# Отчет по теме 7. Создание пользовательских функций.
Филиппова Евгения, А-01-23
## 1. Запуск интерактивной оболочки IDLE
```py
import os
os.chdir(r'C:\Users\filip\Desktop\python-labs\TEMA7')
os.getcwd()
'C:\\Users\\filip\\Desktop\\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. Функция является объектом класса function.
# 2. Создание пользовательской функции
Создание функции в 3 этапах:
- формирование функции;
- её сохранение;
- использование функции.

В общем виде:
def  <Имя функции>([<Список аргументов >]):
[<отступы><Комментарий по назначению функции>]
<отступы><Блок инструкций – тело функции>
[<отступы>return <Значение или вычисляемое выражение>]
## 2.1 Функция без аргументов
```py
def uspeh():
    """Подтверждение успеха операции""" #docstring строка документации
    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
```
В качестве помощи выведена информация о предназначении созданной функции.

В docstring следует добавить информацию об аргументах и возврате значений:
```py
def uspeh():
    """
    Функция для подтверждения успешного выполнения операции.
    
    Выводит на экран сообщение 'Выполнено успешно!'
    без возврата какого-либо значения.
    
    Args:
        Нет аргументов
        
    Returns:
        None
    """
    print('Выполнено успешно!')
```
## 2.2 Пример функции 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
```
Проверка, можно ли выполнить с аргументами - символьными строками:
```py
n,m='16','5';sravnenie(n,m)
16  меньше  5
```
Сравнение происходит по коду из Unicode посимвольно. 1<5, поэтому такой результат.
## 2.3 Пример функции, содержащей 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
```
## 2.4. Сложение для разных тпиов аргументов.
```py
def slozh(a1,a2,a3,a4):
    """ Сложение значений четырех аргументов"""
    return a1+a2+a3+a4

slozh(1,2,3,4)
10
slozh('1','2','3','4')
'1234'
b1=[1,2,];b2=[-1,-2];b3=[0,2];b4=[-1,-1]
q=slozh(b1,b2,b3,b4)
q
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
```
## 2.5. Функция, реализующая модель некоторого устройства, на вход которого в текущий момент поступает сигнал х, на выходе получается сигнал y:
```py
import pylab
pylab.plot(spsy)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x0000023A29215590>]

pylab.title('Выходной сигнал фильтра')
Text(0.5, 1.0, 'Выходной сигнал фильтра')

pylab.xlabel('Номер отсчета')
Text(0.5, 0, 'Номер отсчета')

pylab.ylabel('Значение сигнала')
Text(0, 0.5, 'Значение сигнала')

pylab.plot(sps)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x0000023A292156D0>]

pylab.show()
```
![](fig1.png)
## 3. Функции как объекты.
## 3.1. Получение списка атрибутов объекта - функции.
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__']
```
Пример использования атрибута функции (документация из справки по функции):
```
inerz.__doc__
'Модель устройства с памятью:\nx- текущее значение вх.сигнала,\nT -постоянная времени,\nypred - предыдущее значение выхода устройства'
```
Справка по объекту:
```
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.
```py
fnkt=sravnenie

v=16

fnkt(v,23)
16  меньше  23
```
Выполнена операция сравнения. 
## 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
```
Сообщения "Функция 2" вывыдится так как условие о значении переменной не выполнено. Сработала инструкция else.
## 4. Аргументы функции 
## 4.1. Изучите возможность использования функции в качестве аргумента другой функции.
```py
def fun_arg(fff,a,b,c):
    """fff - имя функции, используемой в качестве агрумента функции fun_arg"""
    return a+fff(c,b)

zz=fun_arg(logistfun,-3,1,0.7)

zz
-2.3318122278318336
```
## 4.2. Обязательные и необязательные аргументыю
Переопределение вычисления логистической функции:
```py
def logistfun(a,b=1): #Аргумент b – необязательный; значение по умолчанию=1
    """Вычиление 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. Изучение возмозность обращения к функции с непозиционным расположением аргументов.
Необходимо в образении функции указать 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

qq=slozh(*b1234) # Перед ссылкой на список или кортеж надо ставить звездочку

qq
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
#конкатенация
```
## 4.5. Пример со значениями аргументов функции содержащимися в словаре.
```py
dic4={"a1":1,"a2":2,"a3":3,"a4":4}

qqq=slozh(**dic4)

qqq
10
```
## 4.6. Смешанные ссылки.
```py
e1=(-1,6); dd2={'a3':3,'a4':9}

qqq=slozh(*e1,**dd2)

qqq
17
```
## 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
```
Здесь кортеж собирает дополнительные позиционные аргументы переданные в функцию.
-1 = a, 2 = b, (0,3,6) = kort7.

Пример, когда в качестве аргументов функции в комбинации используется словарь.
```py
def func_dict(a, b=7, **kort_dict):
    if 'x' in kort_dict:
        print(kort_dict['x'])
    return a + b + sum(kort_dict.values())

