# Отчёт по теме 7 Киреев Юрий А-02-23 ## 1. Запуск инетрактивной оболочки IDLE Создал файл отчёта ## 2. Создание пользовательской функции. ### 2.1. Функция без аргументов. Пример: ```py >>> def uspeh(): >>> """Подтверждение успеха операции""" >>> print('Выполнено успешно!') >>> uspeh() Выполнено успешно! ``` Определим класс объекта: ```py >>> type(uspeh) ``` Класс - функция. Убедимся, что имя функции появилось в пространстве имен: ```py >>> dir() ['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'uspeh'] ``` Введём функцию: ```py >>> help(uspeh) Help on function uspeh in module __main__: uspeh() Подтверждение успеха операции ``` Функция help вернула описание, которое мы написали в комментарии по назначению функции. ### 2.2. Функция с аргументами Пример: ```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 ``` Проверим, можно ли эту функцию выполнить с аргументами - символьными строками. ```py >>> sravnenie('abc','abcde') abc меньше abcde ``` ### 2.3. Функция, содержащая return. Пример: ```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 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] >>> slozh((1, 2), (3, 4), (5, 6), (7, -8)) #Сложение кортежей (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) >>> slozh({1,2,3}, {"Oleg", "Horoshaya", "Rabota"}, {True, False}, {16}) #Сложение множеств Traceback (most recent call last): File "", line 1, in slozh({1,2,3}, {"Oleg", "Horoshaya", "Rabota"}, {True, False}, {16}) File "", line 3, in slozh return a1+a2+a3+a4 TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set' ``` Невозможно выполнить данную функцию для сложения множеств. Для объединения множеств применияется операция union. ```py >>> dict1 = {'a': 1}; dict2 = {'b': 2}; dict3 = {'c': 3}; dict4 = {'d': 4} #Сложение словарей >>> slozh(dict1, dict2, dict3, dict4) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in slozh(dict1, dict2, dict3, dict4) File "", line 3, in slozh return a1+a2+a3+a4 TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict' ``` Словари также нельзя складывать с использованием данной функции. ### 2.5. Функция, реализующая модель устройства. ```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 #Создаем 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") [] plt.show() ``` Представим выходной сигнал в виде графика: ![График выходных значений](figure0.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__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__'] >>> inerz.__doc__ ' Модель устройства с памятью:\nx- текущее значение вх.сигнала,\n\tT -постоянная времени,\n\typred - 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. ```py >>> fnkt = sravnenie >>> v = 16 >>> fnkt(v, 23) 16 меньше 23 ``` Выполнена операция функции sravnenie, т.к. ссылка на функцию была сохранена в переменной fnkt. ### 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 ``` Результат обусловлен тем, что typ_fun не равен единице. ## 4. Аргументы функции. ### 4.1. Использование 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) >>> print(zz) -2.3318122278318336 ``` ### 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. Обращение к функции с произвольным расположением 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] >>> qq = slozh(*b1234) >>> print(qq) [1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1] ``` ### 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 >>> print(qqq) 10 ``` ### 4.6. Смешанные ссылки ```py >>> e1 = (-1, 6); dd2 = {'a3': 3, 'a4': 9} >>> qqqq = slozh(*e1,**dd2) >>> print(qqqq) 17 ``` ### 4.7. Переменное число аргументов у функции. Пример: ```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 ``` Подобным же образом в списке аргументов функции также можно использовать словарь: ```py >>> def func4(a,b=7,**slov7): >>> smm=0 >>> for key, value in slov7.items(): >>> smm+=value >>> return a*smm+b >>> func4(-1,2,x=0,y=3,z=6) -7 ``` ### 4.9. Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции. ```py >>> a=90 # Числовой объект – не изменяемый тип >>> def func3(b): >>> b = 5*b+67 >>> func3(a) >>> print(a) 90 ``` Значение a не изменилось, т.