0章　Pythonの基礎と、CHaserの書き方

第2部では、CHaserのプログラムをPythonで書くための道具を、順番に学びます。

この部の読み方

入門編では、ステージごとに「課題 → ヒント → 挑戦 → 解答例」の順で、自分でブロックを組む練習をしました。この本では、その考え方をPythonの文法でどう書くかを中心に説明します。だから、ステージの課題を1つずつ解く形ではなく、書き方の解説と、コードの例、つまずきやすい点を中心に進めます。

この部のコードは、チュートリアルのPython画面にそのまま入力できる書き方（walk(Up)）で書きます。本番用（Pythonの画面・対戦）では、命令の前にplayer.を付けます。違いは、0章で説明します。

各章は、入門編の次の章に対応しています。

この本の章	内容	入門編の章（ステージ）
0章	Pythonの基礎と、CHaserの書き方（チュートリアルと本番の違い）	第2部0章
1章	移動と繰り返し	第2部1・2章（ステージ1・2）
2章	情報の読み取りと条件分岐	第2部3・4章（ステージ3）
3章	探査と、行動の決め方	第2部5・6章（ステージ4）
4章	ターンの仕組みと、攻撃	第2部7・8章（ステージ5・6）
5章	変数と関数	第2部9章（ステージ7）
6章	総合演習と、Blockly⇔Python対応表	第2部10章（ステージ8）

入門編を読んでいない人のために、各章の最初に「CHaserのしくみの要点」を置きました。入門編を読んだ人は、飛ばして構いません。

0章 Pythonの基礎と、CHaserの書き方

この章では、CHaserのプログラムをPythonで書く場所と、その書き方（2通り）、Pythonの基本ルールを確認します。Pythonを知っている人は、「Pythonを書く2つの場所」から「CHaserで使う名前」までを読めば十分です。

Pythonを書く2つの場所

CHaserには、Pythonのコードを書く場所が2つあります。

	チュートリアル（Python）	Pythonの画面・対戦
開き方	ステージ選択画面の右上を「Python」に切り替えて、ステージを選ぶ	トップ画面の「Python」
目的	ステージをPythonでクリアする練習	対戦用のプログラムを書く・対戦する
命令の書き方	名前だけ：`walk(Up)`	`player.`を付ける：`player.walk(Up)`
準備	いらない（`import`も、接続もなし）	骨組み（下）を使う

この本の第2部のコードは、チュートリアルにそのまま入力できる書き方（walk(Up)）で書きます。本番用に使うときは、命令の前にplayer.を付け、骨組みの中に入れます（walk(Up) → player.walk(Up)）。第3部の実践では、本番用の書き方で書きます。

チュートリアルのPythonは「簡易版」

チュートリアルのPython画面は、walk(Up)と書くだけで、キャラクターを動かせるように作られた簡易版です。書いたコードは、画面が、CHaserのステージ用に変換してから動かしています。だから、書いたコードは、普通のPythonとしては動きません。たとえば、walk(Up)だけを書いたファイルを、パソコンのPythonで動かすと、「walkという名前がありません（NameError）」というエラーになります。walkなどの命令や、方角の名前は、この画面が用意しているからです。

普通のPythonにはない、次のような決まりと制限があります。

命令の結果が、map_infoなどの変数に、自動で入る（普通のPythonでは、map_info = ...と書かない限り、変数は変わりません）。
CPUのいないステージでは、開始時点のmap_infoが最初から入っていて、get_ready()を書かなくても動く。
importなしで、UpやBlockが使える。
次の書き方は、エラーになる（実機で確かめた）：関数の外のreturn、[walk(Up) for ...]のような内包表記やlambdaの中で命令を使うこと、f = walkのように( )を付けずに命令の名前だけを使うこと。命令は、for文やdef（関数）の中でも、walk(Up)のように書きます。

対戦用のPythonの画面（第3部）は、こちらが正式な形です。命令をplayer.walk(Up)と書き、骨組みの中にコードを書き、map_info = player.get_ready()で自分で受け取ります。チュートリアルで書いたコードは、そのまま本番に貼っても動きません。命令の前にplayer.を付けるなど、書き換えが必要です。チュートリアルは、考え方を練習するための簡易版、本番は、実際に対戦するためのプログラム、と使い分けてください。

チュートリアルのPython画面

ステージ選択画面の右上にある「ブロック／Python」の切り替えを「Python」にしてからステージを選ぶと、Pythonのチュートリアル画面が開きます。切り替えは、次に開いたときにも残ります。ステージのクリア済みの表示は、ブロックとPythonで別々に管理されます。

画面は、左のエディタ、右の盤面と「残りターン数」、その下の出力欄でできています。ヘッダーのボタンは「実行」「停止」「保存」「開く」で、実行中は「実行」が「リセット」に変わります。「保存」「開く」は、Pythonのファイル（.py）の書き出しと読み込みです。

