第2章: Pythonの準備: 基礎から環境構築まで

株式自動売買を行うためには、Pythonというプログラミング言語を使います。Pythonは、シンプルで学びやすく、非常に多くのライブラリ（拡張機能）が揃っているため、金融データの分析や株式の自動取引に最適な選択肢です。この章では、Pythonのインストール方法から、株式自動売買に必要なライブラリの導入、そしてJupyter Notebookという開発環境の設定方法について、初心者にも分かりやすく解説していきます。

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2.1 Pythonのインストール方法

2.1.1 Pythonとは？

Pythonは、1990年代初頭に開発されたプログラミング言語で、初心者にとって学びやすいシンプルな構文が特徴です。また、データ処理や機械学習、ウェブ開発など幅広い分野で利用されており、特に株式投資や金融データ分析の自動化には適しています。

2.1.2 Pythonのダウンロード

Pythonを始めるには、まずPythonの公式ウェブサイトからPythonのソフトウェアをダウンロードする必要があります。最新バージョンをインストールすることが推奨されますが、株式投資関連のライブラリとの互換性も考慮して、安定版を選択することが重要です。以下の手順で進めてください。

1. 公式サイトにアクセス
   • Pythonの公式サイト（https://www.python.org/）にアクセスします。
   • トップページの「Download Python」ボタンをクリックして、最新の安定バージョンをダウンロードします。
2. オペレーティングシステムの選択
   • Windows、macOS、Linuxなど、自分の使用しているOSに適したバージョンを選択します。
   • Windowsの場合は、インストーラー形式（.exeファイル）、macOSの場合は.pkgファイル、Linuxの場合はターミナルからのインストールが推奨されます。
3. インストール手順（Windowsの場合）
   • ダウンロードが完了したら、インストーラーを起動します。
   • インストール画面の最初のステップで、必ず「Add Python to PATH」にチェックを入れてください。これにより、Pythonをコマンドラインから簡単に使用できるようになります。
   • 「Install Now」をクリックし、デフォルト設定でインストールを進めます。
   • インストールが完了したら、「Setup was successful」という画面が表示されるはずです。
4. インストール確認
   • コマンドプロンプト（Windows）やターミナル（macOS/Linux）を開き、以下のコマンドを入力します。
     python –version
   • 正常にインストールされていれば、Pythonのバージョンが表示されます。例えば「Python 3.10.4」といった形です。

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2.2 必要なライブラリのインストール

Pythonのインストールが完了したら、次に株式投資の自動化に必要なライブラリをインストールします。ライブラリとは、特定の機能を実現するためのコードの集まりで、これを活用することで効率的に開発が進められます。以下に、代表的なライブラリの概要とインストール方法を解説します。

2.2.1 NumPy（数値計算ライブラリ）

NumPyは、Pythonでの高速な数値計算をサポートするライブラリです。特に、ベクトルや行列計算に強みがあり、株価データを扱う上で非常に便利です。

• インストール方法
  コマンドプロンプトやターミナルで以下のコマンドを入力し、NumPyをインストールします。
  pip install numpy
• 基本的な使い方
  NumPyをインポートし、配列（行列）を扱う例を示します。
  import numpy as np
array = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(array)

2.2.2 Pandas（データ処理ライブラリ）

Pandasは、データの読み込みや操作、解析を行うためのライブラリで、株式データを扱う際の標準ツールとなっています。特に、CSVファイルやExcelファイルからデータを読み込んで、それを自由に操作できる点が強力です。

• インストール方法
  以下のコマンドでPandasをインストールします。
  pip install pandas
• 基本的な使い方
  Pandasを使用してCSVファイルを読み込み、データを操作する基本例を紹介します。
  import numpy as np
array = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(array)

2.2.3 Matplotlib（データ可視化ライブラリ）

Matplotlibは、データをグラフとして表示するためのライブラリです。株価のチャートや指標を視覚化する際に非常に役立ちます。

• インストール方法
  以下のコマンドでMatplotlibをインストールします。
  pip install matplotlib
• 基本的な使い方
  Matplotlibを使用して、簡単な折れ線グラフを描く例を示します。
  import pandas as pd
data = pd.read_csv('stock_data.csv')
print(data.head())

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2.3 開発環境のセットアップ: Jupyter Notebookの導入

Pythonのプログラムを開発するための環境として、多くの選択肢がありますが、特に初心者やデータ分析に向いているのがJupyter Notebookです。Jupyter Notebookは、インタラクティブなコード実行ができるため、コードとその結果を即座に確認できる点が大きな利点です。

2.3.1 Jupyter Notebookのインストール

Jupyter Notebookは、通常Pythonのパッケージ管理ツールであるpipを使って簡単にインストールできます。以下のコマンドを実行してインストールします。

pip install jupyter

インストールが完了したら、次のコマンドでJupyter Notebookを起動できます。

jupyter notebook

このコマンドを実行すると、ブラウザが自動的に開き、Jupyter Notebookのインターフェースが表示されます。

2.3.2 Jupyter Notebookの基本操作

1. 新しいノートブックの作成
   • ブラウザ上に表示されたホーム画面で、「New」ボタンをクリックし、「Python 3」を選択すると、新しいノートブックが作成されます。
2. セルの使い方
   • Jupyter Notebookは「セル」という単位でコードを入力します。1つのセルに複数行のコードを入力し、Shift + Enterキーを押すとそのセルのコードが実行され、結果がその下に表示されます。
3. データの可視化
   • Jupyter Notebookは、データの可視化を行う際に特に便利です。例えば、Matplotlibで作成したグラフがセル内に即座に表示されるため、視覚的なデータ確認が簡単です。

import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([1, 2, 3, 4], [10, 20, 25, 30])
plt.show()

2.3.3 その他の便利な開発環境

Jupyter Notebook以外にも、株式投資の自動化に適した開発環境がいくつかあります。

• PyCharm
  PyCharmはPythonに特化した強力な統合開発環境（IDE）で、コード補完やデバッグ機能が充実しています。特にプロジェクトが大規模になったり、複雑なコードを扱う場合に便利です。
• VS Code
  Visual Studio Codeは、Microsoftが提供する軽量なコードエディタで、Python拡張を追加することで強力な開発ツールになります。Gitとの連携やプラグインの豊富さが魅力です。