【Python】2次元配列の基本を初心者向けにわかりやすく解説

はじめに

Pythonを使ってプログラミングを学んでいると、よく登場するのがリストというデータ型です。しかし、リストの中にさらにリストを含めた形でデータを扱う場合、2次元配列（リストのリスト）を使うことになります。

この記事では、Pythonの2次元配列の基本的な使い方を、初心者向けに丁寧に解説していきます。これを読めば、2次元配列の概念がしっかり理解でき、実際にコードを書いて扱えるようになります。

この記事を読むとわかること

• 2次元配列の定義方法
• 2次元配列の操作方法
• 実際の使用例と活用法
• 便利な2次元配列を扱うためのメソッド

2次元配列とは？

Pythonにおける2次元配列とは、リストの中にリストを格納したデータ構造です。これを使うと、行列のような2次元的なデータを簡単に表現できます。

例えば、学校の成績表のようなデータを考えてみましょう。各生徒の名前とその成績を、2次元配列を使って表現することができます。

コピー
grades = [
    ["Alice", 85, 90, 78],
    ["Bob", 88, 92, 80],
    ["Charlie", 95, 97, 93]
]

この例では、各生徒の名前と成績をリストに格納し、それをさらにリストのリストとしてまとめています。

2次元配列の作り方

Pythonで2次元配列を作るには、リストをリストの中に格納する方法を使います。以下に基本的な構造を示します。

コピー
matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

この例では、3行3列の整数からなる行列（2次元配列）を作成しています。

要素にアクセスする方法

2次元配列の各要素にアクセスするためには、インデックスを使います。インデックスは0から始まるので、行と列を指定してアクセスします。

コピー
print(matrix[0][0])  # 1行1列目（1）の値を取得
print(matrix[1][2])  # 2行3列目（6）の値を取得

2次元配列のサイズを確認する

2次元配列の行数や列数を確認することも重要です。以下のコードで行数（リストの数）と列数（最初のリストの長さ）を確認できます。

コピー
rows = len(matrix)
cols = len(matrix[0])

print(f"行数: {rows}, 列数: {cols}")

2次元配列の操作方法

行や列の追加

新しい行や列を2次元配列に追加することも可能です。行の追加は簡単で、リストのappend()メソッドを使って行います。

コピー
# 新しい行を追加
matrix.append([10, 11, 12])

# 結果
print(matrix)

列の追加は少し工夫が必要です。各行に新しい列を追加するために、ループを使います。

コピー
# 各行に新しい列（0）を追加
for row in matrix:
    row.append(0)

print(matrix)

行や列の削除

行や列を削除するには、行の場合はリストから**pop()**メソッドを使い、列の場合は各行から該当する要素を削除します。

コピー
# 最後の行を削除
matrix.pop()

# 最後の列を削除
for row in matrix:
    row.pop()

print(matrix)

要素の変更

2次元配列の特定の要素を変更するには、インデックスを指定して直接代入します。

コピー
# 2行3列目の値を変更
matrix[1][2] = 99

print(matrix)

2次元配列の実際の使用例

学生の成績管理

2次元配列は、学生の成績管理に非常に役立ちます。たとえば、複数の科目について、各生徒の点数を管理する場合に使用できます。

コピー
students = [
    ["Alice", 80, 90, 70],
    ["Bob", 85, 95, 88],
    ["Charlie", 92, 88, 84]
]

# 各生徒の平均点を計算
for student in students:
    name = student[0]
    avg = sum(student[1:]) / len(student[1:])
    print(f"{name}の平均点: {avg}")

行列の転置

数学や科学の計算でよく使われる行列の転置も、2次元配列で簡単に実装できます。行列の転置とは、行と列を入れ替える操作です。

コピー
matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

# 行列の転置を計算
transposed_matrix = [list(row) for row in zip(*matrix)]

print(transposed_matrix)

まとめ

この記事では、Pythonの2次元配列について、初心者向けに基本的な使い方から応用的な例まで解説しました。

• 2次元配列の作成方法やアクセス方法
• 行や列の追加・削除・変更方法
• 実際の使用例として学生の成績管理や行列の転置など

これらの知識を活用すれば、実際のプログラムで2次元配列をうまく利用できるようになるでしょう。まずは基本的な操作を練習して、次第に実際のプロジェクトに役立てていきましょう。