ポリモーフィズム

ポリモーフィズム（多態性）を使うことで、異なるクラスのオブジェクトが同じメソッドを持つ場合に、同じインターフェースを使ってそれらのメソッドを呼び出すことができます。これにより、コードの柔軟性と再利用性が向上し、より抽象化されたプログラミングが可能になります。

基本的なポリモーフィズムの例

以下の例では、Animal クラスが speak メソッドを定義し、Dog クラスと Cat クラスがそれぞれ speak メソッドをオーバーライドしています。make_animal_speak 関数は、Animal クラスのインスタンスを受け取り、speak メソッドを呼び出します。

class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("ワンワン")

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print("ニャー")

def make_animal_speak(animal):
    animal.speak()

dog = Dog()
cat = Cat()
make_animal_speak(dog)  # 出力: ワンワン
make_animal_speak(cat)  # 出力: ニャー

この例では、make_animal_speak 関数がポリモーフィズムを利用して、Dog クラスと Cat クラスの speak メソッドを同じインターフェースで呼び出しています。

リストを使ったポリモーフィズムの例

ポリモーフィズムは、異なるクラスのオブジェクトをリストなどのデータ構造に格納し、それらを統一的に処理する場合にも便利です。

class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("ワンワン")

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print("ニャー")

animals = [Dog(), Cat(), Dog()]

for animal in animals:
    animal.speak()
# 出力:
# ワンワン
# ニャー
# ワンワン

この例では、animals リストに Dog と Cat のインスタンスを格納し、ループ内で speak メソッドを呼び出しています。各オブジェクトの具体的な speak メソッドが呼び出されることになります。

さらに進んだポリモーフィズムの例

ポリモーフィズムは、インターフェースや抽象基底クラスと組み合わせることで、さらに強力になります。Pythonの abc モジュールを使って抽象基底クラスを定義することで、派生クラスが特定のメソッドを実装することを強制できます。

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("ワンワン")

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print("ニャー")

def make_animal_speak(animal):
    animal.speak()

dog = Dog()
cat = Cat()
make_animal_speak(dog)  # 出力: ワンワン
make_animal_speak(cat)  # 出力: ニャー

この例では、Animal クラスが抽象基底クラスとなり、speak メソッドを抽象メソッドとして定義しています。Dog クラスと Cat クラスは、この抽象メソッドを具体的に実装しています。

実際のプロジェクトでのポリモーフィズムの利用例

実際のプロジェクトでは、ポリモーフィズムを使って、異なるデータベースの操作を統一的に扱ったり、異なる形状の図形を同じインターフェースで描画するなど、様々な場面で活用されます。

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def draw(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        print("円を描画します")

class Square(Shape):
    def draw(self):
        print("四角形を描画します")

shapes = [Circle(), Square(), Circle()]

for shape in shapes:
    shape.draw()
# 出力:
# 円を描画します
# 四角形を描画します
# 円を描画します

この例では、Shape クラスを抽象基底クラスとして定義し、Circle クラスと Square クラスがそれぞれ draw メソッドを実装しています。shapes リスト内の各形状オブジェクトの draw メソッドを統一的に呼び出すことができます。

まとめ

この章では、Pythonのポリモーフィズムについて学びました。ポリモーフィズムを使うことで、異なるクラスのオブジェクトが同じインターフェースを共有し、統一的に処理することができます。これにより、コードの柔軟性と再利用性が向上します。次の章では、データ分析と可視化について学びます。データを効率的に処理し、視覚的に表現する方法を理解しましょう。