форкнуто от main/python-labs
Вы не можете выбрать более 25 тем
Темы должны начинаться с буквы или цифры, могут содержать дефисы(-) и должны содержать не более 35 символов.
19 KiB
19 KiB
Отчет по теме 7
Махнов Георгий, А-01-23
Тема 7. Создание пользовательских функций
2. Создание пользовательской функции.
2.1. Первый пример: функция – без аргументов.
>>> def uspeh():
... """Подтверждение успеха операции"""
... print('Выполнено успешно!')
...
>>> uspeh()
Выполнено успешно!
>>> dir()
['PS1', 'REPLHooks', '__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'get_last_command', 'is_wsl', 'original_ps1', 'platform', 'sys', 'uspeh']
>>> help(uspeh)
Help on function uspeh in module __main__:
uspeh()
╧юфЄтхЁцфхэшх єёяхїр юяхЁрЎшш
Вывелась надпись "Подтверждение успешно". В комментариях стоит писать назначение функции и переменные, которые нужно подавать в неё (при надобности)
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
>>> sravnenie('aaa', 'bbb')
aaa меньше bbb
Функция сравнивает символы по лексикографическому порядку, начиная с самого первого символа. Лексикографический порядок служит для того, чтобы сравнивать последовательности символом по алфавитному порядку
2.3. Пример функции, содержащей return.
>>> def logistfun(b,a):
... import math
... return a/(1+math.exp(-b))
...
>>> v,w=1,0.7;z=logistfun(w,v)
>>> print(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)
10
>>> slozh('1','2','3','4')
'1234'
>>> b1=[1,2];b2=[-1,-2];b3=[0,2];b4=[-1,-1]
>>> q=slozh(b1,b2,b3,b4)
>>> q
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
b1={9:12};b2={1:-3};b3={4:6};b4={-2:8}
>>> b1={9,12};b2={1,-3};b3={4,6};b4={-2,8}
>>> slozh(b1,b2,b3,b4)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 3, in slozh
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'
>>> b1={9:12};b2={1:-3};b3={4:6};b4={-2:8}
>>> slozh(b1,b2,b3,b4)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 3, in slozh
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'
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=[]
>>> TT=20
>>> yy=0
>>> for xx in sps:
... yy=inerz(xx,TT,yy)
... spsy.append(yy)
...
>>> import pylab
>>> pylab.plot(spsy,sps)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x000001663A9DD5C8>]
>>> pylab.show()
3. Функции как объекты.
3.1. Получение списка атрибутов объекта-функции.
>>> dir(inerz)
['__annotations__', '__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:\n x- текущее значение вх.сигнала,\n T -постоянная времени,\n ypred - предыдущее значение выхода устройства'
>>> help(inerz)
Help on function inerz in module __main__:
inerz(x, T, ypred)
╠юфхы№ єёЄЁющёЄтр ё ярь Є№■:
x- Єхъє∙хх чэрўхэшх тї.ёшуэрыр,
T -яюёЄю ээр тЁхьхэш,
ypred - яЁхф√фє∙хх чэрўхэшх т√їюфр єёЄЁющёЄтр
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
Вывелось надпись "Функция 2", т.к. typ_fun не равна 1.
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):
... """Вычисление логистической функции"""
... import math
... return b/(1+math.exp(-a))
...
>>> logistfun(0.7)
0.6681877721681662
>>> logistfun(0.7,2)
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)
0.34498724056380625
4.4. Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в списке или кортеже.
>>> b1234=[b1,b2,b3,b4]
>>> qq=slozh(*b1234)
>>> 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)
>>> qqq
10
4.6. Смешанные ссылки
>>> e1=(-1,6);dd2={'a3':3,'a4':9}
>>> qqqq=slozh(*e1,**dd2)
>>> qqqq
17
*args **kwargs используются при передаче неопределенного количества аргументов. **kwargs в функции slozh распаковывает именованные объекты в соответствии с именами переменных в функции (в def slozh(a1,a2,a3,a4) **dd2 распакует из словаря значения по их именам, иначе выйдет ошибка)
4.7. Переменное число аргументов у функции.
>>> def func4(*kort7):
... smm = 0
... for elt in kort7:
... smm+=elt
... return smm
...
>>> func4(-1,2)
1
>>> func4(-1,2,0,3,6)
10
4.8. Комбинация аргументов
>>> def func4(a,b=7,*kort7):
... """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
4.9. Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции.
>>> a = 90
>>> def func3(b):
... b-5*b+67
...
