初心者向け No.06

ストップウォッチ

スタート・ストップ・リセット機能付きストップウォッチ。after()メソッドによる定期処理の実装を学びます。

🎯 難易度: ★☆☆ 📦 ライブラリ: tkinter(標準ライブラリ) ⏱️ 制作時間: 30〜90分

1. アプリ概要

スタート・ストップ・リセット機能付きストップウォッチ。after()メソッドによる定期処理の実装を学びます。

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。

完成形を見てから細部の解説に進む流れが効果的です。実行→気になる箇所を解説で確認→自分の手で改造、というサイクルで定着が早まります。

カスタマイズ章では具体的な拡張アイデアを示しています。一つ実装するごとに動作確認することで、変更が予期せぬ副作用を起こさないかも体感できます。

ストップウォッチ 起動時の画面
起動時の画面
ストップウォッチ 実行画面(Linux Mint)
実行画面(Linux Mint)

2. 機能一覧

  • 「▶ スタート」ボタン(start_stop())・「⏱ ラップ」ボタン(record_lap())・「⟳ リセット」ボタン(reset())で操作
  • after(10, ...) による10ミリ秒間隔の _tick() 呼び出し(画面の自動更新)
  • tk.Listbox による一覧表示(スクロールバー付き)
  • ウィンドウはタイトル「ストップウォッチ」・サイズ 400x320 で起動

3. 事前準備・環境

ℹ️
動作確認環境

Python 3.10 以上 / 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(macOS は未検証)

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

💡
コードのコピー方法

右上の「コピー」ボタンをクリックするとコードをクリップボードにコピーできます。

追加インストール不要(標準ライブラリのみ使用)
app06.py
import tkinter as tk
from tkinter import ttk


class App06:
    """ストップウォッチ"""

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("ストップウォッチ")
        self.root.geometry("400x320")
        self.root.minsize(400, 320)
        self.root.configure(bg="#f8f9fc")
        self.running = False
        self.elapsed = 0  # ミリ秒
        self._after_id = None
        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="ストップウォッチ",
                 font=("Noto Sans JP", 16, "bold"),
                 bg="#3776ab", fg="white").pack()

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

        # 時刻表示
        self.time_label = tk.Label(main_frame, text="00:00.00",
                                   font=("Courier", 42, "bold"),
                                   bg="#f8f9fc", fg="#222")
        self.time_label.pack(pady=(10, 20))

        # ボタン(スタート/ラップ/リセットを横並び)
        btn_frame = tk.Frame(main_frame, bg="#f8f9fc")
        btn_frame.pack()
        self.start_btn = ttk.Button(btn_frame, text="▶ スタート",
                                    command=self.start_stop, width=12)
        self.start_btn.grid(row=0, column=0, padx=6)
        self.lap_btn = ttk.Button(btn_frame, text="⏱ ラップ",
                                  command=self.record_lap, width=12)
        self.lap_btn.grid(row=0, column=1, padx=6)
        ttk.Button(btn_frame, text="⟳ リセット",
                   command=self.reset, width=12).grid(row=0, column=2, padx=6)

        # ラップ一覧
        lap_frame = ttk.LabelFrame(main_frame, text="ラップ", padding=6)
        lap_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, pady=(16, 0))
        self.lap_listbox = tk.Listbox(lap_frame, font=("Courier", 11),
                                      bg="white", relief=tk.FLAT, height=4)
        self.lap_listbox.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=True)
        scrollbar = ttk.Scrollbar(lap_frame, command=self.lap_listbox.yview)
        self.lap_listbox.configure(yscrollcommand=scrollbar.set)
        scrollbar.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        self.lap_count = 0

    def start_stop(self):
        if self.running:
            self.running = False
            self.start_btn.config(text="▶ スタート")
            if self._after_id:
                self.root.after_cancel(self._after_id)
        else:
            self.running = True
            self.start_btn.config(text="⏸ ストップ")
            self._last_tick = self.root.tk.call("clock", "milliseconds")
            self._tick()

    def _tick(self):
        if not self.running:
            return
        now = self.root.tk.call("clock", "milliseconds")
        self.elapsed += now - self._last_tick
        self._last_tick = now
        self._update_display()
        self._after_id = self.root.after(10, self._tick)

    def _update_display(self):
        total_cs = self.elapsed // 10
        minutes = total_cs // 6000
        seconds = (total_cs % 6000) // 100
        centiseconds = total_cs % 100
        self.time_label.config(text=f"{minutes:02d}:{seconds:02d}.{centiseconds:02d}")