result = func_dict(5, 3, x=10, y=20, z=30)
10
```
## 4.9. Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции.
Это возможно только у объектов изменяемого типа.
```py
a=90
def func3(b):
    a=5*b+67

func3(a)

a
90
```
Значение а - не изменилось, так как числа в Python относятся к неизменяемым типам данных. Когда мы передаем число в функцию и присваиваем параметру новое значение, создается новый объект, а исходный остается без изменений.
```py
sps1=[1,2,3,4]

def func2(sps):
    sps[1]=99
    
func2(sps1)

print(sps1)
[1, 99, 3, 4]
```
Список относится к изменяемым объектам.

Пример с кортежем:
```py
kort=(1,2,3,4)   #Кортеж – неизменяемый тип объекта

func2(kort)
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
```
Кортеж не изменился, потому что даже код не выполнился. Кортеж не поддерживает присваивание элементам, так как они не изменяемые.
## 5. Специальные типы пользовательских функций.
## 5.1. Анонимные функциию
Анонимные функции/лямбда-функциями – это функции без имени (поэтому и анонимные), определяемые по следующей схеме:

lambda [<Аргумент1>[,<Аргумент2>,…]]:<Возвращаемое значение или выражение>

Анонимная функция возвращает ссылку на объект-функцию, которую можно присвоить другому объекту.

```py
anfun1=lambda: 1.5+math.log10(17.23)  #Анонимная функция без аргументов
anfun1()
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, используемые 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.
Пример:
```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 # возвращает значение, но запоминает состояние

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#232>", line 1, in <module>
    print(alp.__next__())
StopIteration
# StopIteration - значения кончились
```
## 6. Локализация объектов в функциях.
## 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
```
При получении результата использовались loc1 и arg=10.
Значение glb не изменилось так как созданная внутри функции локальная переменная glb никак не связана с глобальной переменной glb.

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#249>", line 1, in <module>
    res=func8(glb)
  File "<pyshell#248>", line 3, in func8
    print(glb)
UnboundLocalError: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value
```
Ошибка возникает из-за того, что интерпретатор считает переменную glb локальной внутри функции, но пытается использовать её до присваивания значения.

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

print(res)
165

glb
8
```
Значение glb после завершения работы функции изменилось благодаря global glb внутри функции. Числа неизменяемы, но ссылка на них может меняться.
## 6.2. Выявление локализации объекта с помощью функций locals(), globals() из builtins().
```py
globals().keys()
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'math', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'matplotlib', 'pylab', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'func4', 'func_dict', 'result', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
locals().keys()
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'math', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'matplotlib', 'pylab', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'func4', 'func_dict', 'result', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
```
В этих перечнях нет отличий, так как команды были выполнены в глобальном области видимости. Вне функций и классов глобальная и локальная области видимости совпадают.
```py
def func8(arg):
    loc1=15
    glb=8
    print(globals().keys())
    print(locals().keys())
    return loc1*arg

hh=func8(glb)
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'math', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'matplotlib', 'pylab', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'func4', 'func_dict', 'result', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])

dict_keys(['arg', 'loc1', 'glb'])
```
Проверка наличия объекта в перечне глобальных объектов:
```py
'glb' in globals().keys()
True
```
На инструкцию print(locals().keys()) внутри функции получен соответствующий список локальных объектов.
Список глобальных объектов остался неизменным.
## 6.3. Локализация объектов при использовании вложенных функций.
Пример:
```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('glob_func9:',globals().keys())
    print('locl_func9:',locals().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', 'math', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'matplotlib', 'pylab', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'func4', 'func_dict', 'result', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])

locl_func9_1: dict_keys(['arg1', 'loc1', 'glb1'])

glob_func9: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'math', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'matplotlib', 'pylab', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'func4', 'func_dict', 'result', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])

locl_func9: dict_keys(['arg2', 'arg3', 'func9_1', 'loc1', 'glb'])
```
Каждая функция имеет своё локальное пространство имён. Вложенная функция не видит переменные внешней функции, глобальные переменные видны всем функциям, одинаковые имена в разных функциях — разные объекты. 
## 6.4 Моделирование системы
```py
znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',')
k1,T,k2,Xm,A,F,N=2, 5, 0.5, 0.2, 5, 20, 100

znach
['2', ' 5', ' 0.5', ' 0.2', ' 5', ' 20', ' 100']

