱わず、Python の標準機能、標準ライブラリ、組み込みの開発補助機能を中心に学習する。

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学習目的

このリポジトリでは、主に次の内容を目的として学習を行う。

• try / except / else / finally、raise による例外処理を読めるようにする
• open、with、pathlib を使ったファイル入出力とパス操作を理解する
• import、from ... import ...、モジュール、パッケージ、実行入口の基本を理解する
• 文字列処理、正規表現、JSON、CSV の基本操作を読めるようにする
• datetime、collections、itertools、functools など標準ライブラリの代表的な使い方に慣れる
• Python におけるクラス定義、dataclass、継承、合成、duck typing、特殊メソッドの基本を理解する
• iterable / iterator、ジェネレータ、型ヒントの基本を理解する
• unittest、logging、argparse、sys の最小限の使い方を確認する
• ソースコード、コメント、出力結果、assert を対応させながら処理を追えるようにする

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学習範囲

このリポジトリで扱う Unit は次の通り。

Unit	内容
07	例外処理・ファイル入出力・パス操作
08	モジュール・import・コード分割
09	文字列処理・データ変換・標準データ形式
10	標準ライブラリの重要機能
11	クラス・オブジェクト・オブジェクト指向
12	イテレータ・ジェネレータ・型ヒント・テスト・ログ・CLI基礎

各 Unit の位置づけ

• Unit 07: 例外処理・ファイル入出力・パス操作
  try / except / else / finally、raise、組み込み例外、open、テキストファイルの読み書き、with、pathlib を確認する

• Unit 08: モジュール・import・コード分割
  import、from ... import ...、モジュール、パッケージ、ファイル分割、__name__ == "__main__"、実行入口、再利用可能なコード分割を確認する

• Unit 09: 文字列処理・データ変換・標準データ形式
  split、join、strip、replace、検索、部分文字列の判定、正規表現の基礎、json、csv を確認する

• Unit 10: 標準ライブラリの重要機能
  datetime、math、random、statistics、collections、itertools、functools の代表的な機能を確認する

• Unit 11: クラス・オブジェクト・オブジェクト指向
  class、__init__、属性、各種メソッド、property、dataclass、継承、合成、duck typing、特殊メソッド、抽象基底クラス、Enum を確認する

• Unit 12: イテレータ・ジェネレータ・型ヒント・テスト・ログ・CLI基礎
  iterable / iterator、iter、next、yield、ジェネレータ、__iter__ / __next__、型ヒント、assert、unittest、logging、argparse、sys を確認する

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学習の進め方

基本的な進め方は次の通り。

1. docs/ の対象 Unit の Markdown を読む
2. src/<unit>/main.py を実行する
3. main.py から呼び出される各テーマ別ファイルを読む
4. ソースコード内のコメントと出力結果を対応させながら処理を追う
5. 各ファイル末尾の assert で、期待値との対応を確認する
6. 必要に応じて値を書き換え、再実行して挙動を確認する

このリポジトリでは、ソースコード単体でも学習できるようにコメントを多めに記載している。
ドキュメントは、各 Unit の学習対象、読む順番、処理の流れ、注目ポイント、引っかかりやすい点を確認するための補助資料として使う。

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前提環境

• Python 3.13.13
• VS Code
• Python 拡張機能
• Pylance
• Ruff
• uv
• .venv

このリポジトリでは、uv を使って Python バージョン、仮想環境、依存関係、lock ファイルを管理する。
学習コード自体は外部ライブラリを使わず、標準機能・標準ライブラリの範囲で動作する。
pyproject.toml は、プロジェクト設定、Ruff 設定、開発用依存関係の管理に使用する。

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セットアップ

1. uv を確認

uv --version

未インストールの場合は、uv の公式手順に従ってインストールする。

2. Python 3.13.13 を用意

uv python install 3.13.13

3. 仮想環境と依存関係を同期

uv sync

このコマンドにより、.venv/ と uv.lock が作成・更新される。

4. 仮想環境を有効化

PowerShell の場合:

