python-labs/TEMA8/report.md

Отчет по лабораторной работе 8

Анисенков Павел, А-01-23

1 Открытие и настройка интерактивной оболочки IDLE

Была запущена интерактивная оболочка IDLE, указан рабочий каталог и импортированы необходимые модули.

>>>import os
>>>os.chdir('C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8')
>>>os.getcwd()  #Контролируем корректность установки текущего каталога
'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8'
>>>import importlib
>>>import sys

2 Создание и использование модулей в среде Python.

2.1 Запуск модуля на выполнение

Был запущен созданный модуль на выполнение, введенное на запрос число было сохранено в переменную perm1, созданную в модуле. Были просмотрены атрибуты и тип модуля. Была неудачно произведена попытка заново запустить модуль на выполнение..."Выполняется весь код в этом файле один раз. Сохраняется модуль в специальный кэш — словарь sys.modules. Любой последующий вызов import Mod1 не перезапускает код модуля — Python просто возвращает уже загруженный объект модуля из sys.modules." После этого модуль был запущен еще раз с помощью метода reload. Была просмотрена переменная perm1 и установлено, что данная переменная была переопределена.

>>>import Mod1
Mod1:Введите значение = 5
Mod1:Значение perm1= 5
>>>type(Mod1)
<class 'module'>
>>>dir(Mod1)
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1']
>>>Mod1.perm1
'5'
>>>import Mod1
>>>importlib.reload(Mod1)
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
>>>Mod1.perm1
'3'

2.2 Изучение удаления модуля из словаря

Был выведен словарь - значение атрибута sys.modules, среди которых был модуль Mod1. Далее этот модуль был удален, и снова изображен словарь, в котором Mod1 отсутствовал. Потом модуль был снова запущен и снова удален из словаря.