この画面には、次の決まりがあります。

命令は名前だけで書く：walk(Up)・look(Up)・search(Up)・put(Up)・get_ready()です。player.walk(Up)と書くと、「player という名前はまだ決まっていません」というエラーになります。
importなしで、方角（Upなど）とマスの種類（Floor・Block・Item・Enemy）が使える：乱数を使うときだけ、先頭にimport randomと書きます。
命令の結果は、自動で変数に入る：walk・put・get_readyのあとの周辺情報はmap_infoに、lookの結果はlook_infoに、searchの結果はsearch_infoに入ります。map_info = get_ready()のように、戻り値として受け取る書き方でも構いません。
get_ready()が必要なのは、相手（CPU）のいるステージ：CPUのいないステージ（ステージ1〜4、7、8など）では、開始時点の周辺情報がすでにmap_infoに入っていて、get_ready()を書かなくても動きます（書いても動きます）。CPUのいるステージ（5-1、6-1など）では、毎ターンget_ready()が必要です。書かないと、最初の1回動いたところで止まります。
ブロック数の目標は、判定しない：ステージ2-1〜2-5には行数の目安があり、超えていてもクリアはできます（クリア後に、「くり返し(for)や関数(def)を使うと、もっと短く書けるよ！」と表示されます）。
first_indexは使えない：Blocklyの「最初の出現箇所を検索」ブロックをPythonに変換すると出てくるfirst_index(…)は、この画面では定義されていません。かわりにinを使います（3章）。
出力欄：print()の結果や、エラー（行番号つき）、「<< 停止しました >>」などが表示されます。10秒たっても次の行動（walkなど）が出てこないと、止まります。

本番用の骨組み（Pythonの画面・対戦）

ここまで説明してきた、チュートリアルのPythonは、簡易版でした。ここからが、対戦で実際に使う、正式なPythonのプログラムの形です。

Pythonの画面（第3部1章）を開くと、最初から次のようなプログラムが書かれています。これが、本番用のCHaserのプログラムの骨組みです。

import argparse
from lib.pyCHaser import * # lib/pyCHaser.py

player = None
map_info = []

def main(port, name, host):
    global player, map_info

    # サーバーと接続
    player = Client(port=port, name=name, host=host)

    while True:
        # 準備完了 & 周辺探査
        map_info = player.get_ready()
        # ブロックがなければ上へ、あれば右へ
        if map_info[Up] != Block:
            player.walk(Up)
        else:
            player.walk(Right)

その下に、プログラムを起動するための、決まった書き方が続きます。ここは書き換えません。

if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("-p", "--port", default=2009)
    parser.add_argument("-n", "--name", default="player")
    parser.add_argument("-i", "--host", default="localhost")
    args = parser.parse_args()
    main(port=args.port, name=args.name, host=args.host)

全部を理解する必要はありません。自分で書き換えるのは、while True:の中だけです。ほかの部分は、次のような役割です。

from lib.pyCHaser import *：CHaserを動かすための道具を読み込みます。これで、Client、方角の名前（Upなど）、マスの種類の名前（Blockなど）、乱数の道具（random）が使えるようになります。
player = Client(...)：ゲームに接続して、キャラクターを動かすためのplayerを作ります。以降、player.walk(Up)のように書いて命令を出します。チュートリアルの画面では、このplayerがないので、walk(Up)と書きます。
global player, map_info：playerとmap_infoは、プログラムの一番上（mainの外）で作った変数です。globalと書くことで、mainの中での代入がその変数に反映されます。だから、自分で作る関数（5章）の中でも、map_infoとplayerをそのまま使えます。
while True:：ずっと繰り返す、という意味です（後で説明します）。CHaserのプログラムは、何ターン続くか分からないので、基本的にこの繰り返しで全体を包みます。
map_info = player.get_ready()：自分の番が来るまで待って、来たら自分の周りの9マスの情報を受け取ります。本番では、map_infoに自動では入らないので、この形で受け取ります。

チュートリアルで書いたコードを、本番に持っていくときは、命令の前にplayer.を付けて、while True:の中身は骨組みのwhile True:の中に、自分で作る関数はdef mainより上に、貼り付けてください。また、本番では、行動の前に必ずmap_info = player.get_ready()が必要です（4章）。

CHaserで使う名前

CHaserのプログラムで使う名前は、次のとおりです。

命令

チュートリアルの書き方	本番用の書き方	意味
`get_ready()`	`player.get_ready()`	自分の番を待ち、周辺情報（周囲9マス）を返す
`walk(方向)`	`player.walk(方向)`	方向に1マス移動する
`put(方向)`	`player.put(方向)`	方向のマスにブロックを置く
`look(方向)`	`player.look(方向)`	方向の2マス先を中心とした周囲9マスを調べる（近隣探査）
`search(方向)`	`player.search(方向)`	方向に一直線9マスを調べる（遠方探査）

方向とマスの種類（どちらの書き方でも同じ）

種類	名前
方向（移動・設置・探査の指定に使える）	`Up`・`Down`・`Left`・`Right`
方角（周辺情報の取り出しに使う）	上の4つ、`UpLeft`・`UpRight`・`DownLeft`・`DownRight`・`Center`（自分自身のマス）
マスの種類	`Floor`（何もない）・`Block`（ブロック）・`Item`（アイテム）・`Enemy`（相手）