к. все изменения произошли локально внутри функции. 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 sps1 изменился. Попробуем применить эту функцию к кортежу. ```py >>> kort = (1,2,3,4) #Кортеж – неизменяемый тип объекта >>> func2(kort) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in func2(kort) File "", line 2, in func2 sps[1]=99 TypeError: 'tuple' object does not support item assignment ``` Кортеж не изменился, более того - эту функцию к кортежу применить нельзя. ## 5. Специальные типы пользовательских функций ### 5.1. Анонимные функции Примеры: ```py >>> 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 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 >>> for mm in func5(7,3): >>> print(mm) 1 4 7 ``` При программировании задач у таких функций часто используют метод __next__, активирующий очередную итерацию выполнения функции. Например: ```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 "", line 1, in print(alp.__next__()) StopIteration ``` После выдачи значения 7 генератор завершил работу, при попытке получить следующее значение возникла ошибка StopIteration - как раз для завершенных итераторов. ## 6. Локализация объектов в функциях. Все объекты - переменные, коллекции, функции и т.д. - могут быть определены глобально или локально. Глобально - значит вне всяких функций.Локальные переменные определены внутри функции, и если хочется использовать такую переменную в другой функции, то нужно обрабатывать доступ к ним из других функций. ### 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) >>> print(res,glb) 150 10 ``` При получении результата использовалось глобальное значение glb и локальное loc1. Также видим, что glb не изменилось после выполнения функции. 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 "", line 1, in res=func8(glb) File "", line 3, in func8 print(glb) UnboundLocalError: local variable 'glb' referenced before assignment ``` Внутри функции glb считается локальной переменной, и обращение к ней происходит до того, как её объявили. Вследствие чего и возникла такая 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 >>> print(glb) 8 ``` Значение glb изменилось после завершения работы функции, так как ключевое слово global позволяет функции изменять глобальную переменную, а не создавать локальную с тем же именем. ### 6.2. Выявление локализации объекта с помощью функций locals() и globals(). Примеры ```py >>> globals().keys() #Перечень глобальных объектов dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'kort', 'func2', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8']) >>> locals().keys() dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'kort', 'func2', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8']) ``` Различий нет, потому что эти функции вызваны в основном рабочем пространстве, а не внутри какой либо функции или файле с программой. ```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__', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'kort', 'func2', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8']) dict_keys(['arg', 'loc1', 'glb']) ``` Полученные списки: первый - глобальные переменные, второй - локальные переменные данной функции. ```py >>> 'glb' in globals().keys() True ``` ### 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('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__', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'kort', 'func2', '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__', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'kort', 'func2', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9']) glob_func9_1 и glob_func9: #перечень глобальных переменных. locl_func9_1: #перечень локальных переменных вложенной функции func9_1 loc_func9: #перечень локальных переменных функции func9 ``` ### 6.4. Моделирование САУ >>> znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',') k1,T,k2,Xm,A,F,N=9,8,7,10,5,0.5,100 >>> 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]) >>> vhod=[] >>> for i in range(N): vhod.append(A*math.sin((2*i*math.pi)/F)) >>> vhod [0.0, -2.4492935982947065e-15, -4.898587196589413e-15, -7.347880794884118e-15, -9.797174393178826e-15, -1.2246467991473532e-14, -1.4695761589768237e-14, -1.7145055188062946e-14, -1.9594348786357652e-14, -2.2043642384652358e-14, -2.4492935982947064e-14, -9.799650315725178e-14, -2.9391523179536473e-14, 3.921345679817883e-14, -3.429011037612589e-14, -1.0779367755043061e-13, -3.9188697572715304e-14, 2.941628240500001e-14, -4.4087284769304716e-14, -1.1759085194360943e-13, -4.898587196589413e-14, 1.9619108011821187e-14, -1.9599300631450355e-13, -1.2738802633678826e-13, -5.878304635907295e-14, 9.82193361864236e-15, 7.842691359635766e-14, -1.371852007299671e-13, -6.858022075225178e-14, 2.475922546353431e-17, -2.1558735510086123e-13, -1.469823751231459e-13, -7.837739514543061e-14, -9.772415167715291e-15, 5.883256481000002e-14, -1.5677954951632475e-13, -8.817456953860943e-14, -1.9569589560894117e-14, -2.3518170388721885e-13, -1.6657672390950356e-13, -9.797174393178826e-14, -3.13583858258113e-13, 3.9238216023642374e-14, -1.763738983026824e-13, -3.919860126290071e-13, -3.9163938347251766e-14, -2.547760526735765e-13, 9.804602160817887e-14, -1.175660927181459e-13, -3.331782070444707e-13, 1.964386723728472e-14, -1.9596824708904002e-13, 1.5685382719271532e-13, -5.875828713360942e-14, -2.743704014599342e-13, 7.84516728218212e-14, -1.3716044150450357e-13, -3.5277255583082833e-13, 4.951845092706862e-17, -2.155625958753977e-13, -4.3117471020172245e-13, -7.835263591996706e-14, -2.939647502462918e-13, 5.885732403546355e-14, -1.5675479029086122e-13, -3.7236690461718595e-13, -1.9544830335430582e-14, -2.351569446617553e-13, 1.1766512962000005e-13, -9.794698470632473e-14, -3.135590990326495e-13, 3.92629752491059e-14, -1.7634913907721887e-13, -3.919612534035436e-13, -3.9139179121788235e-14, -2.54751293448113e-13, -4.703634077744377e-13, -1.1754133349268239e-13, -3.331534478190071e-13, 1.9668626462748253e-14, -1.9594348786357651e-13, -4.1155560218990125e-13, -6.27167716516226e-13, 2.9408854637360953e-13, 7.847643204728475e-14, -1.3713568227904e-13, -3.527477966053648e-13, -5.683599109316896e-13, -7.839720252580142e-13, 1.3728423763182123e-13, -7.832787669450353e-14, -2.939399910208283e-13, -5.09552105347153e-13, -7.251642196734778e-13, 1.9609204321635773e-13, -1.9520071109967048e-14, -2.351321854362918e-13, -4.5074429976261655e-13, -6.663564140889414e-13, 2.548998488008942e-13] >>> 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): >>> 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, 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, -11.221682976576965, 56.517593465421044, -198.4938430808908, 643.506543727202, -2038.3616992400925, 6410.418726006248, -20114.26644793458, 63067.832981055835, -197702.20103251687, 619702.3868992503, -1942426.7361789877, 6088395.773097905, -19083589.56721709, 59815939.53001698, -187488089.6939353, 587665784.8763827, -1841989359.093071, 5773561877.442508, -18096747684.33722, 56722744717.96331, -177792707487.408, 557276397506.7018, -1746736340307.673, 5474999221529.676, -17160927945422.51, 53789495857764.4, -168598683814381.4, 528458497902730.1, -1656409040019924.2, 5191875840294872.0, -1.6273501345243368e+16, 5.1007931271830376e+16, -1.5988010185603117e+17, 5.011308306794939e+17, -1.5707527487295396e+18, 4.923393346795263e+18, -1.5431965385305592e+19, 4.837020706628768e+19, -1.5161237556062686e+20, 4.75216332889284e+20, -1.4895259190397258e+21, 4.6687946308614147e+21, -1.4633946966973882e+22, 4.58688849615756e+22, -1.4377219026189537e+23, 4.5064192665721635e+23, -1.4124994944530019e+24, 4.4273617340261656e+24, -1.3877195709376152e+25, 4.349691132673771e+25, -1.3633743694252021e+26, 4.273383131144217e+26, -1.339456263450744e+27, 4.198413824919648e+27, -1.3159577603427e+28, 4.124759728846688e+28, -1.292871498875825e+29, 4.052397769779404e+29, -1.270190246965166e+30, 3.981305279351331e+30, -1.2479068994005175e+31, 3.911459986874298e+31, -1.2260144756206116e+32, 3.8428400123618285e+32, -1.2045061175263658e+33, 3.7754238596749417e+33, -1.1833750873324914e+34] ## 7. Завершил сеанс работы с IDLE.