#Тема 8 Лазарев Данил А-01-23 #1 Запуск интерактивной оболочки IDLE, импорт трёх вспомогательных каталогов ``` import os,sys,importlib os.chdir("C:\\Users\\Dannyan\\OneDrive\\Рабочий стол\\python-labs\\TEMA8") os.getcwd() >> 'C:\\Users\\Dannyan\\OneDrive\\Рабочий стол\\python-labs\\TEMA8' ``` #2Создание и использование модулей в среде Python Большие программы делятся на части-модули, записываемые в отдельные файлы. Это делается для удобства отладки, обеспечения возможности коллективной разработки, создания возможности повторного использования программ и по другим соображениям. При этом возникают 2 проблемы: - передача управления от одного модуля к другому в процессе выполнения программы; - передача данных между модулями. Модулем в среде Python называется любая часть программного кода на этом языке, записанная в отдельном файле #2.1 Запуск модуля на выполнение путем его импорта. Cодержимое модуля становится доступным для исполнения после выполнения процедуры импорта. После импорта модуль становится объектом в пространстве имен той части программы, где осуществлен импорт. Модуль получает имя или псевдоним, заданные в инструкции импорта, а также набор атрибутов. При этом появляется возможность использования всех приемов, применяемых при работе с модулями С помощью текстового редактора оболочки IDLE создайте в своем текущем каталоге файл с именем Mod1.py и запишите в него программу со следующим содержанием: ``` perm1=input('Mod1:Введите значение = ') print('Mod1:Значение perm1=',perm1) ``` Теперь вспомним возможность запуска модуля из командной строки оболочки IDLE. Для этого введем в ней инструкцию: При этом управление передается от модуля с именем __main__ (это имя модуля – командной строки) к модулю Mod1, который ищется в файле с именем Mod1.py в рабочем каталоге. Если бы он находился в другом каталоге, то в инструкции импорта пришлось бы указать не только имя файла с модулем, но и его каталог. ``` import Mod1 >> Mod1:Введите значение = 5 Mod1:Значение perm1= 5 dir(Mod1) >> ['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1'] type(Mod1) >> ``` Mod1.perm1 >> '5' ``` После повторного импортирования модуля ничего не произошло. Для повторного выполнения ранее импортированного модуля следует применить функцию reload из модуля importlib ``` importlib.reload(Mod1) >> Mod1:Введите значение = 3 Mod1:Значение perm1= 3 >> Mod1.perm1 >> '3' ``` #2.2. Импортированные модули заносятся в словарь – значение атрибута sys.modules. Их можно увидеть по инструкции ``` print(sorted(sys.modules.keys())) >> ['Mod1', '__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', '_colorize', '_compat_pickle', '_compression', '_datetime', '_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', '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') >> print(sorted(sys.modules.keys())) >> ['__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', '_colorize', '_compat_pickle', '_compression', '_datetime', '_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', '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'] ``` Функция pop осуществляет удаление модуля из словаря для возможности его последующего использования. #2.3. Запуск модуля на выполнение с помощью функции exec(). Функция exec действует так, как будто на месте обращения к ней в программу вставлен код из объекта-аргумента функции Объект-модуль при этом не создается! Созданные при выполнении модуля объекты становятся объектами главной программы! Следует сделать замечание в пользу того, что в перовм случае наблюдаются сложности с кодировкой, так как чтение в Python производится в одной кодировке, а файл был записан в иной. Поэтому следует явно указывать кодировку. ``` exec(open('Mod1.py').read()) >> Mod1:Введите значение = 5 >> Mod1:Значение perm1= 5 exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read()) >> Mod1:Введите значение = 5 >> Mod1:Значение perm1= 5 exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read()) >> Mod1:Введите значение = 1 >> Mod1:Значение perm1= 1 exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read()) >> Mod1:Введите значение = 9 >> Mod1:Значение perm1= 9 perm1 >> '9' ``` #2.4. Использование инструкции from … import … В одном модуле может содержаться несколько программных единиц Тогда можно осуществлять импорт модуля не целиком, а только часть содержащихся в нем объектов ## Пример 1 from Mod1 import perm1 >> Mod1:Введите значение = 5 >> Mod1:Значение perm1= 5 print(sorted(sys.modules.keys())) >> ['Mod1', '__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', '_colorize', '_compat_pickle', '_compression', '_datetime', '_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', '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'] perm1 >> '5' ## Пример 2 С помощью текстового редактора создайте еще один модуль Mod2, содержащий две функции: ``` def alpha(): print('****ALPHA****') t=input('Значение t=') return t def beta(q): import math expi=q*math.pi return math.exp(expi) ``` Сохраним модуль в текущем каталоге в файле Mod2.py. Импортируйте из этого модуля только функцию beta с помощью инструкции: ``` from Mod1 import perm1 from Mod2 import beta g=beta(2) g >> 535.4916555247646 print(sorted(sys.modules.keys())) >> ['Mod1', 