>>>print(sorted(sys.modules.keys()))
['Mod1', '__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', '_colorize', '_compat_pickle', '_compression', '_datetime', '_distutils_hack', '_frozen_importlib', '_frozen_importlib_external', '_functools', '_heapq', '_imp', '_io', '_lzma', '_opcode', '_opcode_metadata', '_operator', '_pickle', '_pyrepl', '_pyrepl.pager', '_queue', '_random', '_signal', '_sitebuiltins', '_socket', '_sre', '_stat', '_string', '_struct', '_suggestions', '_sysconfig', '_thread', '_tkinter', '_tokenize', '_typing', '_warnings', '_weakref', '_weakrefset', '_winapi', '_wmi', 'abc', 'ast', 'bdb', 'binascii', 'bisect', 'builtins', 'bz2', 'codecs', 'collections', 'collections.abc', 'configparser', 'contextlib', 'copyreg', 'datetime', 'dis', 'encodings', 'encodings.aliases', 'encodings.cp1251', 'encodings.utf_8', 'encodings.utf_8_sig', 'enum', 'errno', 'fnmatch', 'functools', 'genericpath', 'heapq', 'idlelib', 'idlelib.autocomplete', 'idlelib.autocomplete_w', 'idlelib.calltip', 'idlelib.calltip_w', 'idlelib.config', 'idlelib.debugger', 'idlelib.debugger_r', 'idlelib.debugobj', 'idlelib.debugobj_r', 'idlelib.hyperparser', 'idlelib.iomenu', 'idlelib.macosx', 'idlelib.multicall', 'idlelib.pyparse', 'idlelib.rpc', 'idlelib.run', 'idlelib.scrolledlist', 'idlelib.stackviewer', 'idlelib.tooltip', 'idlelib.tree', 'idlelib.util', 'idlelib.window', 'idlelib.zoomheight', 'importlib', 'importlib._abc', 'importlib._bootstrap', 'importlib._bootstrap_external', 'importlib.machinery', 'importlib.util', 'inspect', 'io', 'ipaddress', 'itertools', 'keyword', 'linecache', 'lzma', 'marshal', 'math', 'nt', 'ntpath', 'opcode', 'operator', 'os', 'os.path', 'pickle', 'pkgutil', 'platform', 'plistlib', 'posixpath', 'pydoc', 'pyexpat', 'pyexpat.errors', 'pyexpat.model', 'queue', 'random', 're', 're._casefix', 're._compiler', 're._constants', 're._parser', 'reprlib', 'select', 'selectors', 'shlex', 'shutil', 'site', 'socket', 'socketserver', 'stat', 'string', 'struct', 'sys', 'sysconfig', 'tempfile', 'textwrap', 'threading', 'time', 'tkinter', 'tkinter.constants', 'token', 'tokenize', 'traceback', 'types', 'typing', 'urllib', 'urllib.parse', 'warnings', 'weakref', 'winreg', 'xml', 'xml.parsers', 'xml.parsers.expat', 'xml.parsers.expat.errors', 'xml.parsers.expat.model', 'zipimport', 'zlib']
>>>sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
>>>print(sorted(sys.modules.keys()))
['__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', '_colorize', '_compat_pickle', '_compression', '_datetime', '_distutils_hack', '_frozen_importlib', '_frozen_importlib_external', '_functools', '_heapq', '_imp', '_io', '_lzma', '_opcode', '_opcode_metadata', '_operator', '_pickle', '_pyrepl', '_pyrepl.pager', '_queue', '_random', '_signal', '_sitebuiltins', '_socket', '_sre', '_stat', '_string', '_struct', '_suggestions', '_sysconfig', '_thread', '_tkinter', '_tokenize', '_typing', '_warnings', '_weakref', '_weakrefset', '_winapi', '_wmi', 'abc', 'ast', 'bdb', 'binascii', 'bisect', 'builtins', 'bz2', 'codecs', 'collections', 'collections.abc', 'configparser', 'contextlib', 'copyreg', 'datetime', 'dis', 'encodings', 'encodings.aliases', 'encodings.cp1251', 'encodings.utf_8', 'encodings.utf_8_sig', 'enum', 'errno', 'fnmatch', 'functools', 'genericpath', 'heapq', 'idlelib', 'idlelib.autocomplete', 'idlelib.autocomplete_w', 'idlelib.calltip', 'idlelib.calltip_w', 'idlelib.config', 'idlelib.debugger', 'idlelib.debugger_r', 'idlelib.debugobj', 'idlelib.debugobj_r', 'idlelib.hyperparser', 'idlelib.iomenu', 'idlelib.macosx', 'idlelib.multicall', 'idlelib.pyparse', 'idlelib.rpc', 'idlelib.run', 'idlelib.scrolledlist', 'idlelib.stackviewer', 'idlelib.tooltip', 'idlelib.tree', 'idlelib.util', 'idlelib.window', 'idlelib.zoomheight', 'importlib', 'importlib._abc', 'importlib._bootstrap', 'importlib._bootstrap_external', 'importlib.machinery', 'importlib.util', 'inspect', 'io', 'ipaddress', 'itertools', 'keyword', 'linecache', 'lzma', 'marshal', 'math', 'nt', 'ntpath', 'opcode', 'operator', 'os', 'os.path', 'pickle', 'pkgutil', 'platform', 'plistlib', 'posixpath', 'pydoc', 'pyexpat', 'pyexpat.errors', 'pyexpat.model', 'queue', 'random', 're', 're._casefix', 're._compiler', 're._constants', 're._parser', 'reprlib', 'select', 'selectors', 'shlex', 'shutil', 'site', 'socket', 'socketserver', 'stat', 'string', 'struct', 'sys', 'sysconfig', 'tempfile', 'textwrap', 'threading', 'time', 'tkinter', 'tkinter.constants', 'token', 'tokenize', 'traceback', 'types', 'typing', 'urllib', 'urllib.parse', 'warnings', 'weakref', 'winreg', 'xml', 'xml.parsers', 'xml.parsers.expat', 'xml.parsers.expat.errors', 'xml.parsers.expat.model', 'zipimport', 'zlib']
>>>import Mod1
Mod1:Введите значение = 2
Mod1:Значение perm1= 2
sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>

2.3 Изучение запуска модуля с помощью exec

Модуль был запущен на выполнение с помощью функции exec, которая читает код. Далее трижды было введено значение perm1, и выведено на экран.

