AI開発やビッグデータ分析の話題で、Pythonの名前を耳にしたことがある方は少なくないはずです。Pythonは、AIや機械学習の分野だけでなく、高度なWebアプリやWebサービスの開発も得意としています。本記事では、Pythonの基本的な情報や得意とする分野、Pythonによって開発されたサービスの例を解説します。
目次
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この資料でわかること
・システム開発の流れ
・専門用語の解説
・開発手法によるメリット・デメリット
・失敗を防ぐコツ
そもそもWebアプリとは
Pythonの解説に移る前に、Pythonの得意分野の1つであるWebアプリについておさらいしておきましょう。Webアプリとは、インターネットから利用できるアプリのことです。Google PlayやApple ストアでダウンロードするアプリケーションを「ネイティブアプリ」あるいは「アプリ」と呼ぶのに対して、インターネット上で実行されるプログラムを「Webアプリ」と呼んでいます。インターネットを介したユーザーの要求（クリックする・ログイン情報を入力するなど）に対して、適切なレスポンスを返すのがWebアプリの仕組みです。 WebアプリはWebサーバで作動するため、ChromeやFirefoxなどのWebブラウザから閲覧・操作できるのが特徴です。身近なWebアプリの例としては、YouTubeやSkype、Gmailなどが挙げられます。
※ネイティブアプリなど、Pythonによるスマホアプリ開発に興味のある方はこちらの記事を参考にしてみてください。
Pythonの基本情報をおさらい
Pythonは、AI開発やWebアプリ・Webサービスをはじめとする幅広い分野の開発で活用されているプログラミング言語です。C言語やJava、PHPなどと並んでポピュラーなプログラミング言語であり、世界的にも高い人気を誇っています。プログラミング言語の人気動向を調査しているオランダの「TIOBE Software」によると、2023年10月時点でPythonは人気ランキング1位にランクインしています。これは、C言語やC＋＋、Javaなどのプログラミング言語を抑えた結果です。
参考：TIOBE Index for October 2023
なぜPythonがWebアプリ開発に適しているのか
PythonがWebアプリの開発現場で選ばれているのには、文法の簡潔さや情報収集のしやすさ、フレームワーク・ライブラリの豊富さといった理由があります。それぞれの理由について、以下で具体的にまとめました。
●文法が簡潔で効率良く作業を進められる
Pythonには、短く簡潔なコードでプログラミングできるという特徴があります。少ない記述量で処理を行えるため、書きやすく読みやすいプログラミング言語だといえます。プログラミングの時間そのものをショートカットできるだけでなく、デバッグ（コードのバグを修正する作業）の時間も短縮可能です。コードの記述量が少なければ、コードの書き方を統一しやすくなりチームでの開発もスムーズに進みます。
●情報やノウハウが豊富に公開されている
Pythonは高い人気を誇るプログラミング言語です。関連書籍はもちろん、丁寧な解説記事や動画コンテンツなども多く公開されています。開発者目線でまとめられたナレッジも蓄積されており、トラブル対応のヒントを探しやすいのが魅力です。プログラミング中級者～上級者だけでなく、初心者であっても気軽にWebアプリ開発に挑戦できる言語です。
●フレームワークが豊富に用意されている
プログラミングにおけるフレームワークとは、「Webアプリやシステムを開発する際に必要な機能をひとまとめにした雛形」を指します。例えば、Webアプリには会員登録機能やログイン機能、入力フォーム機能などさまざまな機能を搭載します。これらの機能を1から開発するのは時間がかかりますが、フレームワークを活用すれば基本的な機能をあらかじめ搭載でき、開発にかかる作業量を削減できます。フレームワークは単一の存在ではなく、プログラミング言語ごとに用意されているのがポイントです。中でもPythonには優れたフレームワークが多く、開発したいWebアプリの内容に合ったものを選定・活用できます。
●ライブラリが豊富に用意されている
プログラミングにおけるライブラリとは、汎用性の高いコードや便利な関数などをひとまとめにしたものです。ライブラリを使いこなせれば、プログラミング作業をよりスムーズに行えるようになります。Pythonには高度な数値計算を行うもの、機械学習機能を搭載するのに適したものなど、さまざまなライブラリが用意されています。フレームワークと同じく、開発したいWebアプリの内容に合ったライブラリを選定できるのが魅力です。
Pythonで作成されたWebアプリ・サービスには何がある？
YouTubeやSpotifyをはじめ、Pythonによって開発されたWebアプリにはさまざまなものがあります。Pythonを使ってどのようなWebアプリ・サービスを開発できるのか、感覚的に掴む際の参考にしてみてください。
●YouTube