    def record_lap(self):
        if self.elapsed == 0:
            return
        self.lap_count += 1
        total_cs = self.elapsed // 10
        minutes = total_cs // 6000
        seconds = (total_cs % 6000) // 100
        centiseconds = total_cs % 100
        self.lap_listbox.insert(tk.END, f"Lap {self.lap_count:02d}  {minutes:02d}:{seconds:02d}.{centiseconds:02d}")
        self.lap_listbox.see(tk.END)

    def reset(self):
        self.running = False
        if self._after_id:
            self.root.after_cancel(self._after_id)
        self.elapsed = 0
        self.start_btn.config(text="▶ スタート")
        self.time_label.config(text="00:00.00")
        self.lap_listbox.delete(0, tk.END)
        self.lap_count = 0


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App06(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

ストップウォッチのコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

クラス設計とコンストラクタ

App06 クラスにアプリの全機能をまとめています(メソッド7個・全111行)。__init__ ではタイトル「ストップウォッチ」とウィンドウサイズ 400x320 を設定します。あわせて状態を保持する変数(self.runningself.elapsedself._after_id)を初期化し、最後に _build_ui() で画面を組み立てます。

※ 該当部分のコード本体は 「4. 完全なソースコード」 をご参照ください(重複表示を避けるため再掲を省略しています)。

ウィジェット構成

画面は tk.Frame×3・tk.Label×2・ttk.Button×3・ttk.LabelFrametk.Listboxttk.Scrollbar で構成しています。見出し付きの枠(LabelFrame)は「ラップ」のラベルでエリアを区切っています。

※ 該当部分のコード本体は 「4. 完全なソースコード」 をご参照ください(重複表示を避けるため再掲を省略しています)。

イベント処理とボタンの接続

「▶ スタート」ボタン(start_stop())・「⏱ ラップ」ボタン(record_lap())・「⟳ リセット」ボタン(reset())を command= で接続しています。

※ 該当部分のコード本体は 「4. 完全なソースコード」 をご参照ください(重複表示を避けるため再掲を省略しています)。

after() による定期処理

_tick() の末尾で after(10, ...) を呼び、10ミリ秒後に自分自身の再実行を予約しています。tkinter では while ループで待つと画面が固まるため、この「予約の連鎖」で定期処理を作るのが定石です。停止時は after_cancel() で予約を取り消すので、止めた後に処理が走り続けることはありません。

※ 該当部分のコード本体は 「4. 完全なソースコード」 をご参照ください(重複表示を避けるため再掲を省略しています)。

例外処理を書いていない理由

このコードには try-except による例外処理がありません。テキスト入力欄がなくボタン操作だけで完結し、ファイルやネットワークへのアクセスも無い設計のため、例外を投げうる処理(型変換・ファイル/通信)がそもそも無いからです。入力欄やファイル保存を追加する改造をするときは、例外処理もセットで検討しましょう。

※ 該当部分のコード本体は 「4. 完全なソースコード」 をご参照ください(重複表示を避けるため再掲を省略しています)。

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 app06.py と保存します。使うのは 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

    App06 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("ストップウォッチ")geometry("400x320")configure(bg="#f8f9fc")minsize(400, 320) 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×2・ttk.Button×3・ttk.LabelFrametk.Listboxttk.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(start_stop()record_lap()reset())につなぎます。

  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 _tick()(8行)・start_stop()(11行)・record_lap()(10行)・reset()(9行) を実装します。定期処理は after(10, ...) で自分自身を予約し続ける形にします。

  7. 7
    動作確認する

    python app06.py で起動し、各ボタンが反応すること・表示が自動で更新されることを確認します。

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。

💡 ダークモードを追加する

bg色・fg色を辞書で管理し、ボタン1つでダークモード・ライトモードを切り替えられるようにしましょう。

💡 一覧の内容をファイルに書き出す

tk.Listbox に溜めた内容は、アプリを閉じると消えます(このコードに保存処理はありません)。一覧を1行ずつテキストファイルへ書き出す保存ボタンを追加しましょう。保存先の選択には tkinter の filedialog モジュールが使えます(このコードでは未使用なので from tkinter import filedialog の追記が必要です)。

💡 更新間隔を変えてみる

after(10, ...) の 10 が更新間隔(ミリ秒)です。大きくすると更新頻度が下がって CPU 負荷が軽くなり、小さくすると更新が細かくなります(表示の刻み幅より細かくしても見た目は変わりません)。数値を変えて違いを確かめてみましょう。

