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.
622 строки
31 KiB
Markdown
622 строки
31 KiB
Markdown
# Отчёт по теме 7: Создание пользовательских функций
|
|
Филиппов Даниил Юрьевич, А-01-23
|
|
|
|
# 1. Запуск интерактивной оболочки IDLE
|
|
```py
|
|
>>> import os
|
|
>>> os.chdir('C:\\Users\\danii\\Desktop\\FilippovDY\\python-labs\\TEMA7')
|
|
```
|
|
Пользовательская функция – это совокупность инструкций, которая выполняется при обращении к функции из любого места программы. Аргументы функции – это ссылки на объекты-источники данных, которые используются при её выполнении. Возвращаемые данные – это результаты вычисления функции, передаваемые в ту часть программы, из которой была вызвана функция.
|
|
|
|
# 2. Создание пользовательской функции
|
|
Создание функции предполагает выполнение трех операций: формирование функции, ее сохранение и использование.
|
|
В общем виде функция в языке Python представляется так:
|
|
def <Имя функции>([<Список аргументов >]):
|
|
[<отступы>"""<Комментарий по назначению функции>"""]
|
|
<отступы><Блок инструкций – тело функции>
|
|
[<отступы>return <Значение или вычисляемое выражение>]
|
|
|
|
Функция считается оконченной, если в очередной строке нет отступов или их число меньше, чем в отступах в функции. Если при выполнении функции будет выполнена инструкция return, то выполнение функции прекращается с возвратом значения, следующего за этой инструкцией. Если функция не содержит оператора return, она автоматически возвращает значение
|
|
None.
|
|
|
|
|
|
## 2.1 Функция без аргументов
|
|
```py
|
|
>>> def uspeh():
|
|
... """Подтверждение успеха операции"""
|
|
... print('Выполнено успешно!')
|
|
...
|
|
...
|
|
>>> uspeh()
|
|
Выполнено успешно!
|
|
>>> type(uspeh)
|
|
<class 'function'> # Функция является объектом класса function.
|
|
>>> dir() # Имя функции появилось в пространстве имён
|
|
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'os', 'uspeh']
|
|
>>> help(uspeh)
|
|
Help on function uspeh in module __main__:
|
|
|
|
uspeh()
|
|
Подтверждение успеха операции
|
|
|
|
```
|
|
|
|
help вывело справку по функции uspeh в модуле main. Далее выведена документационная строка функции (то описание, которое было указано в тройных кавычках при её определении). Документационная строка позволяет кратко и понятно описывать назначение функции.
|
|
|
|
|
|
## 2.2 Функция с аргументами
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```
|
|
|
|
Так как мы не указали какой тип данных должна принимать функция, то функция сможет работать с любыми данными, которые можно сравнить. Если нельзя сравнить, вернется TypeError.
|
|
```py
|
|
>>> n,m='aaa', 'bbbb';sravnenie(n,m)
|
|
aaa меньше bbbb
|
|
```
|
|
|
|
|
|
## 2.3 Функция, содержащая return
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```
|
|
|
|
Модуль импортированный внутри функции будет доступен только внутри этой же функции.
|
|
|
|
|
|
## 2.4 Сложение для разных типов аргументов
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
>>> q
|
|
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
|
|
|
|
>>> c1=(1,2); c2=(-1,-2); c3= (0,2); c4=(-1,-1)
|
|
>>> q=slozh(c1,c2,c3,c4) #Сложение кортежей
|
|
>>> q
|
|
(1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1)
|
|
|
|
q = slozh({1,1}, {2,2}, {"abc"}, {3,3}) # Сложение множеств
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "<pyshell#36>", line 1, in <module>
|
|
q = slozh({1,1}, {2,2}, {"abc"}, {3,3})
|
|
File "<pyshell#26>", line 3, in slozh
|
|
return a1+a2+a3+a4
|
|
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'
|
|
|
|
>>> dict1 = {'a': 1}; dict2 = {'b': 2}; dict3 = {'c': 3}; dict4 = {'d': 4}
|
|
>>> slozh(dict1, dict2, dict3, dict4) # Сложение словарей
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "<pyshell#38>", line 1, in <module>
|
|
slozh(dict1, dict2, dict3, dict4)
|
|
File "<pyshell#26>", line 3, in slozh
|
|
return a1+a2+a3+a4
|
|
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'
|
|
|
|
slozh(1, "а", 2, "b") # Сложение числа и строки
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "<pyshell#39>", line 1, in <module>
|
|
slozh(1, "а", 2, "b")
|
|
File "<pyshell#26>", line 3, in slozh
|
|
return a1+a2+a3+a4
|
|
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
|
|
```
|
|
|
|
Как видно сложение для множеств и словарей не применимо. Также нельзя складывать числа и строки, но можно складывать числа и логический тип.