世界的な動画共有サイトとして知られるYouTube。YouTubeの動画再生機能や検索機能、アカウントの管理機能などは、Pythonによって開発・実装されています。例えば検索機能で活かされているのは、Pythonが持つデータの抽出力です。膨大な量のYouTube動画の中から検索キーワードに沿った動画を瞬時に抽出し、検索結果を表示してくれるのがPythonの役割。また、動画の再生機能では安定した処理能力が、アカウントの管理機能ではユーザー認証システムを搭載できるフレームワークの性能がそれぞれ活かされています。
●Spotify
Spotifyといえば、大手の音楽配信サービスです。Spotifyには、Pythonのデータ分析機能が活かされています。くわえて、Spotify用のAPI（外部サービスと連携させられる機能）である「Spotify API」を使うことで、さらに詳細なデータ解析が可能です。例えば人気楽曲に関するデータを収集したり、年代ごとの楽曲に関するデータなどを収集・解析したりといった用途で活用できます。
Instagramには、Pythonのフレームワークの1つ「Django」が採用されています。Instagramは、もともと経営者2人によって設立されたサービスですが、その後短期間で急成長を遂げました。このような状況でも、簡易なコーディングで多くの機能を実装できる点がPythonとPythonのフレームワークの魅力の1つです。
Pinterestは、写真や動画の共有サービスとして2010年に開始したサービスです。Pythonとそのフレームワークの一種であるDjangoを中心に、開発が進められてきました。2022年9月時点では、月間アクティブユーザー数が4億人を突破。同時期の日本国内のアクティブユーザー数は、870万人にのぼったと報告されています。登場してから急成長を遂げたPinterestですが、Pythonはその発展を支えたプログラミング言語だといえます。
●Dropbox
Dropboxは、2007年に登場したオンラインストレージサービスです。データの同期速度がスピーディーで、異なるデバイス間で簡単にファイルを共有できます。ファイルのバックアップ先としてだけでなく、複数のデバイスをまたいだ作業場としても機能するのが強みです。Dropboxの社員であるRian Hunter氏は、DropboxのプログラムはすべてPythonで記述していると述べています。
開発効率を上げるPythonのフレームワークとは
以下でご紹介するのは、Pythonのフレームワークの中でも特に人気の高いフレームワークです。
●Django（ジャンゴ）
Django（ジャンゴ）はフルスタックフレームワークと呼ばれ、Webアプリの開発に必要な機能を網羅的に備えたフレームワークです。機能の網羅性が高い定番のフレームワークであるため、プログラミング初心者にもおすすめ。基本的な機能がそろっており、大規模なWebアプリの開発作業も効率良く進められます。また、Djangoには初心者向けのチュートリアルも用意されているのもポイント。チュートリアルではDjangoの操作方法のほか、Pythonの概要についても学べます。
●Flask（フラスク）
Flask（フラスク）は、Djangoと並んで人気の高いPythonのフレームワークです。多機能な万能型フレームワークであるDjangoに対して、Flaskは軽量かつシンプルなフレームワークとして知られます。Djangoに比べて機能が絞られているものの、その分手軽にテクニックを習得しやすいという魅力があります。簡単なWebアプリであれば、数行のプログラミングで作成可能です。なお、FlaskもDjangoと同様にチュートリアルが用意されています。
●Bottle（ボトル）
Bottle（ボトル）は、非常に軽量でシンプルなマイクロフレームワークです。ソースコードが「bottle.py」という1つのファイルにのみまとめられており、Pythonの標準ライブラリのみを利用して作られています。Flaskと同様、小規模なWebアプリであればスピーディーに開発できます。Pythonの知識とフレームワークの操作方法を同時に学びたいと考えている方に、特におすすめのフレームワークです。
●Tornado（トルネード）
Tornadoは、高速処理を得意としたフレームワークです。FriendFeedによって開発され、FriendFeed を買収したFacebook（現Meta）によってオープンソース化されました。ノンブロッキングI/Oといって、簡単にいうとマルチタスクが可能なフレームワークです。高速に動作するプログラムの作成を実現させます。ただし、日本語で解説された情報が少ないのでご注意ください。
開発がさらにスムーズになるPythonのライブラリ
Pythonによる開発をさらに効率化させるためには、フレームワークだけでなくライブラリについて知っておくことが大切です。以下では、Pythonのおすすめライブラリを5つピックアップしました。
●sys
sysは、インタプリタ（ソースコードをコンピュータがわかる言語へ翻訳する作業）の関数がまとめられたライブラリです。例えば、プログラムを強制的に終了させたい時はsysライブラリの中にある「exit関数」を使うことで終了させられます。sysライブラリは、Pythonのライブラリの中でも特に汎用性の高い基本的なライブラリです。