>>>exec(open('Mod1.py').read()) #не указана кодировка encoding='utf-8'
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
>>>exec(open('Mod1.py').read())
Mod1:Введите значение = 4
Mod1:Значение perm1= 4 #объект-модуль при этом не создается
>>>exec(open('Mod1.py').read())
Mod1:Введите значение = 5
Mod1:Значение perm1= 5

2.4 Изучение запуска модуля с помощью from … import …

Была импортирована лишь часть обьектов модуля, просмотрены обьекты, а так же выведено значение переменной perm1.

>>>from Mod1 import perm1
Mod1:Введите значение = 6 #выполняется потому что до этого мы его удалили из словаря
Mod1:Значение perm1= 6
>>>dir()
['Mod1', '__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '__warningregistry__', 'fg', 'imp', 'importlib', 'os', 'perm1', 'summa', 'sys']
>>>perm1
'6'

Пример:

>>>from Mod2 import beta
>>>g=beta(2)
>>>****BETA****
>>>g
535.4916555247646
>>>dir()
['Mod1', '__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '__warningregistry__', 'beta', 'g', 'importlib', 'os', 'perm1', 'sys']# была создана ссылка на функцию beta, не создаёт переменную с именем Mod2 в текущем пространстве имён из-за from..
>>>alpha()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#29>", line 1, in <module>
    alpha()
NameError: name 'alpha' is not defined
>>>from Mod2 import alpha as al
>>>al()
****ALPHA****
Значение t=4
'4'
>>>del al,beta #удаляет ссылку на обьект но не обьект
>>>from Mod2 import alpha as al, beta as bt
>>>del al #модуль остаётся загруженным, и его можно импортировать снова
>>>del bt
>>>from Mod2 import * #Звездочка означает, что импортируется весь модуль, а не конкретные функции.
tt=alpha()  #На запрос введите значение 0.12
****ALPHA****
Значение t=0.12
>>>uu=beta(float(tt))
>>>uu
1.4578913609506803 #math.exp(q*math.pi)

3 Создание многомодульных программ.

3.1 Пример:

Был создан еще один модуль Mod0, в котором вызываются модуль 1 и функции из модуля 2. Также выведены значения обьектов, созданных во время выполнения программы.

>>>sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
>>>sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
>>>import Mod0
Mod1:Введите значение = 1
Mod1:Значение perm1= 1
perm1= 1
****ALPHA****
Значение t=2
tt= 2
****BETA****
qq= 535.4916555247646 #переменные (tt, qq) и модуль (Mod1) становятся атрибутами объекта модуля Mod0, потому что они были созданы внутри его кода
Mod0.tt;Mod0.qq;Mod0.Mod1.perm1 #Mod0 содержит ссылку на Mod1 в котором есть perm1(локальная переменная)
'2'
535.4916555247646
'1'

3.2 Создание модулей для реализации программы моделирования системы управления

Были созданы модули MM1 - с функциями реализующими реальный двигатель, тахогенератор и нелинейное звено; MM2 - с инструкциями, обеспечивающими ввод параметров задачи, формирование входного сигнала, импорт модуля ММ1 и реализацию модели при расчете выходного сигнала; MM0 - содержащую импорт модуля MM2 и печатающую получившийся выходной сигнал. Был вызван модуль MM0.

>>>import MM0
k1,T,k2,Xm,A,F,N=0.5,35,0.6,5,1000,5,15
y= [0, 8.209118281877132, 29.104924685415277, 40.86232427117668, 38.3075414151359, 34.68635884409398, 42.90679739719954, 57.19526562043458, 60.53754513466764, 47.64611630565597, 31.742316122264157, 25.812753880749888, 24.278160244795345, 10.44509996519298, -10.518946273258612]

3.3 Изучение области действия обьектов в модулях

Была изучена область действия обьектов в модулях. Исходя из примеров, приведенных ниже, можно сказать, что обьекты входящие в один модуль будут локализованы в этом модуле и доступны в нем. К переменным из другого модуля, даже импортированного в главный (выполняемый) модуль, прямого доступа не будет.

