【Python】for文で合計を求める方法！数学的処理を用いた計算コストも解説！

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今回は、Pythonでリストの合計を求める方法を解説していきます。

合計を求める方法は沢山ありますが、基本を押さえれば問題ないかと思います。

参考：Pythonで組み込み関数を使わずに最大値・最小値・平均値・中央値・最頻値を求める方法

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sum関数を用いる

sum関数を用いてリストの合計を求めるのが一番簡単です。


l = [i for i in range(1, 11)]
print(l)
# [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

sum = sum(l)
print(sum)
# 55

これだけだとつまらないので他の方法も見ていきます。

内包表記の書き方については次の記事を参考にしてください。

参考：【Python入門】初めてのプログラミング（内包表記）

for文を用いる

for文を用いて配列のすべての要素を加算して合計を求める方法です。


l = [i for i in range(1, 11)]
print(l)
# [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

sum = 0
for i in l:
    sum += i

print(sum)
# 55

変数の「sum」を「0」に初期化するのを初心者は忘れがちなので気を付けましょう。

計算対象が文字列の場合

以下のサンプルのように、sum関数を使うリストが文字列の場合、エラーとなってしまいます。


list = ["1", "2", "3", "4", "5"]

print(sum(list))
# TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

そこで、Pythonの内包表記を使って、数値型のリストを作成すると合計を求めることができます！


list = ["1", "2", "3", "4", "5"]

print(sum([int(i) for i in list]))
# 15

内包表記の詳しい説明については次の記事を参考にしてください。

【Python入門】初めてのプログラミング（内包表記）

数学的に考えて計算コストを抑える

こちらもfor文を用いてリストの合計を求めますが、計算方法を工夫します。

1から100までの合計を求めることを考えていきます。次の図を見てみてください。

1から100までの合計を求めるとき、小さい方と大きいほうを組み合わせるとすべての合計が101になっていることが分かると思います。

このことを利用してfor文を用いて計算コストを抑えていきます。

処理時間の計測

処理時間の計測を行うには、「Time」モジュールをインポートします。開始時間と終了時間を変数に格納しておき、それらの差分が実行時間になるというプログラムです。

今回は処理時間の比較がしやすいように、1から100000000までの大きな値の合計を求めていきます。


import time

#プログラムの開始時刻
start = time.time() 
sum = 0

for i in range(1, 100000001):
    sum += i
 
#プログラムの終了時刻
end = time.time()
#処理時間の計算
runTime = end - start

print(sum)
#5000000050000000

print(runTime)
13.04321551322937

計算コストに関しては次の記事が参考になると思います。

参考：【Python入門】初めてのプログラミング（append関数, extend関数, insert関数と処理速度）

合計を求めてみる

1から100000000の合計を工夫して求めるには、先ほどの組み合わせを利用して、「100000001」が5千万組あるという考え方です。


import time

#プログラムの開始時刻
start = time.time() 

sum = 0
for i in range(1, (100000001 - 1) // 2 + 1):
    sum += i + (100000001 - i)
 
#プログラムの終了時刻
end = time.time()
#処理時間の計算
runTime = end - start

print(sum)
#5000000050000000

print(runTime)
# 11.06689739227295

この工夫の結果約2秒の処理時間を短縮することが出来ました。

ですが、リストの合計を求めるだけなら一番最初の手法である、「sum」関数を利用すれば問題ありません。

むしろ、間違えやすいので「sum」を使いましょう。

キー入力した整数の合計を求める

キーボードで整数を入力し、入力した整数の合計を求めるプログラムを作成していきます。


n = 5
sum = 0

for _ in range(n):
    n_i = int(input("整数を入力してください："))
    sum += n_i

print("入力された合計は", sum, "です。")

"""
整数を入力してください：3
整数を入力してください：7
整数を入力してください：4
整数を入力してください：2
整数を入力してください：6
入力された合計は 22 です。
"""

このプログラムはぜひ「google colaboratory」などで実際に実行して遊んでみてください。