|
|
|
|
|
|
## 2.5 Функция, реализующая модель некоторого устройства, на вход которого в текущий момент поступает сигнал х, на выходе получается сигнал y:
|
|
```py
|
|
>>> 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 # Список с измерениями значений входного сигнала – в виде «ступеньки»
|
|
>>> 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 as plt
|
|
>>> plt.plot(spsy, label = "Выходной сигнал")
|
|
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x000002AC6E77CB90>]
|
|
>>> plt.show()
|
|
```
|
|
|
|
График сохранён в файле Figure_1.png
|
|
|
|
|
|
|
|
# 3. Функции как объекты
|
|
## 3.1 Получение списка атрибутов объекта-функции
|
|
```py
|
|
>>> 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__
|
|
'Модель устройства с памятью:\n x- текущее значение вх.сигнала,\nT -постоянная времени,\nypred - 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
|
|
```
|
|
|
|
Атрибут __doc__ содержит значение docstring, если при инициализации функции он был задан. Если не был, то inerz.__doc__ будет иметь значение None.
|
|
|
|
|
|
## 3.2 Сохранение ссылки на объект-функции в другой переменной
|
|
```py
|
|
>>> fnkt=sravnenie
|
|
>>> v=16
|
|
>>> fnkt(v,23)
|
|
16 меньше 23
|
|
```
|
|
|
|
Функции можно передавать в переменные, как и любые другие объекты. После этого переменная fnkt ссылается на ту же самую функцию, что и sravnenie.
|
|
|
|
|
|
## 3.3 Возможность альтернативного определения функции в программе
|
|
```py
|
|
>>> typ_fun=8
|
|
>>> if typ_fun==1:
|
|
... def func():
|
|
... print('Функция 1')
|
|
... else:
|
|
... def func():
|
|
... print('Функция 2')
|
|
...
|
|
>>> func()
|
|
Функция 2
|
|
```
|
|
|
|
Программа выводит сообщение "Функция 2", потому что переменная typ_fun не равна 1, и
|
|
выполняется блок else, в котором функция func определена как выводящая "Функция 2".
|
|
|
|
|
|
# 4. Аргументы функции
|
|
## 4.1 Возможность использования функции в качестве аргумента другой функции
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```
|
|
|
|
Python передаёт ссылку на объект функции logistfun в переменную fff. Внутри функции выполняется заданная операция.
|
|
|
|
|
|
## 4.2 Обязательные и необязательные аргументы
|
|
```py
|
|
>>> 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 Возможность обращения к функции с произвольным (непозиционным) расположением аргументов
|
|
При этом надо в обращении к функции указывать имена аргументов.
|
|
```py
|
|
>>> logistfun(b=0.5,a=0.8) # Ссылки на аргументы поменялись местами
|
|
0.34498724056380625
|
|
```
|
|
|
|
|
|
## 4.4 Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в списке или кортеже
|
|
```py
|
|
>>> b1234=[b1,b2,b3,b4] # Список списков из п.2.4
|
|
>>> b1234
|
|
[[1, 2], [-1, -2], [0, 2], [-1, -1]]
|
|
>>> qq=slozh(*b1234) #Перед ссылкой на список или кортеж надо ставить звездочку
|
|
>>> qq
|
|
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
|
|
```
|
|
|
|
Со звёздочкой коллекции передаются как набор аргументов функции. * - "оператор распаковки". Это было бы эквивалентно записи slozh(b1,b2,b3,b4).
