素数チェッカー

1. アプリ概要

入力した数が素数かどうか判定するアプリ。エラトステネスの篩アルゴリズムの実装を学びます。

このアプリはツールカテゴリに分類される実践的なGUIアプリです。使用ライブラリは tkinter（標準ライブラリ） で、難易度は ★☆☆ です。

このアプリは「ツール」カテゴリです。日々の作業を自動化する実用ツールは Python が最も得意とする領域です。短いコードで実用性のある成果物が作れる点が魅力です。tkinter（標準ライブラリ） を活かして実装するこの構造は、他のアプリにも応用が効きます。

動かしながら読むことが理解の最短経路です。まずはコードをコピーして実行し、想定どおりに動くことを確認したうえで解説と照らし合わせてください。

カスタマイズでは「機能追加」「UI 改善」「エラー耐性」の三方向で考えると視野が広がります。練習問題にもそれぞれの方向の具体例を用意しています。

2. 機能一覧

• 「判定」ボタン（check_prime()）・「一覧表示」ボタン（list_primes()）で操作
• キー <Return> から check_prime() を実行
• messagebox.showerror() によるダイアログ通知
• ウィンドウはタイトル「素数チェッカー」・サイズ 805x420 で起動

3. 事前準備・環境

Windows 11（実機）で起動と基本操作を確認しています（全機能の網羅テストではありません）。Linux Mint 22.3（仮想マシン）では起動と画面表示を確認しました。macOS は標準ライブラリの範囲で動作する想定ですが、未検証です。

• Python 3.10 以上
• OS: Windows 11（実機で起動・基本操作を確認）・Linux Mint 22.3（仮想マシンで起動・画面表示を確認）

4. 完全なソースコード

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox
import math


class App32:
    """素数チェッカー"""

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("素数チェッカー")
        self.root.geometry("805x420")
        self.root.minsize(805, 420)
        self.root.configure(bg="#f8f9fc")
        self._build_ui()

    def _build_ui(self):
        title_frame = tk.Frame(self.root, bg="#3776ab", pady=12)
        title_frame.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(title_frame, text="素数チェッカー",
                 font=("Noto Sans JP", 16, "bold"),
                 bg="#3776ab", fg="white").pack()

        main_frame = tk.Frame(self.root, bg="#f8f9fc", padx=20, pady=16)
        main_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

        # 素数判定
        check_frame = ttk.LabelFrame(main_frame, text="素数判定", padding=10)
        check_frame.pack(fill=tk.X, pady=(0, 10))

        tk.Label(check_frame, text="数を入力:").grid(row=0, column=0, sticky="w")
        self.check_entry = ttk.Entry(check_frame, width=16, font=("Arial", 13))
        self.check_entry.grid(row=0, column=1, padx=8, sticky="ew")
        self.check_entry.bind("<Return>", lambda e: self.check_prime())
        ttk.Button(check_frame, text="判定", command=self.check_prime).grid(
            row=0, column=2, padx=4)
        check_frame.columnconfigure(1, weight=1)

        self.check_result = tk.Label(main_frame, text="",
                                     bg="#f8f9fc", font=("Noto Sans JP", 14, "bold"))
        self.check_result.pack(pady=(0, 8))

        # 素数一覧
        list_frame = ttk.LabelFrame(main_frame, text="素数一覧（N以下）", padding=10)
        list_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

        bg_color = self.root.cget("bg")
        ctrl = tk.Frame(list_frame, bg=bg_color)
        ctrl.pack(fill=tk.X, pady=(0, 6))
        tk.Label(ctrl, text="上限:", bg=bg_color).pack(side=tk.LEFT)
        self.limit_var = tk.IntVar(value=100)
        ttk.Spinbox(ctrl, from_=10, to=10000, textvariable=self.limit_var,
                    width=8, font=("Arial", 11)).pack(side=tk.LEFT, padx=6)
        ttk.Button(ctrl, text="一覧表示", command=self.list_primes).pack(side=tk.LEFT)

        self.list_text = tk.Text(list_frame, font=("Courier New", 11),
                                 bg="white", relief=tk.FLAT, state=tk.DISABLED, height=8)
        self.list_text.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=True)
        sb = ttk.Scrollbar(list_frame, command=self.list_text.yview)
        self.list_text.configure(yscrollcommand=sb.set)
        sb.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)

    def is_prime(self, n):
        if n < 2:
            return False
        if n == 2:
            return True
        if n % 2 == 0:
            return False
        for i in range(3, int(math.sqrt(n)) + 1, 2):
            if n % i == 0:
                return False
        return True

    def check_prime(self):
        text = self.check_entry.get().strip()
        try:
            n = int(text)
        except ValueError:
            messagebox.showerror("エラー", "整数を入力してください")
            return
        if self.is_prime(n):
            self.check_result.config(text=f"✅ {n} は素数です", fg="#27ae60")
        else:
            self.check_result.config(text=f"❌ {n} は素数ではありません", fg="#e74c3c")

    def list_primes(self):
        limit = self.limit_var.get()
        primes = [i for i in range(2, limit + 1) if self.is_prime(i)]

        lines = [f"2〜{limit} の素数一覧（{len(primes)}個）\n"]
        # 10個ずつ表示
        for i in range(0, len(primes), 10):
            row = primes[i:i+10]
            lines.append("  " + "  ".join(f"{p:5d}" for p in row))

        self.list_text.config(state=tk.NORMAL)
        self.list_text.delete("1.0", tk.END)
        self.list_text.insert("1.0", "\n".join(lines))
        self.list_text.config(state=tk.DISABLED)