●time
timeは、Pythonのプログラム内で時間経過を扱うライブラリです。現在時刻を確認したり、特定の処理を一時停止したりできます。また、プログラムの実行処理時間を計測する際にも使えます。なお、timeと同じく時間に関するライブラリの1つに「datetime」がありますが、こちらはより詳細な日付や時刻を扱う際に用いられるライブラリです。
●NumPy
NumPy（Numerical Python）は、数値計算を行う際に用いるライブラリです。処理速度に定評のあるC言語や、Fortranで開発されています。行列計算をスピーディーに行えるのが強みです。くわえて、膨大なデータ処理や機械学習処理も得意としているため、Pythonプログラムの計算処理能力を高めたい時に活躍します。
●Scikit-learn
AI開発や、機械学習の分野で重宝するライブラリです。機械学習には、正解となるデータをあらかじめ教えて学習を進める「教師あり学習」、正解を教えずパターンやモデルを読み込ませて正解を模索させる「教師なし学習」の2パターンがありますが、Scikit-learnはそのどちらにも対応しています。オープンソースのライブラリで、誰でも無償で使用できるのもポイントです。
●Pillow
Pillowは、画像処理に用いるライブラリです。画像の読み込みをはじめトリミングやリサイズ、回転など基本的な画像処理であれば、Pillowで済ませられます。なお、PythonにはPillow以外にもOpenCVなどの画像処理ライブラリが提供されています。しかし、操作性が複雑なものも多いので、まずはPillowの操作方法を覚えておくことがおすすめです。
PythonにおけるWebアプリ開発に必要な知識
PythonでWebアプリ開発を円滑に行うためには、以下の知識が必要となります。
- Pythonの知識
- フレームワークの機能
- HTML・CSSの知識
- JavaScriptの知識
必要な知識について、詳しく解説します。
●Pythonの知識
まずは、Pythonを使用するにあたって、Pythonの基本的な知識があることが前提になります。 Python基礎文法を習得し、知識を得た状態で開発を進めていく必要があります。 Pythonの基礎では、変数、関数、クラス、制御構造などの基本的な概念をマスターしましょう。 公式のドキュメント以外にも、オンラインスクールやYouTube動画、書籍などから基礎を学ぶことができます。
●フレームワークの機能
フレームワークの機能や使い方を理解し、どのフレームワークを活用することが有効的であるか、適切な判断をしなければなりません。 フレームワークごとの関数や記述の特徴を知っておきましょう。 DjangoなどのWebフレームワークを活用して、Webアプリ開発の知識を学ぶ必要があります。
●HTML・CSSの知識
Webサイト制作やWebアプリ制作には、HTMLやCSSの知識が欠かせません。 文字の大きさや太さ、色、配置などを行うために、必要な知識となります。 Webアプリ制作以外にも、知識を必要とする場面が出てくるため、正しく理解しておくことが大切です。
●JavaScriptの知識
JavaScriptは、Webアプリ上で、画像に動きをつけたり、アニメーションを作成したりする際に必要です。 Webアプリで画像を動かしたり、ポップアップウィンドウを表示させるためには、JavaScriptの知識を活用します。 動きのある表現をしたい場合は、JavaScriptの知識が必要不可欠であるため、必ず習得したい言語です。
PythonのWebアプリ開発以外の活用方法
Pythonは、Webアプリ開発以外にも活用可能です。
- データ分析
- 画像処理
- AI開発
活用方法を紹介します。
●データ分析
Pythonの強力なライブラリやフレームワークを活用すれば、Web上の膨大なデータを収集し、分析する機能が備わっています。 pandasやNumPyなどのライブラリを使用して、抽出したデータを読み込み、地域など指定した条件でグループ化することができ、統計量を算出できます。 必要な情報を抽出して分析し、データを可視化することができるため、企業の経営戦略に活かすことが可能です。
●画像処理
Pythonには、インテル社が開発・公開しているオープンソースのライブラリ「OpenCV」が利用できるため、画像処理が行えます。 Pythonで使用できるOpenCVは、画像を読み込み、トリミングをしたり、グレースケール化・2値化を行ったり、画像のヒストグラムを作成することもできます。 OpenCVでは、顔認証や画像解析などが行えるため、顔認証を行うWebアプリの制作も可能です。
●AI開発
Pythonには、「TensorFlow」というディープラーニングの分野で広く利用されているライブラリや、深層学習に特化した「PyTorch」、機械学習に特化した「scikit-learn」というライブラリがあります。 これらのライブラリを活用して、AI開発を行うことができます。 Pythonは、データ処理能力が高く、迅速な処理が可能であるため、AI開発をスムーズに進めることが可能です。 また、「Matplotlib」を活用してグラフやチャートを作成し、「Seaborn」を活用して統計データを可視化することができるため、分析がしやすく、効果的な施策の実行ができるようになります。
