форкнуто от main/python-labs
Вы не можете выбрать более 25 тем
Темы должны начинаться с буквы или цифры, могут содержать дефисы(-) и должны содержать не более 35 символов.
20 KiB
20 KiB
Отчет по теме 7
Бережков Дмитрий, А-01-23
1.Начало работы, настройка текущего каталога
>>> import os
>>> os.chdir('C:\\\\MPEI\\\\PO\_ASY\\\\BerezhkovGit\\\\python-labs\\\\Tema7')
2. Создание пользовательской функции
2.1 Функция без аргументов
>>> def uspeh():
... """Подтверждение успеха операции"""
... print('Выполнено успешно!')
...
>>> uspeh()
Выполнено успешно!
>>> type(uspeh)
<class 'function'>
>>> dir()
['\_\_annotations\_\_', '\_\_builtins\_\_', '\_\_doc\_\_', '\_\_loader\_\_', '\_\_name\_\_', '\_\_package\_\_', '\_\_spec\_\_', 'os', 'uspeh']
>>> help(uspeh)
Help on function uspeh in module \_\_main\_\_:
uspeh()
Подтверждение успеха операции
2.2 Функция с аргументами
>>> def sravnenie(a,b):
... """Сравнение a и b"""
... if a>b:
... print(a,' больше ',b)
... elif a<b:
... print(a, ' меньше ',b)
... else:
... print(a, ' равно ',b)
>>> n,m=16,5;sravnenie(n,m)
16 больше 5
>>> n,m='3', '5';sravnenie(n,m)
3 меньше 5
Функцию можно выполнить с аргументами в виде символьной строки.
2.3 Функция, содержащая return
>>> def logistfun(b,a):
... """Вычисление логистической функции"""
... import math
... return a/(1+math.exp(-b))
>>> v,w=1,0.7;z=logistfun(w,v)
>>> z
0.6681877721681662
2.4 Сложение для разных типов аргументов
>>> def slozh(a1,a2,a3,a4):
... """ Сложение значений четырех аргументов"""
... return a1+a2+a3+a4
...
>>> slozh(1,2,3,4) # Сложение чисел
10
>>> slozh('1','2','3','4') # Сложение строк
'1234'
>>> b1=[1,2];b2=[-1,-2];b3=[0,2];b4=[-1,-1]
>>> q=slozh(b1,b2,b3,b4) #Сложение списков
>>> qq
>>> q
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
>>> slozh((1, 2), (3, 4), (5, 6), (7, 8)) # Сложение кортежей
(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
>>> slozh({"A" : 1, "B" : 2}, {"C" : 3, "D" : 4}, {"E" : 5, "F" : 6}, {"G" : 7, "H" : 8}) # Сложение словарей
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#29>", line 1, in <module>
slozh({"A" : 1, "B" : 2}, {"C" : 3, "D" : 4}, {"E" : 5, "F" : 6}, {"G" : 7, "H" : 8}) # Сложение словарей
File "<pyshell#21>", line 3, in slozh
return a1+a2+a3+a4
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'
>>> slozh({1, 2}, {3, 4}, {5, 6}, {7, 8}) # Сложение множеств
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#30>", line 1, in <module>
slozh({1, 2}, {3, 4}, {5, 6}, {7, 8}) # Сложение множеств
File "<pyshell#21>", line 3, in slozh
return a1+a2+a3+a4
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'
Функция работает еще с кортежами, а со словарями и множествами нет.
2.5 Функция, реализующая модель некоторого устройства
>>> def inerz(x,T,ypred):
... """ Модель устройства с памятью:
... x- текущее значение вх.сигнала,
... T -постоянная времени,
... ypred - предыдущее значение выхода устройства"""
... y=(x+T*ypred)/(T+1)
... return y
...
>>> sps=[0]+[1]*100
>>> spsy=[] #Заготовили список для значений выхода
>>> TT=20 #Постоянная времени
>>> yy=0 #Нулевое начальное условие
>>> for xx in sps:
... yy=inerz(xx,TT,yy)
... spsy.append(yy)
...
>>> import pylab
>>> pylab.plot(spsy)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x000001EF6C25CA50>]
>>> pylab.xlabel("Время, сек.")
Text(0.5, 0, 'Время, сек.')