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App32(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

素数チェッカーのコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

6. ステップバイステップガイド

このアプリをゼロから自分で作る手順を解説します。コードをコピーするだけでなく、実際に手順を追って自分で書いてみましょう。

1. 1
   ファイルを作成する

   新しいファイルを作成して app32.py と保存します。使うのは math・tkinter だけなので、追加インストールは不要です。

2. 2
   クラスの骨格を作る

   App32 クラスを定義し、__init__ と、末尾の root = tk.Tk() ～ mainloop() の最小構成を書いて、まず空のウィンドウが出ることを確認します。

3. 3
   ウィンドウを設定する

   title("素数チェッカー")・geometry("805x420")・configure(bg="#f8f9fc")・minsize(805, 420) をコンストラクタで設定します。

4. 4
   画面部品を並べる

   _build_ui() の中で、tk.Frame×3・tk.Label×4・ttk.LabelFrame×2・ttk.Entry・ttk.Button×2・ttk.Spinbox・tk.Text・ttk.Scrollbar を作って配置します（掲載コードと同じ並び順で書くとレイアウトが一致します）。まず表示だけ確認しましょう。

5. 5
   イベントを接続する

   「2. 機能一覧」で挙げた各ボタンを command= で対応するメソッド（check_prime()・list_primes()）につなぎます。bind("<Return>", ...) の登録も忘れずに。

6. 6
   中心になるメソッドを実装する

   アプリの本体である list_primes()（14行）・check_prime()（11行）・is_prime()（11行） を実装します。

7. 7
   動作確認する

   python app32.py で起動し、各ボタンが反応すること・キー操作（<Return>）が効くことを確認します。

7. カスタマイズアイデア

基本機能を習得したら、以下のカスタマイズに挑戦してみましょう。少しずつ機能を追加することで、Pythonのスキルが飛躍的に向上します。

8. よくある問題と解決法

9. 練習問題

アプリの理解を深めるための練習問題です。気になるものから挑戦してみてください（課題3は全アプリ共通の定型課題です）。

1. 課題1：素数でないときに「いちばん小さい約数」も表示する

   いまの判定結果は、素数かどうかだけを伝えています。素数でないときは、最初に割り切れた数もあわせて出しましょう。

   期待結果：91 を判定すると「❌ 91 は素数ではありません（7 で割り切れます）」のように出る。97 のときの表示は今までどおり。

   合格条件

   • 91 で 7、100 で 2 のように、いちばん小さい約数が出る
   • 素数のときの緑の表示は変わらない
   • 0・1・負の数を入れてもエラーにならない

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは check_prime() の else 側1か所です。is_prime() は list_primes() からも呼ばれているので、戻り値の形は変えないでください。
   ヒント②（使うもの）: いちばん小さい約数は、range(2, ...) を回して n % i == 0 になった最初の i です。math は先頭で import 済みなので、int(math.sqrt(n)) + 1 までで打ち切れます。
   つまずきやすい点: math.sqrt() に負の数を渡すと ValueError: math domain error になります。2 未満の数は約数を探す処理に通さず、今までどおりの文言だけ出してください。

2. 課題2：上限欄が空や文字でもエラーで止まらないようにする

   上限欄の ttk.Spinbox はキーボードで自由に打ち込めます。空欄や abc のまま「一覧表示」を押すと self.limit_var.get() が例外を投げるため、入力チェックを足します。

   期待結果：上限欄を空にして「一覧表示」を押すと「10〜10000 の整数を入力してください」のようなダイアログが出て、一覧の中身は前のまま変わらない。

   合格条件

   • 空欄や abc のまま押しても、コンソールに例外が出ない
   • 9 や 99999 のような範囲外は弾く
   • 100 のような正しい値では今までどおり一覧が出る

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは list_primes() の先頭1か所です。手本は check_prime() の try・except・messagebox.showerror()・return の並びです。捕まえる例外の種類だけが違います。
   ヒント②（使うもの）: tk.IntVar は中身が数字でないと、get() の時点で tkinter.TclError を投げます。except (tk.TclError, ValueError): とまとめて捕まえると確実です。範囲の判定は get() が成功したあとに行ってください。
   つまずきやすい点: except ValueError だけでは TclError を取りこぼします。Spinbox 自体は変数に入っていません（ttk.Spinbox(...).pack(...) の1文です）。文字列のまま読みたいときは、先に変数へ分けてください。

3. 課題3：保存機能の追加

   入力値や計算結果をファイルに保存する機能を追加しましょう。jsonやcsvモジュールを使います。