Pythonのポリモーフィズム（多態性）とは？演算子・組み込み関数・メソッドでの実例付き解説

ポリモーフィズム（多態性）とは「複数の形を持つこと」を意味するオブジェクト指向プログラミングの重要な概念です。Pythonでは、同じ演算子や関数が入力に応じて異なる振る舞いをする様子を、至るところで見ることができます。また、異なるクラスに同名のメソッドを持たせることで、コードの再利用性が高まり、プログラム全体の複雑さを抑えることができます。

さらに、ポリモーフィズムは継承とも密接な関係があります。この記事では、具体的なコード例を通じて、Pythonにおけるポリモーフィズムの基本をわかりやすく解説します。

演算子におけるポリモーフィズム

「+」演算子は、2つの入力を受け取り、その種類に応じて異なる結果を返します。整数同士を足せば整数が、片方でも浮動小数点数が含まれれば結果は浮動小数点数になります。また、文字列に対して使えば単純に連結されます。これは「+」演算子がPython内部でそのように設計されているためで、特別な処理を書かなくても自動的に行われます。

コード例

a = 23
b = 11
c = 9.5
s1 = "Hello"
s2 = "There!"
print(a + b)
print(type(a + b))
print(b + c)
print(type(b + c))
print(s1 + s2)
print(type(s1 + s2))

上記のコードを実行すると、次のような結果が得られます。

実行結果

34
<class 'int'>
20.5
<class 'float'>
HelloThere!
<class 'str'>

組み込み関数におけるポリモーフィズム

Pythonの組み込み関数も、引数として受け取るデータ型によって異なる処理を行います。代表的な例がlen()関数です。文字列を渡すと文字数をカウントしますが、タプルや辞書を渡した場合には、それぞれの要素数を数えるという別の処理を行います。

コード例

text = 'Hi There !'
tup = ('Mon','Tue','Wed','Thu','Fri')
lst = ['Jan','Feb','Mar','Apr']
dct = {'1D':'Line','2D':'Triangle','3D':'Sphere'}
print(len(text))
print(len(tup))
print(len(lst))
print(len(dct))

上記のコードを実行すると、次のような結果が得られます。

実行結果

10
5
4
3

ユーザー定義メソッドにおけるポリモーフィズム

同名のメソッドを、異なるクラスごとに定義することもできます。呼び出し側は同じメソッド名を使いながら、クラスが違えば異なる結果を得られるのです。次の例では、「長方形（Rectangle）」と「円（Circle）」という2つのクラスを作成し、どちらも同じ名前のperimeter()（周囲の長さ）とarea()（面積）メソッドを持たせています。

コード例

from math import pi

class Rectangle:
    def __init__(self, length, breadth):
        self.l = length
        self.b = breadth
    def perimeter(self):
        return 2 * (self.l + self.b)
    def area(self):
        return self.l * self.b

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self.r = radius
    def perimeter(self):
        return 2 * pi * self.r
    def area(self):
        return pi * self.r ** 2

# クラスのインスタンス化
rec = Rectangle(5, 3)
cr = Circle(4)
print("長方形の周囲の長さ: ", rec.perimeter())
print("長方形の面積: ", rec.area())

print("円の周囲の長さ: ", cr.perimeter())
print("円の面積: ", cr.area())

上記のコードを実行すると、次のような結果が得られます。

実行結果

長方形の周囲の長さ: 16
長方形の面積: 15
円の周囲の長さ: 25.132741228718345
円の面積: 50.26548245743669

まとめ

このように、Pythonのポリモーフィズムは主に以下の場面で活用できます。

• 演算子： 「+」などがデータ型に応じて加算・連結などを自動的に切り替える
• 組み込み関数： len()などが引数の型に応じて異なる処理を行う
• ユーザー定義メソッド： 異なるクラスに同名のメソッドを定義し、統一的なインターフェースで呼び出す

ポリモーフィズムを理解すると、柔軟で再利用しやすいコードを書けるようになります。特に継承と組み合わせたダックタイピングの活用は、Pythonらしい設計の鍵となるので、ぜひ実際にコードを書いて試してみてください。