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])

import math
vhod=[]
for i in range(N):
    vhod.append(A*math.sin((2*i*math.pi)/F))

vhod
[0.0, 1.545084971874737, 2.938926261462366, 4.045084971874737, 4.755282581475767, 5.0, 4.755282581475768, 4.045084971874737, 2.9389262614623664, 1.5450849718747375, 6.123233995736766e-16, -1.5450849718747346, -2.938926261462365, -4.045084971874736, -4.755282581475767, -5.0, -4.755282581475768, -4.045084971874738, -2.938926261462367, -1.5450849718747384, -1.2246467991473533e-15, 1.545084971874736, 2.9389262614623615, 4.045084971874736, 4.755282581475767, 5.0, 4.755282581475768, 4.045084971874738, 2.938926261462367, 1.545084971874739, 1.8369701987210296e-15, -1.5450849718747353, -2.938926261462364, -4.045084971874736, -4.755282581475767, -5.0, -4.755282581475769, -4.045084971874738, -2.9389262614623672, -1.5450849718747395, -2.4492935982947065e-15, 1.5450849718747262, 2.9389262614623632, 4.0450849718747355, 4.755282581475765, 5.0, 4.755282581475769, 4.045084971874734, 2.9389262614623677, 1.5450849718747484, 3.061616997868383e-15, -1.5450849718747257, -2.938926261462363, -4.045084971874741, -4.755282581475767, -5.0, -4.755282581475769, -4.045084971874744, -2.9389262614623686, -1.5450849718747488, -3.673940397442059e-15, 1.545084971874742, 2.9389262614623624, 4.04508497187474, 4.755282581475766, 5.0, 4.755282581475769, 4.045084971874745, 2.938926261462369, 1.5450849718747328, 4.2862637970157365e-15, -1.5450849718747415, -2.9389262614623624, -4.045084971874729, -4.755282581475766, -5.0, -4.755282581475769, -4.045084971874735, -2.9389262614623695, -1.5450849718747333, -4.898587196589413e-15, 1.545084971874724, 2.9389262614623473, 4.04508497187474, 4.755282581475766, 5.0, 4.755282581475769, 4.045084971874745, 2.9389262614623846, 1.545084971874734, 5.5109105961630896e-15, -1.5450849718747235, -2.9389262614623615, -4.045084971874728, -4.755282581475772, -5.0, -4.75528258147577, -4.045084971874745, -2.938926261462385, -1.5450849718747346]

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 нечувствительности
    if xtt<gran and xtt>(-gran):
        ytt=0
    elif xtt>=gran:
        ytt=xtt-gran
    elif xtt<=(-gran):
        ytt=xtt+gran
    return ytt

yi1=0;yin1=0;yi2=0

vyhod=[]

for xt in vhod:
    xt1=xt-yi2
    [yi1,yin1]=realdvig(xt1,k1,T,yi1,yin1)
    yi2=tahogen(yin1,k2,yi2)
    yt=nechus(yin1,Xm)
    vyhod.append(yt)

for xt in vhod:
    xt1=xt-yi2
    [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, 0.3150283239582457, 1.6380226270845315, 3.6967043784742186, 5.955740810204715, 7.437355146693178, 6.916652739856338, 3.3045117204053454, -3.436632999762453, -13.377122400429725, -23.902573625399846, -31.413425757013954, -31.607821447858264, -20.772586100222156, 2.11270692631765, 35.30602439138285, 70.91993062949682, 96.93440494343562, 99.12900473346, 65.38348872784154, -8.327676904827948, -114.14057608527706, -226.85021011146713, -307.0967019203927, -308.8377256916654, -193.5696660101084, 51.01933507765006, 395.33583228776763, 756.133884648419, 1004.146305096583, 990.2646197776188, 592.5453813658195, -223.89399528084132, -1353.0198741465508, -2517.0845917069096, -3290.799148701165, -3190.6404746339663, -1830.2106297066937, 885.4823487918924, 4584.145494231121, 8338.074558072989, 10748.861155895518, 10249.31678648254, 5616.61253286302, -3395.8903138692544, -15492.862030077773, -27577.795704976375, -35056.60179382386, -32854.53664822822, -17109.753979655143, 12771.37059301769, 52304.40329194675, 91162.46093366834, 114263.89381920217, 105190.55370550934, 51773.02890240319, -47226.37305314174, -176340.0737276588, -301158.2756604727, -372203.3514180253, -336403.0484315321, -155497.20672475465, 172246.2163168153, 593647.6564708133, 994156.0382059023, 1211560.9131300563, 1074452.5986176156, 462840.9230725401, -621330.3758980577, -1995747.4630206777, -3279411.6114615267, -3940880.1907856367, -3427039.528661954, -1362601.5792743566, 2221100.4359796937, 6700673.051886699, 10810025.37459586, 12809190.093940038, 10915000.463542966, 3957182.5623847847, -7879855.109776793, -22469600.257783413, -35608334.0947499, -41603169.08800506, -34710893.26010073, -11294209.422974238, 27775182.21076063, 75259300.4364765, 117212473.34737757, 135021112.4400896, 110205787.39593415, 31502860.45670514, -97356878.23581645, -251787814.75216538, -385563446.86640865, -437865750.882735, -349295989.55543554, -85116841.91247615, 339589601.3143321, 841470525.1399062]
```
## 7. Сеанс работы с IDLE закончен.