Pythonでプログレスバーを自作する（tqdmなし）

tqdmを使わずにPythonでプログレスバーを自作します。キャリッジリターンの基本からETA計算、ANSIカラー対応、マルチバーまで段階的に実装します。

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なぜプログレスバーを自作するのか

Pythonでプログレスバーといえば tqdm が定番ですが、自作することにもメリットがあります。

  • 外部依存をゼロにできる（pip install 不要）
  • ターミナル制御の仕組みを理解できる
  • 表示フォーマットを自由にカスタマイズできる

この記事では、キャリッジリターンの基礎から始めて、ETA表示・ANSIカラー・マルチバーまで段階的にプログレスバーを実装していきます。

キャリッジリターンの基本

プログレスバーの核心は、ターミナルの同じ行を繰り返し上書きすることです。これには キャリッジリターン \r を使います。

\r はカーソルを行の先頭に戻す制御文字です。改行せずに出力すれば、前の内容を上書きできます。

import time

for i in range(101):
    print(f"\r処理中... {i}%", end="", flush=True)
    time.sleep(0.05)
print()  # 最後に改行

ポイントは3つです。

  • \r を文字列の先頭に置く
  • end="" で改行を抑制する
  • flush=True でバッファを即時フラッシュする（これがないと表示が更新されないことがあります）

基本的なプログレスバー

数値だけでは味気ないので、バーを描画してみます。[████████░░░░░░░░] 50% (50/100) のような形式を目指します。

import sys
import time

def progress_bar(current, total, bar_length=30):
    fraction = current / total
    filled = int(bar_length * fraction)
    bar = "█" * filled + "░" * (bar_length - filled)
    percent = fraction * 100
    sys.stdout.write(f"\r[{bar}] {percent:5.1f}% ({current}/{total})")
    sys.stdout.flush()

# 使用例
total = 100
for i in range(total + 1):
    progress_bar(i, total)
    time.sleep(0.03)
print()

実行すると、以下のように表示が更新されていきます。

[█████████████████░░░░░░░░░░░░░] 56.0% (56/100)

sys.stdout.write を使っている理由は、print と違って余計な改行やスペースが入らないためです。

ETA（残り時間）の計算

長い処理では「あとどれくらいかかるのか」が知りたくなります。経過時間から残り時間を推定しましょう。

import sys
import time

def format_time(seconds):
    """秒数を HH:MM:SS 形式にフォーマットする"""
    h = int(seconds // 3600)
    m = int((seconds % 3600) // 60)
    s = int(seconds % 60)
    return f"{h:02d}:{m:02d}:{s:02d}"

def progress_bar_eta(current, total, start_time, bar_length=30):
    fraction = current / total
    filled = int(bar_length * fraction)
    bar = "█" * filled + "░" * (bar_length - filled)
    percent = fraction * 100

    elapsed = time.time() - start_time
    if current > 0:
        rate = current / elapsed          # 1秒あたりの処理数
        remaining = (total - current) / rate
        eta_str = format_time(remaining)
        rate_str = f"{rate:.1f} it/s"
    else:
        eta_str = "--:--:--"
        rate_str = "-- it/s"

    sys.stdout.write(
        f"\r[{bar}] {percent:5.1f}% | ETA: {eta_str} | {rate_str}"
    )
    sys.stdout.flush()

# 使用例
total = 200
start = time.time()
for i in range(total + 1):
    progress_bar_eta(i, total, start)
    time.sleep(0.02)
print()

出力例：

[███████████████░░░░░░░░░░░░░░░] 50.0% | ETA: 00:00:02 | 49.8 it/s

current == 0 のときはゼロ除算を避けるため、ETAをプレースホルダにしています。

ANSIカラー対応

ターミナルは ANSIエスケープシーケンス を使って文字に色をつけることができます。プログレスの進捗に応じてバーの色を変えてみましょう。

主なカラーコードは以下の通りです。

コード色
\033[91m赤（明るい）
\033[93m黄（明るい）
\033[92m緑（明るい）
\033[0mリセット
import os
import sys
import time

def get_color(fraction):
    """進捗率に応じて色を返す（赤→黄→緑）"""
    if fraction < 0.33:
        return "\033[91m"  # 赤
    elif fraction < 0.66:
        return "\033[93m"  # 黄
    else:
        return "\033[92m"  # 緑

RESET = "\033[0m"

def progress_bar_color(current, total, start_time):
    try:
        terminal_width = os.get_terminal_size().columns
    except OSError:
        terminal_width = 80

    # バー以外の部分の文字数を概算して、バーの長さを決定
    suffix = f" {current/total*100:5.1f}% | ETA: 00:00:00 | 000.0 it/s"
    bar_length = max(10, terminal_width - len(suffix) - 4)  # [] と余白分

    fraction = current / total
    filled = int(bar_length * fraction)
    color = get_color(fraction)
    bar = color + "█" * filled + RESET + "░" * (bar_length - filled)

    elapsed = time.time() - start_time
    if current > 0:
        rate = current / elapsed
        remaining = (total - current) / rate
        eta_str = format_time(remaining)
        rate_str = f"{rate:.1f} it/s"
    else:
        eta_str = "--:--:--"
        rate_str = "-- it/s"

    percent = fraction * 100
    sys.stdout.write(f"\r[{bar}] {percent:5.1f}% | ETA: {eta_str} | {rate_str}")
    sys.stdout.flush()

