if、elif、elseで判断する

解決する問題

前の章では、問いを立てることを学びました。age >= 18は真でしょうか、それとも偽でしょうか？ しかし答えが分かっても、プログラムはそれを使って何もしませんでした。TrueかFalseを表示しただけです。

今度は、その答えにもとづいて行動する番です。条件が成り立つときの道と、成り立たないときの道を用意します。ここから先で、コードは手順の並びではなく、判断するものになります。

ここで、Pythonは多くの他のプログラミング言語と違います。どの行が条件の中にあり、どの行が外にあるかは、空白によって決まります。波かっこ{}はありません。最初は不思議に感じるかもしれませんが、すぐに気に入るはずです。整理されて見えるコードは、実際に整理されているからです。

この章を終える頃には

• ifで条件付きにコードを実行できる
• elseで別の道を用意でき、elifで複数の道を用意できる
• 正しくインデントでき、IndentationErrorを読んで直せる
• 条件の順番が大切な理由を説明できる。ここが最大の落とし穴です
• 条件の中に別の条件を入れ子にでき、それを避けるべきときが分かる

前提条件: True and False — 問いを立てることを学ぶ。

最も単純な形

age = 22

if age >= 18:
    print("You may enter")

print("Program finished")

You may enter
Program finished

この形は3つの部分でできています:

1. ifという語と、その後に続く条件
2. 条件の末尾にあるコロン: — これを書き忘れるのが最もよくあるミスです
3. そのあとに続く行を4つの空白でインデントします — インデントされた行だけが、その条件の対象になります

ageが15だったとしたら、最初のprintは実行されません。しかし最後のprintは、条件の外にあるので実行されます。

インデントが意味を持つ

これら2つのプログラムは、ほぼ同じ文字でできていますが、動きはまったく違います:

score = 30

if score >= 50:
    print("Passed")
    print("Certificate issued")

これを実行すると、何も表示されません。2行とも条件の中にあり、条件が偽だからです。

score = 30

if score >= 50:
    print("Passed")
print("Certificate issued")

Certificate issued

2つ目のprintは条件の外に出たので、必ず実行されます。その結果、不合格の人に修了証が発行されてしまいました。1行のインデントを間違えるだけで、業務のルールが壊れてしまいます。 しかもPythonはエラーを出しません。どちらのバージョンも正しいコードだからです。

空白は4つ、タブではありません。 Pythonはどちらも受け付けますが、1つのファイルで混ぜるとTabErrorが起きます。タブとスペースは画面上では同じに見えるため、見つけるのに苦労します。第1章でインストールしたVS Codeでは、Pythonファイルの中でTabキーを押すと4つの空白が入ります。これが既定の設定であり、4つの空白はPythonの公式な慣習でもあります。

else — もう1つの道

age = 15

if age >= 18:
    print("You may enter")
else:
    print("Sorry, adults only")

Sorry, adults only

elseには条件がありません。その条件はすでに示されているからです。「上のどれも真でなければ」という意味です。ifとelseのうち、ちょうど1つだけが実行されます。両方が実行されることも、どちらも実行されないこともありません。

elif — 複数の道

marks = 72

if marks >= 80:
    grade = "A"
elif marks >= 70:
    grade = "B"
elif marks >= 60:
    grade = "C"
elif marks >= 40:
    grade = "D"
else:
    grade = "F"

print(f"Marks {marks} gives grade {grade}")

Marks 72 gives grade B

elifは「そうでなければ、もし」という意味です。Pythonは連なりを上から順にたどり、最初に真だと分かった条件のブロックを実行し、そのあと連なり全体を抜けます。 残りの条件はテストすらしません。

marks = 72のとき: 72 >= 80は偽、72 >= 70は真なのでgrade = "B"になり、そこで終わります。72 >= 60と72 >= 40も真ですが、それらは一度も見られません。

そして最大の落とし穴

elifは最初に真になった条件で止まるため、順番を間違えると、エラーは出ないのに答えだけが間違っているプログラムになります:

marks = 95

if marks >= 40:
    grade = "Pass"
elif marks >= 80:
    grade = "Excellent"
else:
    grade = "Fail"

print(grade)

Pass

95点なのにExcellentになりません。95 >= 40がすぐに真になり、Pythonはそこで止まったからです。2つ目の条件は、まったくテストされませんでした。

覚えておくべきルール: 最も厳しく、最も具体的な条件を先に書き、最もゆるい条件を最後に書きます。 数値の区分を扱うときは、上の成績の例のように、大きい方から順に下っていきます。

このバグは非常に静かなので、見つける唯一の方法は実際に確かめることです。だから習慣にしてください。条件の連なりを書いたら、それぞれの分岐に当たる値を1つずつ与えて、一度実行してみましょう。上の成績のコードは、95、72、65、45、20で5つの異なる答えを出すはずです。もし2つの答えが同じなら、順番が間違っています。

条件の中の条件

is_logged_in = True
is_admin = False

if is_logged_in:
    if is_admin:
        print("Welcome, admin")
    else:
        print("Welcome, user")
else:
    print("Please log in")