.venv\Scripts\Activate.ps1

Git Bash の場合:

source .venv/Scripts/activate

5. Python バージョンを確認

python --version

想定するバージョンは次の通り。

Python 3.13.13

6. uv 経由で Python バージョンを確認

uv run python --version

想定するバージョンは次の通り。

Python 3.13.13

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実行方法

Unit 07: 例外処理・ファイル入出力・パス操作

python src/07_exceptions_file_io_and_paths/main.py

Unit 08: モジュール・import・コード分割

python src/08_modules_imports_and_code_organization/main.py

Unit 09: 文字列処理・データ変換・標準データ形式

python src/09_strings_data_formats_and_parsing/main.py

Unit 10: 標準ライブラリの重要機能

python src/10_essential_standard_library/main.py

Unit 11: クラス・オブジェクト・オブジェクト指向

python src/11_classes_objects_and_oop/main.py

Unit 12: イテレータ・ジェネレータ・型ヒント・テスト・ログ・CLI基礎

python src/12_iterators_generators_typing_tests_logging_cli/main.py

unittest の実行

Unit 12 では、unittest の最小限の使い方も扱う。

python -m unittest src/12_iterators_generators_typing_tests_logging_cli/assertion_and_unittest_examples.py

CLI サンプルの実行

Unit 12 では、argparse による CLI 引数処理も扱う。

python src/12_iterators_generators_typing_tests_logging_cli/cli_examples.py --name Sora --count 2

Ruff による確認

uv run ruff check .
uv run ruff format --check .

必要に応じてフォーマットを実行する。

uv run ruff format .

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リポジトリ構成

主要な構成は次の通り。

.
├─ docs/
│  ├─ 07-exceptions-file-io-and-paths.md
│  ├─ 08-modules-imports-and-code-organization.md
│  ├─ 09-strings-data-formats-and-parsing.md
│  ├─ 10-essential-standard-library.md
│  ├─ 11-classes-objects-and-oop.md
│  └─ 12-iterators-generators-typing-tests-logging-cli.md
│
├─ src/
│  ├─ 07_exceptions_file_io_and_paths/
│  ├─ 08_modules_imports_and_code_organization/
│  ├─ 09_strings_data_formats_and_parsing/
│  ├─ 10_essential_standard_library/
│  ├─ 11_classes_objects_and_oop/
│  └─ 12_iterators_generators_typing_tests_logging_cli/
│
├─ .vscode/
│  ├─ extensions.json
│  └─ settings.json
│
├─ .python-version
├─ pyproject.toml
├─ uv.lock
└─ README.md

各ディレクトリ・ファイルの役割

• docs/
  各 Unit の学習対象、ファイル構成、実行方法、読む順番、処理の流れ、注目ポイント、引っかかりやすい点、確認観点をまとめた Markdown ドキュメントを置く

• src/
  Unit ごとの Python ソースコードを置く
  各 Unit はディレクトリ単位で分け、main.py を実行入口とする

• .vscode/
  VS Code の推奨拡張機能とワークスペース設定を置く

• .python-version
  このリポジトリで使用する Python バージョンを指定するファイル

• pyproject.toml
  uv のプロジェクト設定、Ruff 設定、開発用依存関係を管理するファイル

• uv.lock
  uv によって生成される lock ファイル
  開発環境の依存関係を再現しやすくするために使用する

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ドキュメント

• 例外処理・ファイル入出力・パス操作: docs/07-exceptions-file-io-and-paths.md
• モジュール・import・コード分割: docs/08-modules-imports-and-code-organization.md
• 文字列処理・データ変換・標準データ形式: docs/09-strings-data-formats-and-parsing.md
• 標準ライブラリの重要機能: docs/10-essential-standard-library.md
• クラス・オブジェクト・オブジェクト指向: docs/11-classes-objects-and-oop.md
• イテレータ・ジェネレータ・型ヒント・テスト・ログ・CLI基礎: docs/12-iterators-generators-typing-tests-logging-cli.md

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このリポジトリで確認できること

このリポジトリでは、次の内容を確認できる。

• try / except / else / finally の基本を読める
• raise による例外送出を説明できる
• with open(...) によるファイル読み書きを説明できる
• pathlib.Path によるパス操作を読める
• import、from ... import ...、モジュール、パッケージの基本を説明できる
• __name__ == "__main__" と実行入口の考え方を説明できる
• split、join、strip、replace などの文字列処理を読める
• 正規表現、JSON、CSV の最小限の使い方を説明できる
• datetime、collections、itertools、functools など標準ライブラリの代表例を読める
• class、__init__、インスタンス属性、インスタンスメソッドの基本を説明できる
• classmethod、staticmethod、property、dataclass の基本を説明できる
• 継承、super()、合成、duck typing の基本を説明できる
• 特殊メソッド、抽象基底クラス、Enum の最小限の使い方を読める
• iterable / iterator、ジェネレータ、型ヒントの基本を説明できる
• unittest、logging、argparse、sys の最小限の使い方を確認できる
• ソースコード、コメント、出力、assert を対応させながら挙動を確認できる