3.3.1 Изучение области действия обьектов в модулях (пример 1)

Внутрь модуля Mod2 в функцию alpha был добавлен вызов функции beta.

def alpha():
    print('****ALPHA****')
    t=input('Значение t=')
    n = beta(6)
    print(n)
    return t

def beta(q):
    print('****BETA****')
    import math
    expi=q*math.pi
    return math.exp(expi)

Далее запущен модуль и вызвана функция alpha. Можно заметить, что инструкции успешно выполнились.

sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
>>>import Mod2
>>>alpha()
****ALPHA****
Значение t=9
153552935.39544657
'9'

Далее в модуле в функции beta был добавлен вызов функции alpha.

def alpha():
    print('****ALPHA****')
    t=input('Значение t=')
    return t

def beta(q):
    import math
    expi=q*math.pi
    alpha()
    return math.exp(expi)

Функция beta была успешно вызвана

sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
>>>import Mod2
>>>beta(6)
****ALPHA****
Значение t=9
153552935.39544657

3.3.2 Изучение области действия обьектов в модулях (пример 2)

В модуль Mod0 была добавлена функция печати переменных t и expi, которые есть в Mod2. Мod2 переделан в исходный вариант

import Mod1
print('perm1 =', Mod1.perm1)
from Mod2 import alpha, beta
t = alpha()
print('tt =', t)
t_num = float(t)
qq, expi = beta(t_num) 
print(t)
print(expi)
print(qq)

Итог:

sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
sys.modules.pop('Mod0')
<module 'Mod0' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod0.py'>
import Mod0
Mod1:Введите значение = 1
Mod1:Значение perm1= 1
perm1= 1
****ALPHA****
Значение t=0.12
tt = 0.12
****BETA****
qq = 1.4578913609506803
expi = 0.37699111843077515

3.3.3 Изучение области действия обьектов в модулях (пример 3)

В модуле Mod0 были добавлены инструкции, где переменная perm1 была увеличена в 3 раза и напечатана

#Модуль Mod0
import Mod1
print('perm1=',Mod1.perm1)
from Mod2 import alpha as al
tt=al()
print('tt=',tt)
from Mod2 import beta
qq=beta(float(tt))
print('qq=',qq)
perm1 = Mod1.perm1*3
print("perm1*3= ", perm1)

При запуске модуля напечаталась переменная perm1 умноженная на 3. Так как эта переменная класса строка, то строка была повторена трижды и сформирована новая строка.

sys.modules.pop('Mod0')
<module 'Mod0' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod0.py'>
sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
import Mod0
Mod1:Введите значение = 4
Mod1:Значение perm1= 4
perm1= 4
****ALPHA****
Значение t=3
tt= 3
****BETA****
qq= (12391.647807916694, 9.42477796076938)
perm1*3=  444

3.3.4 Изучение области действия обьектов в модулях (пример 4)

В командной строке после выполнения главного модуля была произведена попытка изменить переменные perm1, tt, qq.

sys.modules.pop('Mod0')
<module 'Mod0' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod0.py'>
sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\Professional\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
import Mod0
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
perm1= 3
****ALPHA****
Значение t=4
tt= 4
****BETA****
qq= (286751.31313665316, 12.566370614359172)
perm1*3=  333
Mod0.Mod1.perm1 = str(2 * float(Mod0.Mod1.perm1))
Mod0.tt = str(2 * float(Mod0.tt))
Mod0.qq = 2 * Mod0.qq
Mod0.Mod1.perm1
'6.0'
Mod0.tt
'8.0'
Mod0.qq
(286751.31313665316, 12.566370614359172, 286751.31313665316, 12.566370614359172)

4 Завершение работы в IDLE

Был завершен сеанс в среде IDLE.