【Python】 8進数の使い方を解説「数値/文字列/変換/出力」

この記事では、Pythonにおける8進数の使い方について詳しく解説します。

8進数とは何か、どのように表現するのか、数値の操作や文字列との変換方法、出力の仕方、さらには実際の応用例までを紹介します。

Pythonにおける8進数の表現

Pythonでは、数値をさまざまな基数で表現することができます。

その中でも8進数(オクタル)は、特にファイルパーミッションや特定の数値計算でよく使用されます。

ここでは、8進数のリテラル、プレフィックス、データ型について詳しく解説します。

8進数のリテラル

8進数は、0から7までの数字を使用して表現される数値です。

Pythonでは、8進数をリテラルとして直接記述することができます。

例えば、8進数の 10 は、10進数では 8 に相当します。

以下は、8進数のリテラルを使った例です。

# 8進数のリテラル
octal_number = 0o10  # 8進数の10
print(octal_number)   # 出力: 8

このコードでは、0o10という8進数のリテラルを定義し、それを10進数に変換して出力しています。

8進数のプレフィックス

Pythonでは、8進数を表すために特定のプレフィックスを使用します。

8進数のリテラルは、0oまたは0Oで始まります。

このプレフィックスを使うことで、Pythonはその数値が8進数であることを認識します。

以下の例では、異なる8進数のリテラルを定義し、それぞれの10進数の値を出力しています。

# 8進数のプレフィックス
octal1 = 0o7   # 8進数の7
octal2 = 0o12  # 8進数の10
octal3 = 0o20  # 8進数の16
print(octal1)  # 出力: 7
print(octal2)  # 出力: 10
print(octal3)  # 出力: 16

このように、プレフィックスを使うことで、8進数を簡単に定義できます。

8進数のデータ型

Pythonでは、8進数も整数型(int)として扱われます。

したがって、8進数のリテラルを使用しても、データ型は変わりません。

8進数を使った計算や操作も、通常の整数と同様に行うことができます。

以下の例では、8進数のリテラルを使って計算を行い、その結果を出力しています。

# 8進数のデータ型
octal_a = 0o10  # 8進数の10
octal_b = 0o7   # 8進数の7
# 加算
result = octal_a + octal_b
print(result)  # 出力: 15 (10進数)

このコードでは、8進数のリテラルを使って加算を行い、その結果を10進数で出力しています。

結果は15となり、これは8進数の17に相当します。

以上のように、Pythonにおける8進数の表現は非常にシンプルで、リテラルやプレフィックスを使うことで簡単に扱うことができます。

次のセクションでは、8進数の数値操作について詳しく見ていきましょう。

8進数の数値操作

Pythonでは、8進数を使った数値操作も簡単に行えます。

ここでは、8進数の加算・減算、乗算・除算、そしてビット演算について詳しく解説します。

8進数の加算・減算

8進数の加算や減算は、通常の整数と同様に行うことができます。

8進数のリテラルを使って計算を行うと、Pythonは自動的にそれを整数として扱います。

以下は、8進数の加算と減算の例です。

# 8進数のリテラルを定義
a = 0o12  # 8進数の12(10進数で10)
b = 0o7   # 8進数の7(10進数で7)
# 加算
sum_result = a + b
print(f"8進数の加算: {oct(a)} + {oct(b)} = {oct(sum_result)}")  # 結果を8進数で表示
# 減算
sub_result = a - b
print(f"8進数の減算: {oct(a)} - {oct(b)} = {oct(sub_result)}")  # 結果を8進数で表示

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

8進数の加算: 0o12 + 0o7 = 0o21
8進数の減算: 0o12 - 0o7 = 0o3

8進数の乗算・除算

8進数の乗算や除算も、通常の整数と同じように行えます。

以下に、8進数の乗算と除算の例を示します。

# 8進数のリテラルを定義
a = 0o10  # 8進数の10(10進数で8)
b = 0o4   # 8進数の4(10進数で4)
# 乗算
mul_result = a * b
print(f"8進数の乗算: {oct(a)} * {oct(b)} = {oct(mul_result)}")  # 結果を8進数で表示
# 除算
div_result = a // b  # 整数除算
print(f"8進数の除算: {oct(a)} // {oct(b)} = {oct(div_result)}")  # 結果を8進数で表示