Welcome, user

内側のifは外側のifの下にあるので4つの空白でインデントされ、その中のprintの行は8つの空白でインデントされています。これでも動きますが、階層が増えるほど読みにくくなります。andを使うほうが、同じことを明確に表せることがよくあります:

is_logged_in = True
is_admin = False

if is_logged_in and is_admin:
    print("Welcome, admin")
elif is_logged_in:
    print("Welcome, user")
else:
    print("Please log in")

Welcome, user

どちらのほうが良いかは、どちらが読みやすいかによります。3階層より深くなったと感じたら、立ち止まって考え直しましょう。 条件の組み立て方を変えられることが、ほとんどの場合のサインです。

入力の検証

前の章で残した問題（相手が何も入力しなかったり、単語を入力したりしたときにどうするか）を解決する道具が、これで揃いました:

raw = input("Your age: ").strip()

if raw == "":
    print("You did not type anything")
elif raw.isdigit():
    age = int(raw)
    if age >= 18:
        print(f"Age {age}: you may enter")
    else:
        print(f"Age {age}: adults only")
else:
    print(f"'{raw}' is not a whole number")

Your age: twenty
'twenty' is not a whole number

isdigit()は新しいメソッドです。テキストのすべての文字が数字かどうかを教えてくれます。何かをint()に渡す前に確認する簡単な方法で、これによりValueErrorは起きなくなります。（isdigit()は負の数や小数を受け付けません。それらにはtryが必要ですが、それは後の章で学びます。）

完成例

fare.py:

# Work out a ticket fare from age and day of week
age = int(input("Passenger age : "))
day = input("Day of week   : ").strip().lower()

base_fare = 120.0

# Most specific rule first, loosest last
if age < 5:
    fare = 0.0
    category = "Infant"
elif age < 18:
    fare = base_fare * 0.5
    category = "Child"
elif age >= 60:
    fare = base_fare * 0.7
    category = "Senior"
else:
    fare = base_fare
    category = "Adult"

is_weekend = day == "saturday" or day == "sunday"
if is_weekend:
    fare = fare * 1.2

print()
print(f"Category : {category}")
print(f"Weekend  : {is_weekend}")
print(f"Fare     : {fare:.2f}")

Passenger age : 65
Day of week   : Sunday

Category : Senior
Weekend  : True
Fare     : 100.80

ここでは2つの設計上の判断に注目してください。1つ目は、年齢の条件をelifでつないでいることです。乗客はちょうど1つの区分に入るからです。2つ目は、週末の条件が独立したifになっていることです。これは独立した問いだからです。年齢にかかわらず、週末の割増料金はその上に加算されます。何をelifにし、何を独立したifにするかを決めることこそが、条件を書くうえでの本当の仕事です。

うまくいかないとき

SyntaxError: expected ':' if、elif、またはelseの行の末尾にあるコロンが抜けています。

IndentationError: expected an indented block after 'if' statement ifの次の行がインデントされていません。条件の中には、少なくとも1行が必要です。

IndentationError: unexpected indent 理由もなくインデントされている行があります。その行がどのブロックに属するべきかを考えてください。

TabError: inconsistent use of tabs and spaces in indentation 1つのファイルの中でタブとスペースが混ざっています。エディタで「インデントをスペースに変換」を実行してください。

SyntaxError — 単独で書かれたelifやelse elifとelseは必ずifに属し、そのifと同じ深さにインデントされていなければなりません。

TypeError: '>=' not supported between instances of 'str' and 'int' input()の変換を忘れています。int(input(...))と書いてください。

条件は正しく見えるのに、違う道に進んでしまう 順番を確認してください。ゆるい条件が先にあると、厳しい条件は一度もテストされません。それぞれの分岐に当たる値を1つずつ与えて、一度実行してみてください。

やってみよう

bmi.pyという名前のファイルを書いてください。身長をメートル、体重をキログラムで受け取り、BMIを計算して、そのカテゴリを表示します。

計算式: bmi = weight / (height * height)

カテゴリは次のとおりです:

• 18.5未満 — Underweight
• 18.5以上25未満 — Normal
• 25以上30未満 — Overweight
• 30以上 — Obese

境界の書き方は、わざと「未満」（<）と「以上」（>=）にしてあります。「18.5から24.9」と書くと、途中に隙間ができてしまいます。たとえばBMIが24.95だと、どのカテゴリにも入らなくなります。<と>=を使えば、どの数もちょうど1つのカテゴリに入ります。

次の4つの条件を満たしてください:

1. BMIを小数点以下1桁で表示する
2. 4つのカテゴリすべてが本当に動くように、条件の順番を決める
3. 身長が0なら、割る前に止まってメッセージを表示する。そうしないとZeroDivisionErrorになります
4. 4つのカテゴリをそれぞれ代表する4つの値で実行し、さらに境界値ちょうどの値でも実行する。BMIがちょうど25のとき、どのカテゴリに入るでしょうか？（Overweightになるはずです。）

4つ目の条件がいちばん重要です。境界ちょうどの値こそ、条件の順番の間違いが表に出てくる場所だからです。