# format_time は前のセクションと同じ

total = 150
start = time.time()
for i in range(total + 1):
    progress_bar_color(i, total, start)
    time.sleep(0.02)
print()

os.get_terminal_size() でターミナルの幅を取得し、バーの長さを動的に調整しています。ウィンドウをリサイズしても表示が崩れにくくなります。

マルチバーの実装

複数のタスクを同時に進める場合、バーを縦に並べて表示したくなります。これには ANSIカーソル移動 を使います。

  • \033[{n}A : カーソルをn行上に移動
  • \033[{n}B : カーソルをn行下に移動

仕組みはシンプルです。複数行を出力した後、カーソルを先頭まで戻して上書きします。

import sys
import time
import random

def format_time(seconds):
    h = int(seconds // 3600)
    m = int((seconds % 3600) // 60)
    s = int(seconds % 60)
    return f"{h:02d}:{m:02d}:{s:02d}"

def get_color(fraction):
    if fraction < 0.33:
        return "\033[91m"
    elif fraction < 0.66:
        return "\033[93m"
    else:
        return "\033[92m"

RESET = "\033[0m"

def render_bar(label, current, total, start_time, bar_length=25):
    """1本のバーの文字列を生成して返す"""
    fraction = current / total if total > 0 else 0
    filled = int(bar_length * fraction)
    color = get_color(fraction)
    bar = color + "█" * filled + RESET + "░" * (bar_length - filled)

    elapsed = time.time() - start_time
    if current > 0:
        rate = current / elapsed
        remaining = (total - current) / rate
        eta_str = format_time(remaining)
    else:
        eta_str = "--:--:--"

    percent = fraction * 100
    return f"{label}: [{bar}] {percent:5.1f}% ({current}/{total}) ETA: {eta_str}"

def multi_progress(tasks):
    """複数タスクのプログレスバーを表示する"""
    n = len(tasks)
    start_times = [time.time() for _ in range(n)]
    progress = [0] * n
    totals = [t["total"] for t in tasks]
    labels = [t["label"] for t in tasks]

    # 初回表示: 空行を確保
    for i in range(n):
        print(render_bar(labels[i], 0, totals[i], start_times[i]))

    while any(progress[i] < totals[i] for i in range(n)):
        # カーソルをn行上に戻す
        sys.stdout.write(f"\033[{n}A")

        for i in range(n):
            if progress[i] < totals[i]:
                # タスクごとに異なるスピードで進む
                step = random.randint(1, 3)
                progress[i] = min(progress[i] + step, totals[i])
            line = render_bar(labels[i], progress[i], totals[i], start_times[i])
            # 行末まで消去してから改行（前の表示のゴミを消す）
            sys.stdout.write(f"\r{line}\033[K\n")

        sys.stdout.flush()
        time.sleep(0.1)

# 使用例
tasks = [
    {"label": "Download ", "total": 100},
    {"label": "Extract  ", "total": 80},
    {"label": "Install  ", "total": 120},
]
multi_progress(tasks)

実行すると、ターミナル上で以下のような表示になります。

マルチプログレスバーの表示例

\033[K は行末までを消去するエスケープシーケンスです。バーの長さが前回より短くなった場合に、ゴミ文字が残るのを防ぎます。

まとめ：ProgressBarクラス

ここまでの要素を1つのクラスにまとめます。

import os
import sys
import time

class ProgressBar:
    def __init__(self, total, label="Progress", bar_length=None, color=True):
        self.total = total
        self.label = label
        self.color = color
        self.current = 0
        self.start_time = None

        if bar_length is None:
            try:
                self.bar_length = max(10, os.get_terminal_size().columns - 60)
            except OSError:
                self.bar_length = 30
        else:
            self.bar_length = bar_length

    def _get_color(self, fraction):
        if not self.color:
            return ""
        if fraction < 0.33:
            return "\033[91m"
        elif fraction < 0.66:
            return "\033[93m"
        return "\033[92m"

    def _format_time(self, seconds):
        h = int(seconds // 3600)
        m = int((seconds % 3600) // 60)
        s = int(seconds % 60)
        return f"{h:02d}:{m:02d}:{s:02d}"

    def update(self, n=1):
        if self.start_time is None:
            self.start_time = time.time()

        self.current = min(self.current + n, self.total)
        fraction = self.current / self.total
        filled = int(self.bar_length * fraction)
        color = self._get_color(fraction)
        reset = "\033[0m" if self.color else ""
        bar = color + "█" * filled + reset + "░" * (self.bar_length - filled)

        elapsed = time.time() - self.start_time
        if self.current > 0:
            rate = self.current / elapsed
            remaining = (self.total - self.current) / rate
            eta_str = self._format_time(remaining)
            rate_str = f"{rate:.1f} it/s"
        else:
            eta_str = "--:--:--"
            rate_str = "-- it/s"

        percent = fraction * 100
        line = f"\r{self.label}: [{bar}] {percent:5.1f}% | ETA: {eta_str} | {rate_str}"
        sys.stdout.write(line + "\033[K")
        sys.stdout.flush()

    def finish(self):
        self.update(0)
        print()

# 使用例
bar = ProgressBar(total=100, label="Training")
for i in range(100):
    time.sleep(0.03)
    bar.update()
bar.finish()

出力例：

Training: [██████████████████████████████] 100.0% | ETA: 00:00:00 | 32.8 it/s

このクラスは約60行で、tqdm の基本機能をカバーしています。必要に応じてコンテキストマネージャ（__enter__ / __exit__）やイテラブルのラッパーを追加すれば、さらに便利に使えます。

参考

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