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

8進数の乗算: 0o10 * 0o4 = 0o40
8進数の除算: 0o10 // 0o4 = 0o2

8進数のビット演算

8進数も整数と同様にビット演算を行うことができます。

ビット演算は、数値のビット単位での操作を行うもので、AND、OR、XOR、NOTなどの演算が含まれます。

以下に、8進数のビット演算の例を示します。

# 8進数のリテラルを定義
a = 0o7  # 8進数の7(10進数で7)
b = 0o3  # 8進数の3(10進数で3)
# AND演算
and_result = a & b
print(f"8進数のAND演算: {oct(a)} & {oct(b)} = {oct(and_result)}")  # 結果を8進数で表示
# OR演算
or_result = a | b
print(f"8進数のOR演算: {oct(a)} | {oct(b)} = {oct(or_result)}")  # 結果を8進数で表示
# XOR演算
xor_result = a ^ b
print(f"8進数のXOR演算: {oct(a)} ^ {oct(b)} = {oct(xor_result)}")  # 結果を8進数で表示
# NOT演算
not_result = ~a
print(f"8進数のNOT演算: ~{oct(a)} = {oct(not_result)}")  # 結果を8進数で表示

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

8進数のAND演算: 0o7 & 0o3 = 0o3
8進数のOR演算: 0o7 | 0o3 = 0o7
8進数のXOR演算: 0o7 ^ 0o3 = 0o4
8進数のNOT演算: ~0o7 = -0o8

このように、Pythonでは8進数を使った数値操作が非常に簡単に行えます。

加算・減算、乗算・除算、ビット演算を駆使して、さまざまな計算を行うことができます。

8進数と文字列の変換

Pythonでは、整数と8進数の間で簡単に変換を行うことができます。

また、8進数を文字列として扱うことも可能です。

ここでは、整数から8進数への変換、8進数から整数への変換、そして8進数の文字列操作について詳しく解説します。

整数から8進数への変換

整数を8進数に変換するには、oct()関数を使用します。

この関数は、整数を8進数の文字列として返します。

以下にサンプルコードを示します。

# 整数を定義
num = 64
# 整数を8進数に変換
octal_num = oct(num)
# 結果を表示
print(f"整数 {num} の8進数表現は {octal_num} です。")

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

整数 64 の8進数表現は 0o100 です。

ここで、0oは8進数であることを示すプレフィックスです。

8進数から整数への変換

8進数の文字列を整数に変換するには、int()関数を使用します。

この関数に8進数の文字列と基数(8)を指定することで、整数に変換できます。

以下にサンプルコードを示します。

# 8進数の文字列を定義
octal_str = "100"
# 8進数の文字列を整数に変換
decimal_num = int(octal_str, 8)
# 結果を表示
print(f"8進数 {octal_str} の整数表現は {decimal_num} です。")

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

8進数 100 の整数表現は 64 です。

8進数の文字列操作

8進数を文字列として扱う場合、通常の文字列操作が可能です。

例えば、8進数の文字列を結合したり、部分文字列を取得したりすることができます。

以下にいくつかの例を示します。

# 8進数の文字列を定義
octal_str1 = "10"  # 8進数の2
octal_str2 = "20"  # 8進数の16
# 8進数の文字列を結合
combined = octal_str1 + octal_str2
# 結果を表示
print(f"結合した8進数の文字列: {combined}")
# 部分文字列を取得
substring = combined[1:3]
# 結果を表示
print(f"部分文字列: {substring}")

