14 KiB
Тема 8 Лазарев Данил А-01-23
1 Запуск интерактивной оболочки IDLE
import os
os.chdir("C:\\Users\\Dannyan\\OneDrive\\Рабочий стол\\python-labs\\TEMA9")
os.getcwd()
>> 'C:\\Users\\Dannyan\\OneDrive\\Рабочий стол\\python-labs\\TEMA9'
2 Создание классов и их наследников
Класс в Python, как и в других языках программирования, - это элемент ПО, описывающий абстрактный тип данных и его частичную или полную реализацию. Классы – это основные инструменты объектно-ориентированного программирования (ООП) в языке Python. Они представляют собой шаблоны, образцы, по которым может быть создано множество объектов-экземпляров класса. У каждого класса есть уникальное имя и некоторый набор специфических для него атрибутов: полей (данных) и методов (функций), которые могут использоваться при работе с экземплярами класса.
2.1. Создание автономного класса
Создадим класс с именем Class1, содержащий 2 функции, реализующие его методы.
class Class1: # Объявление класса
def zad_zn(self, znach): # Метод класса для задания значения поля data
self.data = znach
def otobrazh(self): # Метод класса для отображения значения поля data
print(self.data)
z1 = Class1() # Создание 1-го экземпляра класса
z2 = Class1() # Создание 2-го экземпляра класса
z1.zad_zn("Экземпляр класса 1")
z2.zad_zn(-632.453)
z1.otobrazh()
>> Экземпляр класса 1
z2.otobrazh()
>> -632.453
z1.data = "Новое значение атрибута у экземпляра 1"
z1.otobrazh()
>> Новое значение атрибута у экземпляра 1
2.2. Создание класса-наследника
Также классы могут наследоваться от других классов, т.е. иметь такие же поля данных как и класс-родитель и имплементировать его методы, которые можно переопределять. Следует отметить,что метод класса имеет то же имя, что и второй метод у родительского класса
class Class2(Class1): #Class2 - наследник класса Class1
def otobrazh(self): # Метод класса Class2 – переопределяет метод родителя
print('значение=',self.data)#Отображение данных экземпляра
z3=Class2()
dir(z3)
>> ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_zn']
z3.zad_zn('Совсем новое')
z3.otobrazh()
>> значение= Совсем новое #Сработал переопределенный метод otobrazh класса Class2
z1.otobrazh()
>> Новое значение атрибута у экземпляра 1 # Значение поля data класса Class1 не изменилось
del z1,z2,z3
Объекты с нижними подчеркиваниями - встроенные атрибуты и методы
3 Использование классов, содержащихся в модулях
Классы могут быть описаны в модулях, которые потом должны быть подключены к основной программе, чтобы реализовать объекты соответствующего класса. Так, например, в модуле "Mod3.py" описано обявление класса Class1
Создание модуля
class Class1: #Объявление класса Class1 в модуле
def zad_zn(self,znach): # 1 Метод класса
self.data=znach # self - ссылка на экземпляр класса Class1
def otobrazh(self): # 2 Метод класса
print(self.data)#Отображение данных экземпляра
class Class2(Class1): #Class2 - наследник класса Class1
def otobrazh(self): # Метод класса Class2
print('значение=',self.data)#Отображение данных экземпляра
def otobrazh(objekt): #Объявление самостоятельной функции
print('значение объекта=',objekt)
Импортирование класса из модуля с помощью обычной инструкции
from Mod3 import Class1
z4=Class1()
z4.otobrazh()
>> Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#25>", line 1, in <module>
z4.otobrazh()
File "C:\Users\Dannyan\OneDrive\Рабочий стол\python-labs\TEMA9\Mod3.py", line 5, in otobrazh
print(self.data)#Отображение данных экземпляра
AttributeError: 'Class1' object has no attribute 'data'
Поле data класса не было инициализировано, поэтому его еще нет в классе
from Mod3 import Class1
z4=Class1()
z4.data='значение данного data у экз.4'
z4.otobrazh()
>> значение данного data у экз.4
import Mod3 #Полный импорт содержимого модуля
z4=Mod3.Class2()
z4.zad_zn('Класс из модуля')
z4.otobrazh()
>> значение= Класс из модуля
Mod3.otobrazh('Объект')
>> значение объекта= Объект
Использован метод для отображения значения поля, описанный в Class2
4 Использование специальных методов
Имена специальных методов предваряются одним или двумя подчерками и имеют вид: <имя специального метода>
Для примера создайте класс, содержащий два специальных метода
class Class3(Class2): #Наследник класса Class2, а через него – и класса Class1
def __init__(self,znach): #Конструктор-вызывается при создании нового экземпляра класса
self.data=znach
def __add__(self,drug_zn): #Вызывается, когда экземпляр участвует в операции «+»
return Class3(self.data+drug_zn)
def zad_dr_zn(self,povtor): #А это - обычный метод
self.data*=povtor
Метод add - это один из методов, осуществляющих так называемую «перегрузку» операторов. Для иллюстрации работы этих методов создайте экземпляр класса Class3 и отобразите его
z5=Class3('abc') #При создании экземпляра срабатывает конструктор
z5.otobrazh()
>> значение= abc
А теперь выполните операцию «+» (должен сработать специальный метод add)
z6=z5+'def'
z6.otobrazh()
>> значение= abcdef
Ну и наконец, обратитесь к обычному методу класса:
z6.zad_dr_zn(3)
z6.otobrazh()
>> значение= abcdefabcdefabcdef
5 Присоединение атрибутов к классу
Каждый класс обладает определенными атрибутами, список которых можно получить с помощью ранее изученной команды dir().