これらの名前は、クォート（"）で囲まない、あらかじめ用意された値です。実際には、方角の名前はUpLeft = 0、Up = 1、…、DownRight = 8という整数の別名で、map_infoは9個の要素を持つただのリストです。だからmap_info[Up]は、リストの1番目（Upは1）を取り出しています。

Pythonの基本ルール

変数と代入

値に名前を付けて覚えておく仕組みを変数といいます。

direction = Right

これは「directionという名前の変数に、Rightという値を入れる（代入する）」という意味です。左側が変数名、=が代入の記号、右側が入れたい値です。数学の「等しい」という意味の=とは違うので注意してください。

比較演算子

「等しいかどうか」を調べるときは、=を2つ重ねた==を使います。等しくないかは!=、大小は>・<・>=・<=です。

map_info[Up] == Block    # 上がブロックか（TrueかFalseになる）

=（代入）と==（比較）を混同するのは、初心者がもっともよくやってしまう間違いの1つです。

if文（条件分岐）と、インデント

「もし〇〇なら」を表すのがifです。

if map_info[Up] == Block:
    player.walk(Right)
elif map_info[Left] == Item:
    player.walk(Left)
else:
    player.walk(Up)

ifの条件の最後には:（コロン）を付けます。条件が成り立ったときに実行したい処理は、次の行から字下げ（インデント）して書きます。Blocklyでは、ブロックの「内側」にはめ込む形で表していた「中に入っているかどうか」を、Pythonではインデントの深さで表します。同じ深さの行は同じグループで、字下げが浅くなると、そのグループから抜けたことになります。本書では、1段につき半角スペース4つで揃えます。elifは「そうでなくもし」、elseは「どれにも当てはまらなければ」です。上から順に調べて、最初に成り立ったところだけが実行されます。

for文とwhile文（繰り返し）

回数が決まっている繰り返しにはfor、回数が決まっていない繰り返しにはwhileを使います。

for count in range(4):    # 4回繰り返す
    player.walk(Right)

while True:               # ずっと繰り返す
    player.walk(Right)

range(4)は「0, 1, 2, 3」という4つの数字の並びを作ります。for count in range(4):は、その4つの数字を順にcountに入れながら、インデントされた部分を4回繰り返します。while 条件:は、条件が成り立つ間、繰り返します。while True:は条件が常に成り立つので、ずっと繰り返します。

#から行の終わりまでは、プログラムの動作に影響しない、人間が読むためのメモ（コメント）です。判断の意図を書き残しておくと、後で読み返すときに役に立ちます。

リストと、番号の指定

複数の値を順に並べてまとめて扱うものをリストといいます。map_infoもリストです。角かっこ[ ]に番号か名前（Upなど）を書いて、1つの値を取り出します。

free = []                # 空のリスト
free.append(Up)          # 最後に追加する
free[0]                  # 最初の要素を取り出す（番号は0から数える）

番号は0から数え始めます。searchの結果（search_info[0]が隣、search_info[8]がいちばん遠い）も、この数え方です（3章）。

変数名について（ローマ字の名前）

チュートリアルの画面で、日本語の名前を付けたブロックの変数や関数をPythonに変換すると、ido_hoko（移動方向）のようなローマ字の名前になります。この本のコードでは、directionのように英単語の名前を使いますが、変換されたコードを読むときは「もとは日本語の名前だった」と考えると、意味が追いやすくなります。

注意したいこと

=と==を混同する：「代入」と「比較」は見た目が似ていますが、まったく違う意味です。ifの条件の中では必ず==を使います。
インデントがずれる：コピー＆ペーストをしたときや、タブとスペースを混ぜたときに、インデントが揃わずエラーになることがあります。字下げの深さを目で確認する癖をつけましょう。
:（コロン）を忘れる：if、elif、else、for、while、後で学ぶdefの行末には、必ず:が必要です。
チュートリアルでplayer.を付けてしまう／本番でplayer.を忘れる：チュートリアルではplayer.walk(Up)が、本番ではwalk(Up)が、それぞれエラーになります。エラーの行番号で、命令の書き方を見直しましょう。
while True:の外に、行動を書いてしまう：骨組みのwhile True:の外に書いた命令は、1回しか実行されません。毎ターン実行したい処理は、while True:の中に書きます。

演習問題

チュートリアルのステージ1-1をPythonで解いてみましょう（ステージ選択画面の右上を「Python」に切り替えます）。上に2マス進むには、どう書きますか。
本番用の骨組みを、Pythonの画面で動かして、キャラクターがどう動くか観察してみましょう。「上がブロックでないとき」と「ブロックのとき」で、どう動きが変わりますか。
骨組みのif map_info[Up] != Block:を==に書き換えると、動きはどう変わりますか。実際に動かして確かめてみましょう。