>>> pylab.ylabel("Выходной сигнал")
Text(0, 0.5, 'Выходной сигнал')
>>> pylab.grid(True)
>>> pylab.show()
Полученный график:
3. Функции как объекты
3.1 Атрибуты объекта-функции
>>> dir(inerz)
['\_\_annotations\_\_', '\_\_builtins\_\_', '\_\_call\_\_', '\_\_class\_\_', '\_\_closure\_\_', '\_\_code\_\_', '\_\_defaults\_\_', '\_\_delattr\_\_', '\_\_dict\_\_', '\_\_dir\_\_', '\_\_doc\_\_', '\_\_eq\_\_', '\_\_format\_\_', '\_\_ge\_\_', '\_\_get\_\_', '\_\_getattribute\_\_', '\_\_getstate\_\_', '\_\_globals\_\_', '\_\_gt\_\_', '\_\_hash\_\_', '\_\_init\_\_', '\_\_init\_subclass\_\_', '\_\_kwdefaults\_\_', '\_\_le\_\_', '\_\_lt\_\_', '\_\_module\_\_', '\_\_name\_\_', '\_\_ne\_\_', '\_\_new\_\_', '\_\_qualname\_\_', '\_\_reduce\_\_', '\_\_reduce\_ex\_\_', '\_\_repr\_\_', '\_\_setattr\_\_', '\_\_sizeof\_\_', '\_\_str\_\_', '\_\_subclasshook\_\_', '\_\_type\_params\_\_']
>>> inerz.\_\_doc\_\_ # Использование атрибута объекта-функции
'Модель устройства с памятью:\\nx- текущее значение вх.сигнала,\\n T -постоянная времени,\\n ypred - предыдущее значение выхода устройства'
>>> help(inerz)
Help on function inerz in module \_\_main\_\_:
inerz(x, T, ypred)
Модель устройства с памятью:
x- текущее значение вх.сигнала,
T -постоянная времени,
ypred - предыдущее значение выхода устройства
3.2 Сохранение ссылки на объект-функцию в другой переменной
>>> fnkt=sravnenie
>>> v=16
>>> fnkt(v,23)
16 меньше 23
3.3 Возможность альтернативного определения функции в программе
>>> typ_fun=8
>>> if typ_fun==1:
... def func():
... print('Функция 1')
... else:
... def func():
... print('Функция 2')
...
>>> func()
Функция 2
4. Аргументы функции
4.1 Использование функции в качестве аргумента другой функции
>>> def fun_arg(fff,a,b,c):
... """fff-имя функции, используемой
... в качестве аргумента функции fun_arg"""
... return a+fff(c,b)
...
>>> zz=fun_arg(logistfun,-3,1,0.7)
>>> zz
-2.3318122278318336
4.2 Обязательные и необязательные аргументы
>>> def logistfun(a,b=1): #Аргумент b – необязательный; значение по умолчанию=1
... """Вычисление логистической функции"""
... import math
... return b/(1+math.exp(-a))
...
>>> logistfun(0.7) #Вычисление со значением b по умолчанию
0.6681877721681662
>>> logistfun(0.7,2) #Вычисление с заданным значением b
1.3363755443363323
4.3 Обращения к функции с произвольным (непозиционным) расположением аргументов
>>> logistfun(b=0.5,a=0.8) # Ссылки на аргументы поменялись местами
0.34498724056380625
4.4 Аргументы функции, содержащиеся в списке или кортеже
>>> b1234=[b1,b2,b3,b4] # Список списков из п.2.4
>>> qq=slozh(*b1234) #Перед ссылкой на список или кортеж надо ставить звездочку
>>> qq
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
4.5 Аргументы функции, содержащиеся в словаре
>>> dic4={"a1":1,"a2":2,"a3":3,"a4":4}
>>> qqq=slozh(**dic4) #Перед ссылкой на словарь надо ставить две звездочки
>>> qqq
10
4.6 Смешанные ссылки
>>> e1=(-1,6);dd2={'a3':3,'a4':9}
>>> qqqq=slozh(*e1,**dd2)
>>> qqqq
17
4.7 Переменное число аргументов у функции
>>> def func4(*kort7):
... """Произвольное число аргументов в составе кортежа"""
... smm=0
... for elt in kort7:
... smm+=elt
... return smm
...
>>> func4(-1,2) #Обращение к функции с 2 аргументами
1
>>> func4(-1,2,0,3,6) #Обращение к функции с 5 аргументами
10
4.8 Комбинация аргументов
>>> def func4(a,b=7,*kort7): #Аргументы: a-позиционный, b- по умолчанию + кортеж
... """Кортеж - сборка аргументов - должен быть последним!"""
... smm=0
... for elt in kort7:
... smm+=elt
... return a*smm+b
...
>>> func4(-1,2,0,3,6)
-7
>>> def func4(a, b = 7, **dict7):
... """Словарь - сборка аргументов - должен быть последним!"""
... smm = 0
... for el in dict7.values():
... smm += el
... return a * smm + b
...
>>> func4(-1, 2, **{"a1" : 0, "a2" : 3, "a3" : 6})
-7
пример реализации аналогичной функции для произвольного количества аргументов, переданного в виде словаря
4.9 Изменение значений объектов с помощью функций
>>> a=90 # Числовой объект – не изменяемый тип
>>> def func3(b):
... b=5*b+67
...
