python-labs/TEMA7/report.md

Отчет по теме 7

Хатюхин Евгений, А-02-23

1 Запуск интерактивной оболочки IDLE

Была запущена интерактивная оболочка IDLE.

2 Изучение создания простых функций

2.1 Первый пример: функция – без аргументов

def uspeh():
	"""Подтверждение успеха операции"""
	print('Выполнено успешно!')

uspeh()
Выполнено успешно!
dir(uspeh)
['__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__']
help(uspeh)
Help on function uspeh in module __main__:

uspeh()
    Подтверждение успеха операции

2.2 Пример функции 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="16","5";sravnenie(n,m)
16  меньше  5

2.3 Пример функции, содержащей 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
q
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
kor = ("a", 1);kor2 = ("b", 2);kor3 = ("c", 3);kor4 = ("d", 4)
k=slozh(kor, kor2, kor3, kor4)
k
('a', 1, 'b', 2, 'c', 3, 'd', 4)
sl1 = {"A": 8}
sl2 = {"B": 2}
sl1 = {"A": 8}
sl3 = {"D": 3}
sl4 = {"F": 5}
sl=slozh(sl1, sl2, sl3, sl4)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#35>", line 1, in <module>
    sl=slozh(sl1, sl2, sl3, sl4)
  File "<pyshell#21>", line 3, in slozh
    return a1+a2+a3+a4
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'
mn1 = {"A", "B"}; mn2 = {"C", "D"}; mn3 = {"E", "F"}; mn4 = {"H", "J"}
mn=slozh(mn1, mn2, mn3, mn4)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#37>", line 1, in <module>
    mn=slozh(mn1, mn2, mn3, mn4)
  File "<pyshell#21>", line 3, in slozh
    return a1+a2+a3+a4
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'

2.5 Функция, реализующая модель некоторого устройства, на вход которого в текущий момент поступает сигнал х, на выходе получается сигнал y

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
spsm = list(range(101))
pylab.plot(spsm, spsy)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x00000172FAEBA990>]
pylab.show()

!

3 Функции как объекты

3.1 Получение списка атрибутов 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__
'Модель устройства с памятью:\nx- 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

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 Изучите возможность использования 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 Изучите возможность обращения к функции с произвольным (непозиционным) расположением аргументов. При этом надо в обращении к функции указывать имена аргументов

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

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 Пример со значениями аргументов функции, содержащимися 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 func5(**slovar):
    print(slovar)

    
func5(a=5, n=8, m=30)
{'a': 5, 'n': 8, 'm': 30}

4.9 Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции

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]
sps1
[1, 99, 3, 4]
kort=(1,2,3,4)   #Кортеж – неизменяемый тип объекта
func2(kort)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#127>", line 1, in <module>
    func2(kort)
  File "<pyshell#122>", line 2, in func2
    sps[1]=99
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

5 Специальные типы  пользовательских функций

5.1 Анонимные функции

import math
anfun1=lambda: 1.5+math.log10(17.23)
anfun1()
2.7362852774480286
anfun2=lambda a,b : a+math.log10(b)
anfun2(17,234)
19.369215857410143
anfun3=lambda a,b=234: a+math.log10(b)
anfun3(100)
102.36921585741014

5.2 Функции-генераторы

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#158>", line 1, in <module>
    print(alp.__next__())
StopIteration

6 Локализация объектов в функциях

6.1 Примеры на локализацию объектов

glb=10
def func7(arg):
    loc1=15
    glb=8
    return loc1*arg

res=func7(glb)
res
150

def func8(arg):
    loc1=15
    print(glb)  
    glb=8
    return loc1*arg

res=func8(glb)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#197>", line 1, in <module>
    res=func8(glb)
  File "<pyshell#196>", line 3, in func8
    print(glb)
UnboundLocalError: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value

glb=11
def func7(arg):
    loc1=15
    global glb
    print(glb)
    glb=8
    return loc1*arg

res=func7(glb)
11
glb
8
res
165

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.

globals().keys()  #Перечень глобальных объектов
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'kor', 'kor2', 'kor3', 'kor4', 'k', 'sl1', 'sl2', 'sl3', 'sl4', 'mn1', 'mn2', 'mn3', 'mn4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'spsm', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func5', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
locals().keys()  #Перечень локальных объектов
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'kor', 'kor2', 'kor3', 'kor4', 'k', 'sl1', 'sl2', 'sl3', 'sl4', 'mn1', 'mn2', 'mn3', 'mn4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'spsm', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func5', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
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__', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'kor', 'kor2', 'kor3', 'kor4', 'k', 'sl1', 'sl2', 'sl3', 'sl4', 'mn1', 'mn2', 'mn3', 'mn4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'spsm', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func5', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', '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__', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'kor', 'kor2', 'kor3', 'kor4', 'k', 'sl1', 'sl2', 'sl3', 'sl4', 'mn1', 'mn2', 'mn3', 'mn4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'spsm', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func5', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', '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__', 'uspeh', 'sravnenie', 'n', 'm', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'kor', 'kor2', 'kor3', 'kor4', 'k', 'sl1', 'sl2', 'sl3', 'sl4', 'mn1', 'mn2', 'mn3', 'mn4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'spsm', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func5', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])

6.4 Изучение моделирования системы управления

znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',')
k1,T,k2,Xm,A,F,N=0.5,20,0.4,4,500,3,20
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, 433.01270189221935, -433.01270189221924, -1.2246467991473532e-13, 433.0127018922196, -433.01270189221935, -2.4492935982947065e-13, 433.01270189221964, -433.01270189221884, -3.6739403974420595e-13, 433.01270189221924, -433.0127018922188, -4.898587196589413e-13, 433.0127018922193, -433.01270189221873, -2.388680238973927e-12, 433.01270189222026, -433.0127018922196, -7.347880794884119e-13, 433.0127018922203]

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   #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, 6.309826235529032, 5.720693307784519, 4.968847476186754, 14.286445614770301, 12.400181295661117, 9.997205811462539, 17.278643969265367, 12.961026991542283, 7.7449834822612225, 11.871264907194353, 4.124191275490627, 0, 0, -7.526937601525441, -19.612892932469897, -21.914417647034767, -35.27028550613399, -48.470270262535614, -50.71225182595774]

7 Завершение работы в IDLE