Pythonモジュールの仕組みを徹底解説！importの基本と使い方を実例で学ぼう

Pythonでは、関数や変数などの定義（definition）をひとつのファイルにまとめ、それをスクリプトやインタラクティブな対話シェルの中で再利用することができます。このような定義を格納したファイルのことを「モジュール（module）」と呼びます。

モジュールとは何か

モジュール内に書かれた定義は、他のモジュールにインポートして利用できますし、メインモジュールに読み込むことも可能です。ここでいうメインモジュールとは、トップレベルで実行されるスクリプトや、電卓モード（対話モード）でアクセスできる変数群のことを指します。

モジュールが見つかる仕組み：検索パス

例えば hello というモジュールをインポートすると、Pythonインタプリタは以下の順序でファイルを探します。

1. 入力されたスクリプトが置かれているディレクトリ内の hello.py
2. 環境変数 PYTHONPATH で指定されたディレクトリの一覧

この検索順序を理解しておくと、「モジュールが見つからない」というエラーが発生したときのトラブルシューティングにも役立ちます。

実際にモジュールを作ってみよう

まず、fibonacci.py という名前のファイルを作成し、次のコードを入力します。フィボナッチ数列を出力する関数と、リストとして返す関数の2つを定義しています。

def fib(n):    # n未満のフィボナッチ数列を表示する
    a, b = 0, 1
    while b < n:
        print(b, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

def fib2(n):   # n未満のフィボナッチ数列をリストで返す
    result = []
    a, b = 0, 1
    while b < n:
        result.append(b)
        a, b = b, a+b
    return result

ターミナルからモジュールを使う

続いて、ターミナルを開き、cd コマンドでこのファイルがあるディレクトリへ移動します。その状態でPythonシェルを起動し、以下のように入力してみましょう。

>>> import fibonacci
>>> fibonacci.fib(1000)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
>>> fibonacci.fib2(100)
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

まとめ

このように、import 文を使えば自作のモジュールを読み込み、モジュール名.関数名() の形式でその中の関数を呼び出せます。コードを機能ごとのファイルに分割してモジュール化することで、プログラムの再利用性・保守性・可読性が大きく向上します。まずは小さな関数集をモジュールとして作り、実際にインポートして試してみるのがおすすめです。