>>> func3(a)
>>> a
90
>>> sps1=[1,2,3,4] #Список – изменяемый тип объекта
>>> def func2(sps):
... sps[1]=99
...
>>> func2(sps1)
>>> print(sps1)
[1, 99, 3, 4]
>>> kort=(1,2,3,4) #Кортеж – неизменяемый тип объекта
>>> func2(kort)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#90>", line 1, in <module>
func2(kort)
File "<pyshell#86>", line 2, in func2
sps[1]=99
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
5. Специальные типы пользовательских функций.
5.1 Анонимные функции
Анонимные функции - лямбда-функциями - это функции без имени , определяемые по следующей схеме:
lambda <Список аргументов >: <Возвращаемое значение или выражение>
lambda [<Список аргументов >]: <Возвращаемое значение или выражение>
Анонимная функция возвращает ссылку на объект-функцию, которую можно присвоить другому объекту.
>>> import math
>>> anfun1=lambda: 1.5+math.log10(17.23) #Анонимная функция без аргументов
>>> anfun1() # Обращение к объекту-функции
2.7362852774480286
>>> anfun2=lambda a,b : a+math.log10(b) #Анонимная функция с 2 аргументами
>>> anfun2(17,234)
19.369215857410143
>>> anfun3=lambda a,b=234: a+math.log10(b) #Функция с необязательным вторым аргументом
>>> anfun3(100)
102.36921585741014
5.2 Функции-генераторы
Функции-генераторы – функции, которые используются в итерационных процессах, позволяя на каждой итерации получать одно из значений. Для этого в функцию включают инструкцию yield приостанавливающую её выполнение и возвращающую очередное значение.
>>> def func5(diap,shag):
... """ Итератор, возвращающий значения
... из диапазона от 1 до diap с шагом shag"""
... for j in range(1,diap+1,shag):
... yield j
...
>>> for mm in func5(7,3):
... print(mm)
...
1
4
7
>>> alp=func5(7,3)
>>> print(alp.\_\_next\_\_())
1
>>> print(alp.\_\_next\_\_())
4
>>> print(alp.\_\_next\_\_())
7
>>> print(alp.\_\_next\_\_())
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#106>", line 1, in <module>
print(alp.\_\_next\_\_())
StopIteration
Выводится ошибка, потому что функция отработала все итерации.
6. Локализация объектов
6.1 Примеры на локализацию объектов
>>> glb=10
>>> def func7(arg):
... loc1=15
... glb=8
... return loc1*arg
...
>>> res=func7(glb)
>>> res
150
>>> glb
10
>>>
>>> def func8(arg):
... loc1=15
... print(glb)
... glb=8
... return loc1*arg
>>> res=func8(glb)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#114>", line 1, in <module>
res=func8(glb)
File "<pyshell#113>", line 3, in func8
print(glb)
UnboundLocalError: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value
Причина ошибки: использование локального объекта до его определения.
>>> glb=11
>>> def func7(arg):
... loc1=15
... global glb
... print(glb)
... glb=8
... return loc1*arg
...
>>> res=func7(glb)
11
>>> res
165
>>> glb
8
Значение изменилось, т.к. была переопределена локализация объекта.
6.2 Функции для выявления локализации объектов
>>> def func8(arg):
... loc1=15
... glb=8
... print(globals().keys()) #Перечень глобальных объектов «изнутри» функции
... print(locals().keys()) #Перечень локальных объектов «изнутри» функции
... return loc1\*arg
...
>>> hh=func8(glb)
dict\_keys(\['\_\_name\_\_', '\_\_doc\_\_', '\_\_package\_\_', '\_\_loader\_\_', '\_\_spec\_\_', '\_\_annotations\_\_', '\_\_builtins\_\_', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'fnkt', 'typ\_fun', 'func', 'fun\_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
dict\_keys(\['arg', 'loc1', 'glb'])
>>> 'glb' in globals().keys()
True
6.3 Локализация объектов при использовании вложенных функций
>>> def func9(arg2,arg3):
... def func9_1(arg1):
... loc1=15
... glb1=8
... print('glob_func9_1:',globals().keys())
... print('locl_func9_1:',locals().keys())
... return loc1*arg1
... loc1=5
... glb=func9_1(loc1)
... print('loc_func9:',locals().keys())
... print('glob_func9:',globals().keys())
... return arg2+arg3*glb
...