|
|
|
|
|
|
## 4.5 Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в словаре
|
|
```py
|
|
>>> dic4={"a1":1,"a2":2,"a3":3,"a4":4}
|
|
>>> qqq=slozh(**dic4) #Перед ссылкой на словарь надо ставить две звездочки
|
|
>>> qqq
|
|
10
|
|
>>> slozh(*dic4)
|
|
'a1a2a3a4'
|
|
```
|
|
Ключи на входе функции воспринимаются как значения позиционных переменных, а значения, как значения. Если поставить только одну звездочку, python попытается интерпретировать
|
|
ключи, а не значения словаря как позиционные аргументы.
|
|
|
|
|
|
## 4.6 Смешанные ссылки
|
|
```py
|
|
>>> e1=(-1,6);dd2={'a3':3,'a4':9}
|
|
>>> qqqq=slozh(*e1,**dd2)
|
|
>>> qqqq
|
|
17
|
|
```
|
|
|
|
|
|
## 4.7 Переменное число аргументов у функции
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```
|
|
|
|
Если мы не хотим передавать b, придется переопределить функцию так, чтобы именованный параметр b был в конце, а позиционный кортеж - перед ним.
|
|
|
|
Подобным же образом в списке аргументов функции также можно использовать словарь, предварив его имя двумя звездочками.
|
|
```py
|
|
>>> def func4(a,b=7,**dct1): #Аргументы: a-позиционный, b- по умолчанию + словарь
|
|
... """Словарь - сборка аргументов - должен быть последним!"""
|
|
... smm=0
|
|
... smm = sum (dct1.values())
|
|
... return a*smm + b
|
|
...
|
|
>>> func4(-1,2, x=3, y=4, z=5)
|
|
-10
|
|
```
|
|
*args и **kwargs - способы передать не уточненное заранее число элементов:
|
|
*args — переменное количество позиционных аргументов. Переданные с одной звездочкой аргументы собираются в кортеж.
|
|
**kwargs — переменное количество именованных аргументов. Все переданные аргументы, которые указываются по имени, собираются в словарь.
|
|
|
|
*args всегда должно идти перед **kwargs.
|
|
|
|
|
|
## 4.9 Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции
|
|
Такое изменение возможно только у объектов изменяемого типа
|
|
```py
|
|
>>> a=90 # Числовой объект – не изменяемый тип
|
|
>>> def func3(b):
|
|
... b=5*b+67
|
|
...
|
|
>>> func3(a)
|
|
>>> a
|
|
90
|
|
```
|
|
|
|
Поскольку функция ничего не возвращает то вычисленное значение b = 5*b+67 существует только локально внутри нее и не выносится в глобальную область видимости.
|
|
|
|
Пример со списком:
|
|
```py
|
|
>>> sps1=[1,2,3,4] #Список – изменяемый тип объекта
|
|
>>> def func2(sps):
|
|
... sps[1]=99
|
|
...
|
|
>>> func2(sps1)
|
|
>>> print(sps1)
|
|
[1, 99, 3, 4]
|
|
```
|
|
|
|
Список передается по ссылке, а не по значению, поэтому изменяется именно тот объект, который был передан.
|
|
|
|
Пример с кортежем:
|
|
```py
|
|
kort = (1,2,3,4)
|
|
func2(kort)
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "<pyshell#113>", line 1, in <module>
|
|
func2(kort)
|
|
File "<pyshell#109>", line 2, in func2
|
|
sps[1]=99
|
|
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
|
|
```
|
|
|
|
Кортеж - неизменяемая коллекция, так что переназначение в таком виде не работает.
|
|
|
|
|
|
# 5. Специальные типы пользовательских функций
|
|
## 5.1 Анонимные функции
|
|
Анонимные функции или по-другому их называют лямбда-функциями – это функции без имени, определяемые по следующей схеме:
|
|
lambda [<Аргумент1>[,<Аргумент2>,…]]:<Возвращаемое значение или выражение>
|
|
Анонимная функция возвращает ссылку на объект-функцию, которую можно присвоить другому объекту.
