例外とクラスと標準ライブラリ

1. 例外 tryとexceptと例外の階層

try except else finally がどの順に走るのか、例外はどんな親子関係で並んでいるのか、raise と assert は何をするのか。8章は出題40問中4問（10%）の重い章です。

プログラムが止まる止まり方には2種類あります。1つは構文エラーで、書き方そのものが Python の文法に合っていないもの。これは実行される前に弾かれます。もう1つが例外で、書き方は正しいのに実行してみたら実行できなかったもの。0で割った、無い鍵で辞書を引いた、数字でない文字列を int() に渡した。例外処理はこの後者を扱う仕組みです。

基本の形は try と except です。try のブロックを上から実行し、途中で例外が起きたらそこで中断して、種類が合う except に飛びます。合う except が1つも無ければ、その例外は呼び出し元へ伝わっていき、最後まで誰も受け止めなければプログラムが止まります。except のうしろに as e と書くと、飛んできた例外オブジェクトそのものを受け取れます。e.args に raise へ渡された引数がタプルで入り、str(e) でメッセージが読めます。

ここに else と finally が加わります。else は try で例外が起きなかったときだけ実行されるブロックです。名前が紛らわしいのですが、if の else とは逆で「うまくいったとき」の側です。finally は例外が起きても起きなくても必ず実行されるブロックで、ファイルを閉じるような後片付けを置く場所です。実行順は、例外が無ければ try、else、finally。例外があって捕まえたなら try の途中まで、except、finally。この2本の道筋を頭に入れておけば、出力を並べる問題はほぼ解けます。

finally の性質でいちばん問われるのが return との関係です。try の中に return があっても、finally は return より前に実行されます。値を返す準備ができてから、いったん finally に寄って、それから返るのだと考えてください。そして finally の中にも return があると、そちらが戻り値を上書きしてしまいます。try で return したはずの値が消えるので、finally に return を書くのは避けるのが定石です。

例外にはクラスの親子関係があります。頂点は BaseException で、その直下に Exception があり、普段使う例外のほとんどは Exception の下にぶら下がっています。except Exception と書けば、その下の子孫はまとめて捕まえられます。逆にいうと、Exception の下にいない KeyboardInterrupt と SystemExit は except Exception では捕まりません。この2つは BaseException の直下にいて、利用者が Ctrl-C で止めたときやプログラムが自分で終了するときのものなので、うっかり握りつぶさないよう別枠にしてあるのです。

中間の親も覚える価値があります。IndexError と KeyError はどちらも LookupError の下です。添字でも鍵でも「引いたが見つからない」という同じ性質なので、まとめて except LookupError で受けられます。ZeroDivisionError は ArithmeticError の下、FileNotFoundError は OSError の下、ModuleNotFoundError は ImportError の下です。親クラスを書けば子も捕まるので、except を並べるときは必ず狭いもの（子）を先、広いもの（親）を後に書きます。順序を逆にすると、先に書いた親がすべて拾ってしまい、後ろの except は永遠に出番が来ません。複数をまとめたいときは except (ValueError, TypeError) のようにタプルで並べます。丸括弧を忘れるとエラーになります。

自分で例外を起こすのが raise です。raise ValueError('負の数は不可') のようにインスタンスを渡します。except の中で引数を付けずに raise とだけ書くと、いま処理中の例外をそのまま呼び出し元へ投げ直します。ログだけ残して判断は上に任せたい、というときの書き方です。独自の例外を作るときは class LoadError(Exception): pass のように Exception を継承したクラスを定義するだけでよく、中身が空でも例外として使えます。Exception を継承しておけば except Exception でも拾えるようになります。

assert は「ここでは必ずこうなっているはず」を書き残す文です。assert 条件, メッセージ と書き、条件が偽なら AssertionError が上がります。ただし python3 -O のように最適化モードで実行すると assert は丸ごと無効化され、1行も実行されません。したがって assert を入力値の検証に使ってはいけません。利用者が入れた値をはねるのは if と raise の仕事で、assert は開発時の自己点検に使うものだ、と役割を分けて覚えてください。

def read_age(s):    try:        n = int(s)    except ValueError:        print("数字ではありません")        return -1    else:        print("変換できました")        return n    finally:        print("後片付け") print(read_age("30"))print(read_age("x"))