dir(Class3)
>> ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
Class3.fio='Иванов И.И.'
z7=Class3(123)
dir(z7)==dir(Class3)
>> False
dir(z7)
>> ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'data', 'fio', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
z7.fio
>> 'Иванов И.И.'
Class3.fio
>> 'Иванов И.И.'
z7.rozden = "1987"
"rozden" in dir(z7) # Проверка того, что поле rozden появилось в объекте класса
>> True
"rozden" in dir(Class3) # Проверка того, что поле rozden не появилось в самом классе
>> False
6 Выявление родительских классов
Такое выявление делается с помощью специального атрибута bases, например, выведите родительский класс для созданного класса Class3:
Class3.__bases__
>> (<class '__main__.Class2'>,)
Class2.__bases__
>> (<class '__main__.Class1'>,)
Class1.__bases__
>> (<class 'object'>,)
Для получения всей цепочки наследования используйте атрибут mro:
Class3.__mro__
>> (<class '__main__.Class3'>, <class '__main__.Class2'>, <class '__main__.Class1'>, <class 'object'>)
ZeroDivisionError.__mro__
>> (<class 'ZeroDivisionError'>, <class 'ArithmeticError'>, <class 'Exception'>, <class 'BaseException'>, <class 'object'>)
7 Создание свойства класса
Свойство (property) класса – это особый атрибут класса, с которым можно производить операции чтения или задания его значения, а также удаление значения этого атрибута. Создадим, например, новый класс с определенным в нем свойством
class Class4:
def __init__(sam,znach):
sam.__prm=znach
def chten(sam):
return sam.__prm
def zapis(sam,znch):
sam.__prm=znch
def stiran(sam):
del sam.__prm
svojstvo=property(chten,zapis,stiran)
Здесь имеется 3 метода: chten, zapis, stiran, которые обслуживают созданное свойство, реализуя операции, соответственно, чтения, записи или удаления значений свойства. Теперь попробуйте некоторые операции с этим свойством
exempl=Class4(12)
exempl.svojstvo
>> 12
exempl.svojstvo=45
print(exempl.svojstvo)
>> 45
del exempl.svojstvo
exempl.svojstvo
>> Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#65>", line 1, in <module>
exempl.svojstvo
File "<pyshell#59>", line 5, in chten
return sam.__prm
AttributeError: 'Class4' object has no attribute '_Class4__prm'
Отображение отсутствующего в объектке класса свойства вызывает ошибку
8 Рассмотрите пример представления в виде класса модели системы автоматического регулирования (САР), состоящей из последовательного соединения усилителя и двух инерционных звеньев, охваченных отрицательной обратной связью с усилителем.
Создайте модуль SAU.py с классом:
class SAU:
def __init__(self,zn_param):
self.param=zn_param
self.ypr=[0,0]
def zdn_zn(self,upr):
self.x=upr
def model(self):
def inerz(x,T,yy):
return (x+T*yy)/(T+1)
y0=self.x-self.ypr[1]*self.param[3] #Обр.связь с усилителем 2
y1=self.param[0]*y0 #Усилитель1
y2=inerz(y1,self.param[1],self.ypr[0]) #Инерционное звено1
y3=inerz(y2,self.param[2],self.ypr[1]) #Инерционное звено2
self.ypr[0]=y2
self.ypr[1]=y3
def otobraz(self):
print('y=',self.ypr[1])
Также создадим и выполним программу main_SAU
prm=[2.5,4,1.3,0.8] #Параметры модели: коэф.усиления, 2 пост.времени, обратная связь
from SAU import *
xx=[0]+[1]*20 #Входной сигнал – «ступенька»
SAUe=SAU(prm) # Создаём экземпляр класса
yt=[]
for xt in xx: # Прохождение входного сигнала
SAUe.zdn_zn(xt)
SAUe.model()
SAUe.otobraz()
yt.append(SAUe.ypr[1])
import pylab
pylab.plot(yt)
pylab.show()
>> y= 0.0
y= 0.2173913043478261
y= 0.4763705103969754
y= 0.686594887811293
y= 0.8199324616478645
y= 0.8837201137353929
y= 0.8994188484874774
y= 0.8892777072047301
y= 0.870097963179993
y= 0.8518346102696789
y= 0.8387499784485772
y= 0.8314204114211459
y= 0.8286051955249649
y= 0.8285656555914835
y= 0.8297915186846528
y= 0.8312697736438287
y= 0.8324765218921963
y= 0.8332456979978418
y= 0.8336163607592184
y= 0.8337101315489143
y= 0.833654237067147
