ответвлено от main/python-labs
20 KiB
20 KiB
Отчет по теме 8. Модули и структурирование программы.
Филиппова Евгения, А-01-23
1. Запуск интерактивной оболочки IDLE.
Цель работы: Изучение способов разработки программ, состоящих из нескольких частей – модулей, и обеспечения взаимодействия этих частей при выполнении программы.
import os,sys,importlib
os.chdir(r'C:\Users\filip\Desktop\python-labs\TEMA8')
os.getcwd()
'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8'
2. Создание и использование модулей в среде Python.
Модуль - любая часть программного кода на этом языке, записанная в отдельном вайле. В языке Python модули также являютс объектами класса module.
2.1. Запуск модуля на выполнение путем его импорта.
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'
importlib.reload(Mod1)
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
Mod1.perm1
'3'
2.2. Cловарь - значение атрибута sys.modules.
Импортированные модули заносятся в словарь:
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']
Для возможности повторного импорта и выполнения программы из модуля, его нужно удалить:
sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
Проверим, исчез ли модуль из словаря:
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']
Повтор импорта и выполнения программы снова, затем снова удаляем Mod1 из словаря:
import Mod1
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
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\\filip\\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']
2.3. Запуск модуля на выполнение с помощью функции exec().
При запуске модуля с функцией exec() не требуется его импортировать. При этом объект-модуль не создается. Созданные при выполнении модуля объекты становятся объектами главной программы.
exec(open('Mod1.py').read())
Mod1:Введите значение = 1
Mod1:Значение perm1= 1
perm1
'1'
exec(open('Mod1.py').read())
Mod1:Введите значение = 2
Mod1:Значение perm1= 2
perm1
'2'
exec(open('Mod1.py').read())
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
perm1
'3'
2.4. Использование инструкции from... import...
Импорт части содержащихся в модуле объектов, пример 1:
from Mod1 import perm1
Mod1:Введите значение = 5
Mod1:Значение perm1= 5
'Mod1' in sys.modules
True
'Mod1' in dir()
False
'perm1' in dir()
True
Объект Mod1 есть в памяти, так как даже если осуществляется импорт не модуля целиком, а только 1 переменная, Python загружает его в память полностью при любом импорте. Но в пространстве имен Mod1 нет. Объект perm1 имеет заданное значение, потому что в модуле написано input().
Пример 2: Созздала еще один модуль Mod2, содержащий:
def alpha():
print('****ALPHA****')
t=input('Значение t=')
return t
def beta(q):
import math
expi=q*math.pi
return math.exp(expi)
Далее в командной строке:
from Mod2 import beta
g=beta(2)
print(g)
535.4916555247646
'Mod2' in sys.modules
True
alpha()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#64>", line 1, in <module>
alpha()
NameError: name 'alpha' is not defined
from Mod2 import alpha as al
al()
****ALPHA****
Значение t=2
'2'
del al, beta
from Mod2 import alpha as al, beta as bt
del al, bt
from Mod2 import *
tt=alpha()
****ALPHA****
Значение t=0.12
uu=beta(float(tt))
print(uu)
1.4578913609506803
3. Создание многомодульных программ.
3.1 Пример простой многомодульной программы.
С помощью редактора создала еще один модуль Mod0:
#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)
Затем:
#Удаление всех имен модулей
sys.modules.pop('Mod1')
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#93>", line 1, in <module>
sys.modules.pop('Mod1')
KeyError: 'Mod1'
sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
import Mod0
Mod1:Введите значение = 1
Mod1:Значение perm1= 1
perm1= 1
****ALPHA****
Значение t=2
tt= 2
qq= 535.4916555247646
#все значения объектов
Mod0.tt;Mod0.qq;Mod0.Mod1.perm1
'2'
535.4916555247646
'1'
3.2. Пример:
Были созданы модули MM1 - функции усилитель, реальный двигатель, тахогенератор и нелинейное звено; MM2 - ввод параметров задачи, формирование входного сигнала, импрорт ММ1 и расчет выходного сигнала; ММ0 - запуск модуля ММ2 и вывод выходного сигнала (из Темы 7):
import MM0
k1,T,k2,Xm,A,F,N=2, 5, 0.5, 0.2, 5, 20, 100
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]
3.3. Области действия объектов в модуле.
В функции alpha обращение к beta:
importlib.reload(Mod2)
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
from Mod2 import alpha
alpha()
****ALPHA****
Значение t=2
beta : 535.4916555247646
'2'
В функции beta обращение к alpha:
importlib.reload(Mod2)
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod2.py'>
from Mod2 import beta
beta(0.12)
****ALPHA****
Значение t=2
1.4578913609506803
Попытка отобразить t и expi в Mod0:
importlib.reload(Mod0)
perm1= 1
****ALPHA****
Значение t=2
tt= 2
qq= 535.4916555247646
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#140>", line 1, in <module>
importlib.reload(Mod0)
File "C:\Users\filip\AppData\Local\Programs\Python\Python313\Lib\importlib\__init__.py", line 129, in reload
_bootstrap._exec(spec, module)
File "<frozen importlib._bootstrap>", line 866, in _exec
File "<frozen importlib._bootstrap_external>", line 1026, in exec_module
File "<frozen importlib._bootstrap>", line 488, in _call_with_frames_removed
File "C:\Users\filip\Desktop\python-labs\TEMA8\Mod0.py", line 10, in <module>
print(t)
NameError: name 't' is not defined. Did you mean: 'tt'?
t и expi локальны внутри функций, не видны снаружи.
Увеличение perm1 в 3 раза в Mod0:
importlib.reload(Mod0)
perm1*3= 3
Увеличение perm1, tt, qq в командной строке:
importlib.reload(Mod0)
perm1= 1
****ALPHA****
Значение t=2
tt= 2
qq= 535.4916555247646
<module 'Mod0' from 'C:\\Users\\filip\\Desktop\\python-labs\\TEMA8\\Mod0.py'>
Mod1.perm1=Mod1.perm1*2
tt=tt*2
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#161>", line 1, in <module>
tt=tt*2
NameError: name 'tt' is not defined
qq=qq*2
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#162>", line 1, in <module>
qq=qq*2
NameError: name 'qq' is not defined
Mod0.tt=Mod0.tt*2
Mod0.tt
'22'
Mod0.qq=Mod0.qq*2
Mod0.qq
1070.9833110495292
Выводы о видимости объектов:
- perm1 in Mod1(global),
- alpha and beta in Mod2(global),
- t in Mod2(local) - только внутри alpha,
- expi in Mod2(local) - только внутри beta,
- tt in Mod0(global),
- qq in Mod0(global).