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```
|
|
|
|
Вызов лямбда-функции создает объект класса "функция". Внутри лямбда-функции не могут использоваться многострочные выражения, нельзя использовать if-else.
|
|
|
|
|
|
## 5.2 Функции-генераторы
|
|
Это – такие 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.
|
|
Данный оператор в отличие от return не останавливает полностью выполнение программы. Когда выполнение функции возобновляется после yield, оно продолжается с того места, где было
|
|
приостановлено, до следующего оператора yield (или до конца функции).
|
|
```py
|
|
>>> 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
|
|
```
|
|
|
|
Здесь при каждом обращении к функции будет генерироваться только одно очередное значение.
|
|
При программировании задач у таких функций часто используют метод __next__, активирующий очередную итерацию выполнения функции.
|
|
```py
|
|
>>> 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#131>", line 1, in <module>
|
|
print(alp.__next__())
|
|
StopIteration
|
|
```
|
|
|
|
__next__ помогает вывести значение, которое yield передает на каждой итерации цикла. Если функция отработала последнюю итерацию, но мы попытаемся сделать вызов, вернется ошибка.
|
|
|
|
|
|
# 6. Локализация объектов в функциях
|
|
По отношению к функции все объекты подразделяются на локальные и глобальные. Локальными являются объекты, которые создаются в функциях присваиванием им некоторых значений. Глобальные – это те объекты, значения которых заданы вне функции.
|
|
Локализация может быть переопределена путем прямого объявления объектов как глобальных с помощью дескриптора global.
|
|
|
|
## 6.1 Примеры на локализацию объектов
|
|
Пример 1. Одноименные локальный и глобальный объекты:
|
|
```py
|
|
>>> glb=10
|
|
>>> def func7(arg):
|
|
... loc1=15
|
|
... glb=8
|
|
... return loc1*arg
|
|
...
|
|
>>> res=func7(glb)
|
|
>>> res
|
|
150
|
|
>>> glb
|
|
10
|
|
```
|
|
|
|
Внутри функции glb принял значение 8, но глобальная переменная при этом после выполнения
|
|
функции значения не поменяла. Это происходит потому, что локальный glb и глобальный glb - это два разных объекта.
|
|
|
|
Пример 2. Ошибка в использовании локального объекта.
|
|
```py
|
|
>>> def func8(arg):
|
|
... loc1=15
|
|
... print(glb)
|
|
... glb=8
|
|
... return loc1*arg
|
|
...
|
|
...
|
|
>>> res=func8(glb)
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "<pyshell#9>", line 1, in <module>
|
|
res=func8(glb)
|
|
File "<pyshell#8>", line 3, in func8
|
|
print(glb)
|
|
UnboundLocalError: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value
|
|
```
|
|
|
|
Переменной glb присваивается значение внутри функции. Поэтому python решает, что glb - это локальная переменная для всей функции. Но когда выполнение доходит до строки 3 print(glb), локальная переменная glb еще не была инициализирована (это происходит только в строке 4), поэтому выходит ошибка.
|
|
|
|
Пример 3. Переопределение локализации объекта.
|
|
```py
|
|
>>> glb=11
|
|
>>> def func7(arg):
|
|
... loc1=15
|
|
... global glb
|
|
... print(glb)
|
|
... glb=8
|
|
... return loc1*arg
|
|
...
|
|
...
|
|
>>> res=func7(glb)
|
|
11
|
|
>>> glb
|
|
8
|
|
```
|
|
|
|
Здесь мы явно указали, что в функции используем глобальную переменную, поэтому она изменилась.
|
|
|
|
|
|
## 6.2 Выявление локализации объекта с помощью функций locals() и globals() из builtins
|
|
Эти функции возвращают словари, ключами в которых будут имена объектов, являющихся, соответственно, локальными или глобальными на уровне вызова этих функций.
|
|
```py
|
|
>>> globals().keys() #Перечень глобальных объектов
|
|
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
|
|
>>> locals().keys() #Перечень локальных объектов
|
|
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
|
|
```
|
|
|
|
Сейчас различий нет, потому что эти методы возвращают объекты на уровне вызова этих функций. Сейчас мы работаем в самом рабочем пространстве, где локальная и глобальная области видимости совпадают.