>>> func3(a)
>>> a
90
Не изменилось, переменная изменялась только в функции, в которой она не была вызвана как глобальная переменная
>>> sps1=[1,2,3,4]
>>> def func2(sps):
... sps[1]=99
...
>>> func2(sps1)
>>> sps1
[1, 99, 3, 4]
>>> print(sps1)
[1, 99, 3, 4]
Изменилось, т.к. список передается по ссылке.
>>> kort=(1,2,3,4)
>>> func2(kort)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 2, in func2
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 "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration
Функция дошла до конца итерации, и вывелась ошибка, обозначающее это.
6. Локализация объектов в функциях.
6.1. Примеры на локализацию объектов.
>>> def func7(arg):
... loc1=15
... glb=8
... return loc1*arg
...
>>> glb=10
>>> res=func7(glb)
>>> res
150
>>> glb
10
glb не изменилось
>>> def func8(arg):
... loc1=15
... print(glb)
... glb=8
... return loc1*arg
...
>>> res=func8(glb)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 3, in func8
UnboundLocalError: local variable 'glb' referenced before assignment
Мы не обозначили glb в функции до вывода этой переменной, отсюда и ошибка.
>>> glb=11
>>> def func7(arg):
... loc1=15
... global glb
... print(glb)
... glb=8
... return loc1*arg
...
>>> res=func7(glb)
11
>>> res
165
>>> glb
8
Теперь glb изменилась - мы взяли её как глобальную переменную, и в функции изменили значение переменной
6.2. Выявление локализации объекта с помощью функций locals() и globals() из builtins.
>>> globals().keys()
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', '__cached__', 'platform', 'sys', 'original_ps1', 'is_wsl', 'REPLHooks', 'get_last_command', 'PS1', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'w', 'z', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'math', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func7', 'glb', 'res', 'func8'])
>>> locals().keys()
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', '__cached__', 'platform', 'sys', 'original_ps1', 'is_wsl', 'REPLHooks', 'get_last_command', 'PS1', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'w', 'z', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'math', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func7', 'glb', 'res', 'func8'])
Различий нет, т.к. мы находимся в рабочем пространстве, и все переменные в нем будут как глобальными, так и локальными (т.е. локальные и глобальные переменные будут совпадать).
>>> def func8(arg):
... loc1=15
... glb=8
... print(globals().keys())
... print(locals().keys())
... return loc1*arg
...
>>> hh=func8(glb)
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', '__cached__', 'platform', 'sys', 'original_ps1', 'is_wsl', 'REPLHooks', 'get_last_command', 'PS1', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'w', 'z', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'math', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func7', 'glb', 'res', 'func8'])
dict_keys(['arg', 'loc1', 'glb'])
>>> 'glb' in globals().keys()
True
Теперь мы вывели глобальные и локальные переменные в пространстве функции. Глобальные переменные останутся неизменными, а локальные переменные будут соответствовать тем локальным переменным, что были заданы в самой функции.
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__', '__cached__', 'platform', 'sys', 'original_ps1', 'is_wsl', 'REPLHooks', 'get_last_command', 'PS1', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'w', 'z', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'math', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func7', 'glb', '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__', '__cached__', 'platform', 'sys', 'original_ps1', 'is_wsl', 'REPLHooks', 'get_last_command', 'PS1', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'sravnenie', 'fnkt', 'v', 'typ_fun', 'func', 'logistfun', 'w', 'z', 'fun_arg', 'zz', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'b1234', 'slozh', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'math', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func7', 'glb', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
Были выведены локальные и глобальные переменные внутренней функции (func9_1) и внешней функции (func9).
6.4. Большой пример – моделирование системы, состоящей из последовательного соединения ре-ального двигателя, охваченного отрицательной обратной связью с тахогенератором в ней, и нели-нейного звена типа «зона нечувствительности», при подаче на неё синусоидального входного сигнала.
>>> znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',')
k1,T,k2,Xm,A,F,N=8,5,3,10,2,0.5,1000
>>> 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])
>>> 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, -9.797174393178826e-16, -1.959434878635765e-15, -2.9391523179536475e-15, -3.91886975727153e-15, -4.898587196589413e-15, -5.878304635907295e-15, -6.858022075225178e-15, -7.83773951454306e-15, -8.817456953860943e-15, -9.797174393178826e-15, -3.919860126290071e-14, -1.175660927181459e-14, 1.5685382719271533e-14, ...]
Полнst полученные данные входа в этом файле
>>> 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 нечувствит
... 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)
Полнst полученные данные выхода в этом файле