Pythonの and・or・not｜論理演算子、短絡評価、truthy と falsy

記号ではなく3つの単語

Python の論理演算子は英単語の and、or、not です。ほかの言語では &&、||、! と書きます。Python では && と || は SyntaxError になり、! は !=（「等しくない」）の一部としてしか現れません。

has_ticket = True
is_adult = False

print(has_ticket and is_adult)   # False: both must be true
print(has_ticket or is_adult)    # True: at least one is true
print(not is_adult)              # True: flips the value

True と False だけなら、ルールは予想どおりです。

and は両辺が真である必要があります。or は少なくとも一方が真であれば十分です。not は値を1つだけ受け取り、それを反転します。

実際のコードでは、両辺はたいてい比較式で、その結果が if や while に渡されます。

age = 34
country = "CA"

if age >= 18 and country in ("US", "CA"):
    print("eligible")

if age < 13 or age > 65:
    print("discounted ticket")
else:
    print("standard ticket")

出力：

eligible
standard ticket

ほとんどの条件はここまでの知識で書けます。このページの残りでは、True や False 以外の値に対して演算子が何をするのか、そして式のどちら側が実行されるかを決めるルールを説明します。

truthy な値と falsy な値

and、or、not は真偽値に限らず、どんな値でも受け取れます。値が真とみなされるかどうかは、その値の真理値（truthiness）で決まります。次の値は falsy です。

• False と None
• あらゆる数値型のゼロ：0、0.0
• 空のコンテナと空文字列：""、[]、()、{}、set()、range(0)

それ以外はすべて truthy で、"0"、"False"、[0]、-1 も truthy です。Python が値をどう分類するかは bool() で確かめられます。

for value in [0, 1, -1, "", "0", [], [0], None, 0.0]:
    print(repr(value), bool(value))

出力：

0 False
1 True
-1 True
'' False
'0' True
[] False
[0] True
None False
0.0 False

文字列 "0" は空でない文字列なので truthy です。入力から数値を読み込み、変換する前に判定してしまう人はここでつまずきます。bool と int の関係については 数値と真偽値のページ で解説しています。

and と or はオペランドを返す

ここが Python とほとんどの言語との違いです。and と or は新しい True や False を作りません。渡された2つの値のうち、どちらかを返します。

• x or y は、x が truthy なら x を返し、そうでなければ y を返します。
• x and y は、x が falsy なら x を返し、そうでなければ y を返します。

print(0 or 5)            # 5
print(3 or 5)            # 3
print("" or "guest")     # guest
print([] or None)        # None

print(0 and 5)           # 0
print(3 and 5)           # 5
print("a" and "b")       # b
print(None and 1 / 0)    # None, and no ZeroDivisionError

両方のオペランドが真偽値なら、「オペランドを返す」ことと「真偽値を返す」ことは同じです。だからこそ、ほかの型を混ぜるまでこの違いに気づきにくいのです。

not だけは例外で、常に True か False を返します。

print(not 0)        # True
print(not "hi")     # False
print(not [])       # True

and/or の式から本物の真偽値が必要なとき（たとえば値を保存するときや、bool を返すと約束している関数から返すとき）は、bool() で囲みます。

name = "Ada"
email = ""

print(name and email)         # prints an empty line: the value is ""
print(bool(name and email))   # False

短絡評価

Python は and と or を左から右へ評価し、答えが決まった時点で止めます。

• and は最初の falsy な値で止まります。そのあとに何があっても、式全体が真になることはないからです。
• or は最初の truthy な値で止まります。そのあとに何があっても、式全体が偽になることはないからです。

スキップされた側はまったく実行されません。呼ばれたときに表示する関数を使うと、その様子が見えます。

def check(label, result):
    print(f"  checking {label}")
    return result

print("and:")
print(check("A", False) and check("B", True))

print("or:")
print(check("A", True) or check("B", False))

出力：

and:
  checking A
False
or:
  checking A
True

どちらの場合も B は一度も確認されません。短絡評価のおかげで、ガード条件を安全に書けます。次の各条件の後半は単独ではエラーになりますが、前半が問題のあるケースを除外したあとでしか実行されません。

user = None
items = []

if user is not None and user.startswith("admin"):
    print("admin")
else:
    print("not an admin")

if items and items[0] > 10:
    print("first item is large")
else:
    print("no large first item")

低コストな判定や保護のための判定を先に置きましょう。順序を逆にして user.startswith("admin") and user is not None と書くと、user が None のときに AttributeError が発生します。

or と and を使ったパターン

or は最初の truthy なオペランドを返すので、1行でデフォルト値を設定できます。

def greet(name):
    name = name or "guest"
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Ada")
greet("")
greet(None)

出力：

Hello, Ada!
Hello, guest!
Hello, guest!