8. よくある問題と解決法

❌ 文字のフォントが崩れる・見た目が違う

原因:このコードは font=("Noto Sans JP", ...) のようにフォント名を直接指定しています。環境にこのフォントが入っていないと、OS が代わりのフォントで表示するため、見本と見た目が変わることがあります。

解決法:動作には支障ありません。気になる場合は font 引数の名前を自分の OS に入っているフォントへ書き換えるか、font 引数を省略してください。

❌ 改造したら表示の更新が二重になった・速くなった

原因:_tick()after(10, ...) で自分自身を予約し続ける構造です。予約を止めずにもう一度開始経路を通ると、予約の連鎖が2本になり、更新が倍速になります。

解決法:掲載コードは動作中フラグの判定と after_cancel() による予約取り消しをすでに実装しています。改造でこの2つを外さないように注意してください。

❌ ウィンドウの大きさが画面に合わない

原因:geometry("400x320") の固定サイズで起動するためです。

解決法:geometry()minsize() の両方の数値を書き換えて起動サイズを調整してください。なお、このコードにはウィンドウサイズを固定する設定(resizable の指定)が無いため、ウィンドウの端をドラッグしたサイズ変更は既定どおり可能です。ただし minsize(400, 320) を指定しているため、起動時の大きさより小さくは縮められません(縮めると画面部品が表示されなくなるのを防ぐためです)。

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は定型の発展課題です)。

  1. 課題1:ラップに区間タイムを足す

    ラップ一覧の各行に「前のラップからの経過(区間タイム)」を表示します。1本目は計測開始からの時間そのものになります。

    期待結果:5.00秒・10.00秒・12.34秒でラップを取ると、一覧が Lap 01 00:05.00 (+00:05.00) / Lap 02 00:10.00 (+00:05.00) / Lap 03 00:12.34 (+00:02.34) になる。

    合格条件

    • 「⟳ リセット」のあとの1本目も、区間タイムが経過時間と同じ値になる
    • 一覧の行数がラップを押した回数と一致する
    • 区間タイムの桁が既存表示と同じ mm:ss.cc 形式

    ヒント①(どこを触るか): record_lap() に「前回ラップ時点の self.elapsed」を覚える属性(例 self._last_lap)を足します。__init__()reset() の両方で 0 に戻す必要があります。
    ヒント②(使うもの): 整形の計算は _update_display() と同じです(total_cs = ミリ秒 // 10分 = total_cs // 6000 …)。同じ式が3か所になるので、小さなメソッドに切り出すと見通しが良くなります。
    つまずきやすい点: reset() 側の初期化を忘れると、リセット後の1本目に前回の値が残り、区間タイムがマイナスになります。

  2. 課題2:ラップ一覧を CSV に保存する

    「保存」ボタンを足して、ラップ一覧の内容を CSV ファイルに書き出します。保存先はダイアログで選ばせてください。

    期待結果:ラップを3回取って保存すると、選んだ場所に laps.csv ができ、開くと見出し行(Lap,タイム)+3行のデータになっている。

    合格条件

    • 3本のラップが3行として書かれる(1行にまとまらない)
    • ラップが0本のときは空のデータ行を書かない
    • 保存したあともアプリは動き続け、ラップの続きが取れる

    ヒント①(どこを触るか): ボタンは _build_ui()btn_frame に既存ボタンと同じ書き方で足します。書き出す中身は self.lap_listbox から取り出します。
    ヒント②(使うもの): 一覧の全行は self.lap_listbox.get(0, tk.END)、保存先の選択は filedialog.asksaveasfilename(defaultextension=".csv")、書き出しは csv.writer です。どちらもこのアプリではまだ読み込んでいないので、ファイル先頭に from tkinter import filedialogimport csv を足すところから始めます。
    つまずきやすい点: Listbox.get(0, tk.END) が返すのはタプルで、要素は「Lap 01 00:05.00」のような1本の文字列です。writerow() に丸ごと渡すと全ラップが横1行に並ぶので、1行ずつ writerow([行]) で書きます。

  3. 課題3:キー操作に対応させる

    ボタンから呼んでいる start_stop() を、キーボードのキーからも呼べるようにしてみましょう。tkinter では bind を使ってキーイベントとメソッドを結び付けられます。

🚀
次に挑戦するアプリ

このアプリをマスターしたら、次のアプリにも挑戦してみましょう。

🐛
エラーが出て動かないときは

写経中に赤いエラー文が出たら、Pythonエラー一覧&解決法(英語メッセージ逆引き)で原因と直し方をすぐ確認できます。

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