PythonによるWebアプリ開発を外注するメリット
PythonでのWebアプリ開発を外部の専門会社に依頼することで、品質の担保やコスト削減など、ビジネスを加速させる多くの利点が得られます。
●メリット1：一定のクオリティ・仕上がりが期待できる
Webアプリ開発を外注することで、一定のクオリティのアプリを納品してもらえます。専門知識を持った外部企業の知見やスキルを借りられるのは、大きな安心感につながるものです。開発・納品までのスケジュールが事前に担保されることもあり、開発が失敗するリスクは比較的小さいといえます。「社内にエンジニアがいない（または少ない）」という場合は、クオリティやスケジュールも踏まえて外注の検討をおすすめします。
●メリット2：社内のリソースを確保できる
開発したいWebアプリの規模やエンジニアの数によっては、自社内のリソースが不足することが考えられます。開発会社へ開発を外注すれば、足りないエンジニアの人員を効率良く補填可能です。また、自社内のリソースが確保されることで、より重要度の高い関連業務に集中しやすくなります。
●メリット3：エンジニアの採用・育成コストを節約できる
自社内でWebアプリを開発する場合、エンジニアを新しく採用したり育成したりするコストがかかります。外注するのであれば、それらの採用・育成コストを大幅にカット可能です。浮いたコストは、より重要度の高い費目に充当できます。
PythonによるWebアプリ開発に関するよくある質問（FAQ）
本記事のポイントを整理し、Q&A形式でまとめました。
Q. Pythonを使ったWebアプリとはどのようなものですか？
A. Webブラウザを通じて閲覧・操作が可能な、Python言語で構築されたインターネット上のアプリケーションのことです。Pythonはその汎用性の高さから、AI（人工知能）開発から高度なWebシステム構築まで幅広い分野で活用されており、世界的に極めて高い人気を誇る開発基盤となっています。
Q. なぜPythonはWebアプリ開発に適しているのですか？
A. 簡潔な文法による高い作業効率、豊富な公開情報、および強力なフレームワークとライブラリが揃っているためです。読み書きしやすい文法で開発スピードを向上させられるだけでなく、世界中の開発者が共有する膨大なノウハウや、機能を拡張する便利なツール群を容易に活用できる点が大きな利点といえます。
Q. Pythonで開発された有名なWebサービスにはどのようなものがありますか？
A. YouTube、Spotify、Instagram、Pinterest、およびDropboxなどが代表的な事例です。YouTubeの高度な検索・再生エンジンやSpotifyのデータ分析基盤、Instagramの多機能なソーシャル機能などは、Pythonの処理能力や豊富なライブラリを駆使して実現されています。
Q. PythonのWebアプリ開発を効率化するフレームワークとライブラリは何ですか？
A. フレームワークにはDjangoやFlask、ライブラリにはNumPyやScikit-learnなどが広く利用されています。機能網羅型のDjangoや軽量なFlask、高速なTornadoといった用途別のフレームワークに加え、数値計算のNumPyや機械学習のScikit-learn、画像処理のPillowといった専門的なライブラリが開発を強力に支援します。
Q. PythonによるWebアプリ開発を外注するメリットとデメリットは何ですか？
A. 高品質な成果物と社内リソースの最適化がメリットですが、社内ノウハウの欠如や会社選定の難しさがデメリットといえます。専門家によるクオリティ確保や採用・教育コストの削減が期待できる反面、開発の知見が社内に蓄積されない点や、自社に最適なパートナーを見つけるまでの工数が必要になる点に注意が必要です。
PythonによるWebアプリ開発を外注するデメリット
一方で、開発を外部に依存することによる懸念点も存在します。メリットだけでなく、デメリットもしっかりと理解した上で検討することが重要です。
●デメリット1：社内に開発のノウハウが蓄積されない
Webアプリ開発を外注するデメリットとして挙げられるのが、「社内に開発のノウハウが蓄積されない」という点です。「ゆくゆくは自社開発に切り替える予定」「自社内にエンジニアがいる」というケースでは、Webアプリ開発の知見や経験値が得られないことはマイナスになります。
●デメリット2：外注先の選定が難航する可能性がある
開発会社によって、得意としている開発分野や開発実績は異なります。自社の要望に合った開発会社を、慎重に見極めて選ばなくてはなりません。とはいえ、「ITに関する知識があまりない」「開発に必要な費用感を掴みきれていない」という場合、適切な外注先を自力で探すのは非常に困難です。
そこで、失敗しない会社選びのために、まずはPythonでの開発実績が豊富で評判の良い会社を知ることから始めてみてはいかがでしょうか。
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