>>> kk=func9(10,1)
glob\_func9\_1: dict\_keys(\['\_\_name\_\_', '\_\_doc\_\_', '\_\_package\_\_', '\_\_loader\_\_', '\_\_spec\_\_', '\_\_annotations\_\_', '\_\_builtins\_\_', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'fnkt', 'typ\_fun', 'func', 'fun\_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
locl\_func9\_1: dict\_keys(\['arg1', 'loc1', 'glb1'])
loc\_func9: dict\_keys(\['arg2', 'arg3', 'func9\_1', 'loc1', 'glb'])
glob\_func9: dict\_keys(\['\_\_name\_\_', '\_\_doc\_\_', '\_\_package\_\_', '\_\_loader\_\_', '\_\_spec\_\_', '\_\_annotations\_\_', '\_\_builtins\_\_', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'fnkt', 'typ\_fun', 'func', 'fun\_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
>>> kk
85
6.4 Моделирование некоторой системы с помощью нескольких функций
Запрос и обработка введенных параметров
>>> znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',')
k1,T,k2,Xm,A,F,N=5,2,7,1,3,0.1,50
>>> k1=float(znach[0])
>>> T = float(znach[1])
>>> k2 = float(znach[2])
>>> Xm = float(znach[3])
>>> A = float(znach[4])
>>> F = float(znach[5])
>>> N = int(znach[6])
Реализация входного сигнала
>>> import math
>>> vhod=[]
>>> for i in range(N):
... vhod.append(A*math.sin((2*i*math.pi)/F))
...
>>> vhod
[0.0, -7.34788079488412e-15, -1.469576158976824e-14, -6.467620653025836e-14, -2.939152317953648e-14, -1.6463709641123863e-13, -1.2935241306051673e-13, -9.406772970979485e-14, -5.878304635907296e-14, -2.3498363008351057e-14, -3.2927419282247726e-13, -2.9398950947175535e-13, -2.5870482612103345e-13, 1.1764037039453651e-13, -1.881354594195897e-13, -4.939112892337158e-13, -1.1756609271814592e-13, -8.228140936742402e-14, -4.6996726016702114e-14, -6.938330689956763e-13, -6.585483856449545e-13, 5.885732403546355e-14, -5.879790189435107e-13, -5.526943355927888e-13, -5.174096522420669e-13, -4.82124968891345e-13, 2.3528074078907303e-13, -4.115556021899013e-13, -3.762709188391794e-13, -3.409862354884575e-13, -9.878225784674317e-13, -9.525378951167099e-13, -2.3513218543629184e-13, -8.819685284152661e-13, -1.6456281873484803e-13, -8.113991617138223e-13, -9.399345203340423e-14, -7.408297950123785e-13, -1.3876661379913526e-12, -6.702604283109348e-13, -1.317096771289909e-12, -1.9639331142688832e-12, 1.177146480709271e-13, -5.291216949080472e-13, -1.1759580378870214e-12, -4.585523282066034e-13, -1.1053886711855776e-12, -3.879829615051596e-13, -1.0348193044841338e-12, -1.6816556474631084e-12]
Создание функций, реализующих компоненты системы
>>> def realdvig(xtt,kk1,TT,yti1,ytin1):
... #Модель реального двигателя
... yp=kk1*xtt #усилитель
... yti1=yp+yti1 #Интегратор
... ytin1=(yti1+TT*ytin1)/(TT+1)
... return [yti1,ytin1]
...
>>> def tahogen(xtt,kk2,yti2):
... #Модель тахогенератора
... yp=kk2*xtt #усилитель
... yti2=yp+yti2 #интегратор
... return yti2
...
>>> def nechus(xtt,gran):
... #зона нечувствит
... if xtt<gran and xtt>(-gran):
... ytt=0
... elif xtt>=gran:
... ytt=xtt-gran
... elif xtt<=(-gran):
... ytt=xtt+gran
... return ytt
Соединение компонент в соответствии с заданием и получение выходного сигнала
>>> yi1=0;yin1=0;yi2=0
>>> vyhod=[]
>>> for xt in vhod:
... xt1=xt-yi2 #отрицательная обратная связь
... [yi1,yin1]=realdvig(xt1,k1,T,yi1,yin1)
... yi2=tahogen(yin1,k2,yi2)
... yt=nechus(yin1,Xm)
... vyhod.append(yt)
...
...
>>> print('y=',vyhod)
y= [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.6089539155942427, -13.036146587349938, 121.44813795602693, -1067.2095969566972, 9317.816619654644, -81294.22842535547, 709200.0106510338, -6186906.685120374, 53973168.988947384, -470849610.29481155, 4107584498.8890133, -35833629291.65392, 312604400058.94775, -2727089409189.0786, 23790505329708.062, -207542936412563.75, 1810557189004300.2, -1.579488751252292e+16, 1.3779099221408792e+17, -1.2020571542715681e+18, 1.0486472148269562e+19, -9.148158864631634e+19, 7.980644913680371e+20, -6.962132400705417e+21, 6.073605340072578e+22, -5.298474620106407e+23, 4.622268278560269e+24, -4.032361306008378e+25, 3.517739932494396e+26, -3.0687959965857205e+27, 2.677147557631607e+28, -2.335482401993116e+29, 2.037421521451343e+30, -1.7774000148879483e+31]