用語

例外

文法としては正しいのに、実行してみると続行できなかったときに送出されるオブジェクト。構文エラーは実行前に弾かれるので別物。

else 節

try で例外が起きなかったときだけ実行される。if の else とは向きが逆で、成功した側に付く。

finally 節

例外の有無にかかわらず必ず実行される。try に return があっても finally が先に走り、finally に return があると戻り値を上書きする。

BaseException

例外階層の頂点。直下に Exception のほか KeyboardInterrupt と SystemExit がいる。この2つは except Exception では捕まらない。

LookupError

IndexError と KeyError の共通の親。添字でも鍵でも「引いたが見つからない」場面をまとめて受けられる。

ArithmeticError

ZeroDivisionError や OverflowError の親。except ArithmeticError と書けば 0 除算も捕まる。

except のタプル指定

except (ValueError, TypeError) as e のように丸括弧で並べると、どれか1つに一致したときに実行される。

引数なしの raise

except の中で raise とだけ書くと、いま処理中の例外をそのまま呼び出し元へ再送出する。

自作例外

Exception を継承したクラスを定義するだけで作れる。中身が pass だけでも例外として送出でき、except Exception でも拾える。

assert

条件が偽なら AssertionError を送出する文。python3 -O では無効化されるので、入力値の検証には使わない。

例題

出典・根拠：Python Software Foundation「Python チュートリアル 8. エラーと例外」Python 3.14 ドキュメント（2026年8月確認）

2. クラス 継承とMROと特殊メソッド

self とは何か、クラス変数とインスタンス変数はどこが違うのか、多重継承のときどの親が選ばれるのか。9章は2問ですが、クラス変数の共有と MRO は取りこぼしやすい論点です。

クラスは、データとそれを扱う手続きをひとまとめにした型の設計図です。class Dog: と書いて中にメソッドを並べ、Dog("Rex") と呼ぶとインスタンスが1つ作られます。作られる途中で自動的に呼ばれるのが __init__ で、ここでそのインスタンス固有のデータを self に持たせます。__init__ は「初期化するメソッド」であって、インスタンスそのものを作って返すメソッドではありません。

メソッドの第1引数 self は、呼び出したインスタンス自身が自動的に入る場所です。d.speak() と書くと Python が裏で Dog.speak(d) に読み替えています。ですから self という名前自体は決まりごとではなく単なる慣習で、第1引数が自分自身を受けるという位置だけが仕様です。逆に Dog.speak(d) と自分で書いても同じように動きます。

つまずきどころの筆頭がクラス変数とインスタンス変数の違いです。class の直下に書いた変数はクラス変数で、そのクラスから作られた全インスタンスが同じ1つを共有します。__init__ の中で self.名前 = 値 と書いたものはインスタンス変数で、インスタンスごとに別々に持ちます。Dog.kind = "wolf" とクラス側を書き換えると、すべてのインスタンスから見える値が変わります。一方 d.kind = "husky" とインスタンス側に代入すると、そのインスタンスの __dict__ に kind が新しく作られ、クラス変数の上に影を落とします。以後 d.kind はその影を返し、ほかのインスタンスとクラス変数は元のままです。

この違いが牙をむくのが、リストや辞書のようなミュータブルなオブジェクトをクラス変数にしたときです。class Basket: items = [] と書いて self.items.append(x) とすると、self.items は代入ではなく参照なので、たどり着く先はクラス変数の1つのリストです。結果として、どのインスタンスから足しても全員の items が同じ内容になります。インスタンスごとに別々の入れ物が欲しければ、__init__ の中で self.items = [] と代入して作ってください。self.count += 1 のように数値のクラス変数を増やそうとしたときも同じ理屈が働きますが、こちらは += が代入なので、クラス変数は 0 のまま、インスタンス側に 1 という影ができます。