|
|
|
|
```py
|
|
>>> 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', 'glb', 'func7', 'res', 'func8']) # Глобальное glb
|
|
dict_keys(['arg', 'loc1', 'glb']) # Локальное glb
|
|
>>> 'glb' in globals().keys() # Глобально glb
|
|
True
|
|
```
|
|
|
|
|
|
## 6.3 Локализация объектов при использовании вложенных функций
|
|
```py
|
|
>>> 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', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
|
|
locl_func9_1: dict_keys(['arg1', 'loc1', 'glb1']) # # Содержит только объекты, определенные внутри func9_1, а также объект, переданный как аргумент функции
|
|
loc_func9: dict_keys(['arg2', 'arg3', 'func9_1', 'loc1', 'glb']) # # Содержит все то же, что и locl_func9_1, но еще и arg3, переданный func9, и саму func9_1
|
|
glob_func9: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
|
|
```
|
|
|
|
|
|
## 6.4 Моделирование системы
|
|
Моделирование системы, состоящей из последовательного соединения реального двигателя, охваченного отрицательной обратной связью с тахогенератором в ней, и нелинейного звена типа «зона нечувствительности», при подаче на неё синусоидального входного сигнала.
|
|
Реальный двигатель: последовательное соединение усилителя с коэффициентом усиления k1,интегратора: y(t)=x(t)+y(t-1), и инерционного звена: y(t)=(x(t)+T*y(t-1)) / (T+1) с постоянной времени Т.
|
|
Тахогенератор: последовательное соединение усилителя с коэффициентом усиления k2 и интегратора: y(t)=x(t)+y(t-1).
|
|
Нелинейное звено типа «зона нечувствительности»: y=0 при -xm≤ x ≤xm, y=x-xm при x>xm, y=x+xm при x<-xm.
|
|
Таким образом, система характеризуется параметрами: k1, T, k2, xm. Входной сигнал характеризуется параметрами: A (амплитуда синусоиды) и F (период синусоиды).
|
|
Еще один параметр задачи : N – время (число тактов) подачи сигнала.
|
|
|
|
Решение задачи:
|
|
```py
|
|
>>> znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',') # Запрос и введение параметров задачи
|
|
k1,T,k2,Xm,A,F,N=8,5,3,10,2,0.5,1000
|
|
>>> k1=float(znach[0]) # Распаковка значений из списка в отдельные объекты
|
|
>>> T=float(znach[1])
|
|
>>> k2=float(znach[2])
|
|
>>> Xm=float(znach[3])
|
|
>>> A=float(znach[4])
|
|
>>> F=float(znach[5])
|
|
>>> N=int(znach[6])
|
|
>>> import math
|
|
>>> vhod=[]
|
|
>>> for i in range(N):
|
|
... vhod.append(A*math.sin((2*i*math.pi)/F)) # Создание реализации входного сигнала
|
|
...
|
|
>>> vhod
|
|
[0.0, -9.797174393178826e-16, -1.959434878635765e-15, -2.9391523179536475e-15, -3.91886975727153e-15, -4.898587196589413e-15, -5.878304635907295e-15, -6.858022075225178e-15, -7.83773951454306e-15, -8.817456953860943e-15, -9.797174393178826e-15, -3.919860126290071e-14, -1.175660927181459e-14, 1.5685382719271533e-14, -1.3716044150450356e-14, -4.3117471020172244e-14, -1.567547902908612e-14, 1.1766512962000004e-14, -1.7634913907721887e-14, ...]
|
|
|
|
# Создание функций реализующие 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
|
|
...
|
|
|
|
# Реализуем соединение компонент в соответствии с заданием
|
|
>>> 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, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -1.0183086292055208, 0, 26.39885775889784, -36.65029553691161, -34.19982663883278, 196.29963397615063, -151.6919482160481, -388.32493988337274, 1057.8073200868555, -308.3186572590445, -2798.051869998873, 5004.749701095182, 1362.331454336744, ...]
|
|
```
|
|
|
|
|
|
# 7. Завершение сеанса работы с IDLE
|
|
|