'Mod2', '__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', '_colorize', '_compat_pickle', '_compression', '_datetime', '_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', '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'] alpha() >> Traceback (most recent call last): File "", line 1, in alpha() NameError: name 'alpha' is not defined ``` Заметим, что функция alpha не найдена Теперь импортируем функцию alpha из Mod2 инструкцией с указанием псевдонима: ``` from Mod2 import alpha as al al() >> ****ALPHA**** >> Значение t=5 >> '5' ``` Удалим импортированные объекты ``` del al,beta ``` Импортируем две функции одной инструкцией и вновь удалим импортированные объекты ``` from Mod2 import alpha as al, beta as bt sys.modules.pop('Mod1') >> sys.modules.pop('Mod2') >> ``` Импортируем всё содержимое модуля ``` from Mod2 import * tt=alpha() >> ****ALPHA**** >> Значение t=0.12 tt >> '0.12' uu=beta(float(tt)) uu >> 1.4578913609506803 #3. Создание многомодульных программ #3.1. Пример простой многомодульной программы С помощью редактора создайте ещё один модуль: ``` #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) ``` Этот модуль содержит программу, вызывающую на выполнение ранее созданные модули Mod1, Mod2. Вызовем данный модуль ``` import Mod0 >> Mod1:Введите значение = 3 Mod1:Значение perm1= 3 >> perm1= 3 >> ****ALPHA**** >> Значение t=10 >> tt= 10 >> qq= 44031505860631.98 ``` Отобразите в командном окне значения объектов, созданных во время выполнения программы: ``` Mod0.tt;Mod0.qq;Mod0.Mod1.perm1 >> '10' >> 44031505860631.98 >> '3' Обратим внимание на доступ к значению объекта perm1: здесь пришлось указывать не только имя модуля Mod0, но и вызываемого модуля Mod1, в котором локализован этот объект. #3.2. Дополнительный пример Создадим модуль MM1, включив в него (скопировать из текста темы 7) разработанные при выполнении предыдущей темы функции, реализующие усилитель, реальный двигатель, тахогенератор и нелинейное звено типа «зона нечувствительности». Затем создайте модуль ММ2, включив в него инструкции, обеспечивающие ввод параметров задачи, формирование входного сигнала, импорт модуля ММ1 и реализацию модели при расчете выходного сигнала: Модуль ММ2: ``` znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',') 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)) import MM1 as mod yi1=0;yin1=0;yi2=0 vyhod=[] for xt in vhod: xt1=xt-yi2 #отрицательная обратная связь [yi1,yin1]=mod.realdvig(xt1,k1,T,yi1,yin1) yi2=mod.tahogen(yin1,k2,yi2) yt=mod.nechus(yin1,Xm) vyhod.append(yt) ``` Модуль ММ1: ``` 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): if (xtt < gran) and (xtt > (-gran)): ytt = 0 elif xtt >= gran: ytt = xtt - gran elif xtt <= (-gran): ytt = xtt + gran return ytt ``` Далее создадим модуль ММ0,запускающий на выполнение модуль ММ2 и выводящую полученный выходной сигнал ``` import MM2 print('y=',MM2.vyhod) ``` Запустим модуль ММ0: ``` import MM0 >> k1,T,k2,Xm,A,F,N=7,5,2,9,2,0.5,100 >> 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, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 7.327992097271526, -10.579864814161954, -37.13542021354209, 33.751922812053664, 119.08719463033788, -79.40771369492599, -341.1431068516527, 158.42167861925762, 934.7526961682643, -257.3673839435987, -2501.3394829044555, 232.60386253758892, 6584.067732394343, 551.3073303432211, -17091.023735765313, -4540.941638469293, 43783.01525142554, 19770.165548493114, -110671.74259494596, -71582.46671726667, 275826.55151830014] ``` ## 3.3. Области действия объектов в модулях В ранее созданных модулях вводятся и используются следующие объекты: Mod1: perm1 Mod2: функции alpha, beta; переменные t, expi Mod0: переменные tt,qq Далее проведем следующие эксперименты: ### 3.3.1. вставим в функции alpha обращение к функции beta и, наоборот, из beta – к alpha. Для этого преобразуем содержимое модулей: ``` def alpha(): print('****ALPHA****') t=input('Значение t=') beta(int(t)) return t def beta(q): import math expi=q*math.pi return math.exp(expi) ``` Выполним запуск программы: ``` from Mod2 import * alpha() >> ****ALPHA**** >> Значение t=5 >>153552935.39544657 >> '5' ``` Вновь преобразуем модуль Mod2: ``` def alpha(): print('****ALPHA****') t=input('Значение t=') return t def beta(q): import math expi=q*math.pi alpha() return math.exp(expi) ``` Снова запустим программу: ``` beta(6) >> ****ALPHA**** >> Значение t=5 >> 153552935.39544657 ``` ### 3.3.2. Отобразить на экране в модуле Mod0 значения объектов t и expi ### 3.3.3. Попробуйте в модуле Mod0 увеличить в 3 раза значение объекта perm1 и отобразить его после этого на экране Изменим модуль Mod0: ``` #Модуль Mod0 import Mod1 print('perm1=',Mod1.perm1) Mod1.perm1 = str(int(Mod1.perm1)*3) print('Увеличение perm1 в 3 раза:', Mod1.perm1) from Mod2 import alpha as al tt=al() print('tt=',tt) from Mod2 import beta qq=beta(float(tt)) print('qq=',qq) ``` Протестируем программу: ``` import Mod0 >> perm1= 30 >> Увеличение perm1 в 3 раза: 90 >> ****ALPHA**** >> Значение t=10 >> tt= 10 >> qq= 44031505860631.98 ``` ### 3.3.4. Попробуйте в командной строке (в главном модуле) увеличить в 2 раза значения объектов perm1, tt, qq ``` import Mod0 >> perm1= 5 >> ****ALPHA**** >> Значение t=10 >> tt= 10 >> qq= 44031505860631.98 Mod0.Mod1.perm1=str(int(Mod0.Mod1.perm1)*2) Mod0.Mod1.perm1 >> '10' Mod0.tt=str(int(Mod0.tt)*2) Mod0.tt >> '20' Mod0.qq=Mod0.qq*2 Mod0.qq >> 88063011721263.95 ``` # 4. Заверишим сеанс работы со средой IDLE