継承は class Cat(Animal): のように親クラスを書きます。子で同じ名前のメソッドを定義すれば上書き（オーバーライド）になり、親の実装も呼びたいときは super() を使います。子の __init__ の中で super().__init__(name) と呼ぶのが定番で、親が用意していた初期化をやってから、子だけの属性を足すという流れになります。super() を書き忘れると親の __init__ が走らないので、親が用意するはずだった属性が存在しないインスタンスができあがります。

親を2つ以上書けるのが多重継承です。このとき、どの親のメソッドが使われるかを決める並びが MRO（メソッド解決順序）で、クラス.__mro__ で確認できます。並びは C3線形化という規則で作られ、単純な深さ優先ではありません。A を親に持つ B と C があり class D(B, C) とすると、MRO は D、B、C、A、object です。B から A へ潜ってしまわず、いったん C を見てから A に行く点が肝で、これは共通の親 A を子より先に置かないという規則によります。class E(C, B) と書けば E、C、B、A、object になり、先に書いたほうが優先されます。矛盾する順序を要求すると、そもそもクラス定義の時点で TypeError になります。B が A を継承しているのに class F(A, B) と書くと、A を B より先にしたいという指定と、親は子より後という規則がぶつかるためです。

属性を外から触られたくないときは名前の先頭にアンダースコアを付けます。_x のように1本だけ付けるのは「内部用のつもりです」という慣習の合図にすぎず、外から普通に読み書きできます。__x のように2本付けると名前修飾（ネームマングリング）が働き、実際の属性名が _クラス名__x に書き換えられます。そのため p.__x と書くと AttributeError になりますが、p._P__x と書けば読めます。本来の目的は、継承したときに親子で属性名がぶつかるのを防ぐことで、アクセス制限そのものではありません。Python に private キーワードはありません。

先頭と末尾にアンダースコアが2本ずつ付く名前は特殊メソッドで、組み込みの構文や関数から呼ばれます。print(v) や str(v) は __str__、repr(v) とリストや辞書の中に入れて表示したときは __repr__ が使われます。__str__ が無ければ __repr__ で代用されますが、逆はありません。len(v) は __len__、v + w は __add__、v == w は __eq__ です。ここで1つ落とし穴があり、__eq__ を定義したクラスは __hash__ が自動的に None にされます。等しさの定義を変えたのにハッシュ値が元のままだと集合や辞書が壊れるためで、その結果 set に入れようとすると unhashable type というエラーになります。ハッシュも使いたいなら __hash__ も自分で定義してください。

class Counter:    total = 0     def __init__(self, label):        self.label = label        self.n = 0     def tick(self):        self.n += 1        Counter.total += 1     def __str__(self):        return "{}:{}".format(self.label, self.n) a = Counter("left")b = Counter("right")a.tick()a.tick()b.tick()print(a, b, Counter.total)

用語

__init__

インスタンスが作られた直後に自動で呼ばれる初期化のメソッド。インスタンスを生成して返すものではない。

self

メソッドの第1引数に自動で渡される、呼び出したインスタンス自身。名前は慣習で、位置だけが仕様。

クラス変数

class の直下に書いた変数。全インスタンスで1つを共有する。クラス側を書き換えると全員に波及する。

インスタンス変数

self.名前 = 値 で作る、インスタンスごとに別々の変数。同名のクラス変数があれば、その上に影を落とす。

super()

MRO 上で次に来るクラスを参照する。子の __init__ から super().__init__(...) と呼んで親の初期化を行うのが定番。

MRO

メソッド解決順序。C3線形化で決まり、クラス.__mro__ で確認できる。class D(B, C) なら D、B、C、A、object。

名前修飾

__x のようにアンダースコア2本で始まる属性名が _クラス名__x に書き換えられる仕組み。継承時の名前衝突を防ぐためのもの。

__str__ と __repr__

前者は print() や str() が使う読みやすい表現、後者は repr() やコンテナの中で使われる表現。__str__ が無ければ __repr__ で代用される。

__eq__

== の振る舞いを決める特殊メソッド。定義すると __hash__ が None になり、そのままでは集合や辞書のキーに使えなくなる。

特殊メソッド

前後にアンダースコアが2本ずつ付く名前。__len__ は len()、__add__ は + など、組み込みの構文から呼ばれる。

例題

出典・根拠：Python Software Foundation「Python チュートリアル 9. クラス」Python 3.14 ドキュメント（2026年8月確認）