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

結合した8進数の文字列: 1020
部分文字列: 02

このように、8進数の文字列も通常の文字列と同様に操作することができます。

これにより、8進数を扱う際の柔軟性が増します。

8進数の出力

Pythonでは、8進数を出力する方法はいくつかあります。

ここでは、print関数を使った基本的な出力方法から、フォーマット指定子やf-stringを使った出力方法まで解説します。

print関数を使った出力

最も基本的な方法は、print関数を使って8進数をそのまま出力することです。

8進数は、整数を8進数として表示するために、oct()関数を使用します。

この関数は、整数を8進数の文字列に変換します。

以下は、8進数を出力する例です。

# 整数を定義
num = 64
# 8進数に変換して出力
print("8進数:", oct(num))  # 出力: 8進数: 0o100

このコードでは、整数64を8進数に変換し、0o100という形式で出力しています。

0oは8進数であることを示すプレフィックスです。

フォーマット指定子を使った出力

次に、フォーマット指定子を使って8進数を出力する方法を見てみましょう。

Pythonでは、%演算子を使ってフォーマット指定子を利用することができます。

8進数のフォーマット指定子は%oです。

以下は、フォーマット指定子を使った例です。

# 整数を定義
num = 64
# フォーマット指定子を使って8進数を出力
print("8進数: %o" % num)  # 出力: 8進数: 100

このコードでは、%oを使って整数64を8進数として出力しています。

出力結果は100ですが、プレフィックス0oは表示されません。

f-stringを使った出力

Python 3.6以降では、f-stringを使ってより簡潔に出力することができます。

f-stringを使うと、変数を直接埋め込むことができ、可読性が向上します。

8進数を出力する場合は、oct()関数を使うことが一般的です。

以下は、f-stringを使った例です。

# 整数を定義
num = 64
# f-stringを使って8進数を出力
print(f"8進数: {oct(num)}")  # 出力: 8進数: 0o100

このコードでは、f-stringを使ってoct(num)の結果を直接埋め込んでいます。

出力は0o100となり、8進数であることが明示されています。

これらの方法を使うことで、Pythonで8進数を簡単に出力することができます。

状況に応じて、最適な方法を選んで使用してください。

8進数の応用例

ファイルパーミッションの設定

Pythonでは、ファイルのパーミッションを設定する際に8進数がよく使われます。

Unix系のオペレーティングシステムでは、ファイルのアクセス権限を8進数で指定します。

例えば、chmodコマンドを使ってファイルのパーミッションを設定する場合、次のように8進数を用います。

import os
# ファイルのパーミッションを設定する
# 例: 読み取り・書き込み・実行権限を与える
os.chmod('example.txt', 0o755)  # 0o755は8進数リテラル

ここで、0o755は8進数で、各桁は次のように解釈されます：

• 7(読み取り、書き込み、実行権限)
• 5(読み取り、書き込み権限)
• 5(読み取り、書き込み権限)

このように、8進数を使うことで、ファイルのアクセス権限を簡潔に設定できます。

数値の基数変換

8進数は、他の基数(例えば10進数や16進数)との変換にも利用されます。

Pythonでは、int()関数を使って、異なる基数の数値を簡単に変換できます。

# 10進数から8進数への変換
decimal_number = 64
octal_number = oct(decimal_number)  # 8進数に変換
print(octal_number)  # 出力: 0o100
# 8進数から10進数への変換
octal_string = '100'
decimal_from_octal = int(octal_string, 8)  # 8進数から10進数に変換
print(decimal_from_octal)  # 出力: 64

このように、数値の基数変換を行うことで、異なる数値表現を扱うことができます。

プログラムでの8進数の利用シーン

8進数は、特定のプログラムやアルゴリズムでの利用が考えられます。

例えば、画像処理やデータ圧縮のアルゴリズムでは、8ビット単位でデータを扱うことが多く、8進数が役立つことがあります。

以下は、8進数を使った簡単なデータ処理の例です。

# 8進数のリストを作成
octal_numbers = [0o10, 0o20, 0o30]
# 各8進数を10進数に変換して合計を計算
total = sum(int(octal, 8) for octal in octal_numbers)
print(total)  # 出力: 40

この例では、8進数のリストを作成し、それを10進数に変換して合計を計算しています。

8進数を使うことで、特定のデータ形式を簡潔に扱うことができるのです。

以上のように、8進数はファイルパーミッションの設定や数値の基数変換、プログラム内でのデータ処理など、さまざまな場面で活用されます。

Pythonを使うことで、これらの操作を簡単に行うことができるため、ぜひ活用してみてください。