注意点は、or が None だけでなく、あらゆる falsy な値を置き換えることです。0、""、[] が正当な入力なら、or はそれを捨ててしまいます。

volume = 0
print(volume or 50)                           # 50: the 0 was replaced

print(volume if volume is not None else 50)   # 0: only None is replaced

ゼロや空が有効な値のときは x if x is not None else default を使いましょう。この条件式については if/else のページ で解説しています。

and にも対になるパターンがあります。「最初の値が設定されているときだけ、この値を使う」というものです。あまり一般的ではなく、if で書いたほうが明快なことも多いので、使うのは控えめにしましょう。

user = {"name": "Ada"}
print(user and user["name"])   # Ada

user = None
print(user and user["name"])   # None

優先順位：not、次に and、最後に or

3つが混ざった式では、Python はまず not、次に and、最後に or を適用します。==、<、in などの比較は、そのどれよりも先に適用されます。

a, b, c = True, False, False

print(a or b and c)      # True: read as a or (b and c)
print((a or b) and c)    # False
print(not a or b)        # False: read as (not a) or b
print(not (a or b))      # False
print(not 1 == 2)        # True: read as not (1 == 2)

a or b and c と (a or b) and c は同じ値から違う答えを出します。ですから、たまたまデフォルトの順序で正しい場合でも、演算子が混ざった条件にはカッコを付けておきましょう。コストはかからず、次に読む人が迷わずに済みます。

and/or と &/| の違い

& と | は and や or と見た目が似ていて、同じ答えを返すこともありますが、別の演算子です。

• and / or は truthy かどうかを調べ、短絡評価をし、オペランドのどちらかを返します。
• & / | はビット演算子です。整数に対しては2つの数のビットを組み合わせます。集合に対しては共通部分と和集合を意味します。True と False に対しては真偽値を返します。短絡評価は決して行わず、常に両辺が評価されます。

print(6 and 3)   # 3: 6 is truthy, so and returns the second operand
print(6 & 3)     # 2: 110 & 011 = 010 in binary

print(6 or 3)    # 6
print(6 | 3)     # 7: 110 | 011 = 111

print({1, 2, 3} & {2, 3, 4})   # {2, 3}
print(True & False)             # False

ビット演算子は比較演算子よりも優先順位が高いので、& で書いた条件はまったく別の意味になってしまいます。

x, y = 5, 5

print(x > 1 and y > 1)     # True
print(x > 1 & y > 1)       # False: read as x > (1 & y) > 1
print((x > 1) & (y > 1))   # True, but the parentheses are required

1 & y は 1 & 5 で、これは 1 です。そのため真ん中の行は連鎖比較 5 > 1 > 1 になり、1 > 1 は偽です。ふつうの Python コードでは、条件には and、or、not を使いましょう。

条件に &、|、~ を使うのが正しいのは NumPy と pandas だけです。配列は多くの値を持つので、1つの真理値を持ちません。そのため and を使うと ValueError: The truth value of an array ... is ambiguous が発生します。これらのライブラリは & と | をオーバーロードして要素ごとに動作させています。pandas のフィルタが df[(df.age > 18) & (df.country == "CA")] のように書かれ、比較の1つ1つがカッコで囲まれているのは、上で説明した優先順位のためです。

any() と all()：リスト全体に対する and と or

一連の条件をまとめて組み合わせるには、組み込み関数の all()（全要素に対する and）と any()（全要素に対する or）を使います。どちらも同じように短絡評価をします。

scores = [72, 88, 95, 61]

print(all(s >= 60 for s in scores))   # True: every score passed
print(any(s >= 90 for s in scores))   # True: at least one A
print(any(s < 50 for s in scores))    # False

print(all([]))   # True: nothing failed
print(any([]))   # False: nothing passed

and や or と違い、any() と all() は常に真偽値を返します。

よくある間違い

1つの変数を or で複数の値と比較する。 次の最初の条件は常に真になります。

color = "green"

if color == "red" or "blue":
    print("matched (wrong!)")

if color == "red" or color == "blue":
    print("matched")
else:
    print("no match")

if color in ("red", "blue"):
    print("matched")
else:
    print("no match")

Python は最初の条件を (color == "red") or "blue" と解釈します。比較は False なので、or は "blue" を返します。これは空でない文字列なので truthy です。両側で比較を繰り返すか、もっとよいのは in でメンバーシップを判定することです。

&& や || を書く。 どちらも SyntaxError になります。and と or を使いましょう。

and/or から真偽値が返ると思い込む。 x = a or b は a か b そのものを格納します。それが望みどおりのことも多いのですが、関数が True か False を返すべきなら bool() で変換しましょう。

演算子が混ざった条件で優先順位に頼る。 a or b and c は正しく、意味もはっきり決まっていますが、誰もルールを思い出さなくて済むようにカッコを付けましょう。