3. 標準ライブラリとイテレータ

math random datetime os.path sys re json collections。そしてイテレータとジェネレータ、map filter reduce、any all、is と ==。10章4問と11章1問ぶんの守備範囲です。

Python には最初から大量のモジュールが同梱されていて、import するだけで使えます。試験で顔を出すのは決まった顔ぶれなので、それぞれ何をする道具かと、返ってくる値の型を押さえておけば足ります。とくに「int が返るのか float が返るのか」「リストが返るのかイテレータが返るのか」を取り違える問題がよく出ます。

math は数学の関数です。math.pi は円周率、math.sqrt(16) は 4.0 で、割り切れても float が返る点に注意します。math.floor は下方向への切り捨てなので math.floor(-1.5) は -2、math.ceil は上方向なので math.ceil(-1.5) は -1 です。0 方向に丸める int(-1.5) が -1 になるのと結果が食い違うので、負の数で必ず確かめてください。random は乱数で、random.random() は 0.0 以上 1.0 未満の float、random.randint(1, 10) は両端を含む整数、random.choice(並び) は要素を1つ選びます。random.seed(値) を先に呼ぶと同じ並びが再現できます。

datetime は日付と時刻です。datetime.date(2026, 8, 22) で日付を作り、strftime('%Y/%m/%d') で書式を指定した文字列にします。日付どうしの引き算は timedelta を返し、日付に timedelta(days=10) を足すと10日後の日付になります。os.path はパスの文字列を組み立てたり分解したりする道具で、os.path.join('a', 'b') は区切り文字を補って 'a/b'、os.path.basename('/x/y/z.txt') は 'z.txt'、os.path.dirname は '/x/y' です。os.path.splitext('z.txt') は ('z', '.txt') のように拡張子だけを、点を付けたまま切り離したタプルを返します。sys はインタプリタ自身の情報で、sys.argv がコマンドライン引数のリスト、sys.path がモジュールを探すディレクトリのリスト、sys.version_info がバージョンです。

re は正規表現です。いちばん問われるのが re.match と re.search の違いで、match は文字列の先頭からしか照合しません。re.match('b', 'abc') は一致せず None を返しますが、re.search('b', 'abc') は途中でも探すので一致します。どちらも見つかればマッチオブジェクトを返し、.group() で一致した文字列、.groups() で丸括弧のグループをタプルで取り出せます。re.findall はすべての一致を文字列のリストで返し、re.sub は置換した文字列、re.split は分割したリストを返します。パターンには r'\d+' のような raw 文字列を使うのが習慣です。

json は Python のオブジェクトと JSON 文字列の相互変換です。json.dumps がオブジェクトから文字列へ、json.loads が文字列からオブジェクトへ。往復すると型が変わることがあるのが要点で、タプルは JSON の配列になり、戻すとリストになります。タプルには戻りません。辞書のキーは文字列化されるので、{1: 'a'} は '{"1": "a"}' になります。集合は JSON に対応する型が無いので json.dumps({1, 2}) は TypeError です。日本語は既定で \\uXXXX にエスケープされ、そのまま出したいときは ensure_ascii=False を渡します。

collections は用途を絞った入れ物の詰め合わせです。Counter は要素を数える辞書で、Counter('abracadabra') のように渡すと各文字の個数が入り、most_common(2) で多い順に2件のタプルのリストが返ります。無いキーを引いても KeyError にならず 0 が返ります。defaultdict(list) は未知のキーを引いた瞬間に空リストを作るので、いきなり append できます。namedtuple('Pt', 'x y') は名前でも添字でも読めるタプルを作り、isinstance(p, tuple) は True です。つまりタプルの一種であって、値を書き換えることはできません。deque は両端に高速に出し入れできる並びで、appendleft と popleft が使えます。

イテレータは、next() を呼ぶたびに次の値を1つ返し、尽きると StopIteration を送出するオブジェクトです。for 文は裏でこれを回しています。ここで最大のつまずきどころは、map filter zip enumerate と、あとで述べるジェネレータが、いずれもリストではなくイテレータを返すことです。イテレータは一度きりで、list() で取り出すと中身が空になります。同じ map オブジェクトに2回 list() をかけると、2回目は空リストになります。使い回したいなら、最初に list() でリストに固めてください。

ジェネレータは yield を含む関数から作られるイテレータです。ふつうの関数と決定的に違うのは、呼んだ時点では本体が1行も実行されないことです。返ってくるのはジェネレータオブジェクトだけで、最初の next() でようやく先頭から動きだし、yield に当たるとそこで止まって値を返します。次の next() で止まった続きから再開し、関数が終わると StopIteration になります。すべてをメモリに載せずに済むので、巨大な並びや無限の並びを扱えます。丸括弧で書く内包表記 (i*i for i in range(3)) はジェネレータ式で、角括弧のリスト内包表記とは返る型が違います。

map(関数, 並び) は各要素に関数を適用したイテレータ、filter(関数, 並び) は関数が真を返した要素だけのイテレータです。filter の第1引数に None を渡すと、要素そのものの真偽で絞り込み、0 や空文字列や None といった偽の要素が落ちます。functools.reduce(関数, 並び) は左から2つずつ畳み込んで1つの値にします。any は1つでも真なら True、all は全部真なら True ですが、空の並びを渡したときが逆転します。all([]) は True、any([]) は False です。「反例が1つも無いから真」「例が1つも無いから偽」と読むと筋が通ります。

最後に is と == です。== は値が等しいかを尋ね、is は同じオブジェクトかを尋ねます。a = [1, 2] と b = [1, 2] は a == b が True でも a is b は False で、中身が同じだけの別のリストだからです。c = a と代入した場合だけ c is a が True になります。None は1つしか存在しない特別なオブジェクトなので、x is None と書くのが作法です。整数や文字列で is を試すと、処理系のキャッシュ次第で結果が変わることがあるため、値を比べたいときは常に == を使ってください。

import mathimport os.pathfrom collections import Counter print(math.ceil(3.2), math.factorial(4))print(os.path.join("data", "log.csv"))print(Counter("mississippi").most_common(1))words = ["apple", "fig", "kiwi"]print(list(map(len, words)))print(list(filter(lambda w: len(w) > 3, words)))

用語

math.sqrt

平方根を返す。割り切れても float なので math.sqrt(16) は 4.0。math.floor(-1.5) は -2、math.ceil(-1.5) は -1。

os.path.splitext

パスを本体と拡張子に分けたタプルを返す。'z.txt' なら ('z', '.txt') で、点は拡張子側に付く。

re.match と re.search

match は文字列の先頭からしか照合しない。search は途中でも探す。一致しなければどちらも None。

json.loads

JSON 文字列を Python のオブジェクトへ戻す。JSON の配列はリストになり、元がタプルでもタプルには戻らない。

Counter

要素の個数を数える辞書。most_common(n) で多い順に n 件のタプルのリストを返し、無いキーは 0 を返す。

namedtuple

名前でも添字でも読めるタプルを作るファクトリ。作られたインスタンスは isinstance(p, tuple) が True。

イテレータ

next() で次の値を返し、尽きると StopIteration を送出する。map filter zip enumerate はこれを返すので一度きり。

ジェネレータ

yield を含む関数から作られるイテレータ。呼んだだけでは本体は動かず、最初の next() で先頭から実行が始まる。

filter(None, 並び)

第1引数が None のとき、要素そのものの真偽で絞る。0 や空文字列や None が落ちる。

all([]) と any([])

空の並びでは all は True、any は False。反例が無いから真、例が無いから偽、と読む。

is と ==

is は同じオブジェクトか、== は値が等しいか。中身の同じ別リストは == が True、is は False。None は is で比べる。

例題

出典・根拠：Python Software Foundation「Python チュートリアル 10. Brief tour of the standard library」Python 3.14 ドキュメント（2026年8月確認）

演習：この章の問題を解く

ランダム出題の演習ツールです（JavaScript が有効な場合に動きます）。上の「確認問題」はそのままでもすべて読めます。