diff --git a/TEMA7/TEMA7report.md b/TEMA7/TEMA7report.md new file mode 100644 index 0000000..b2d3d85 --- /dev/null +++ b/TEMA7/TEMA7report.md @@ -0,0 +1,549 @@ +# Отчет по теме 7 + +Шинкаренко Варвара, А-02-23 + +## 1. Настроили рабочий каталог + +```py +import os +os.chdir('C:\\Users\\LENOVO\\Desktop\\python-labs\\TEMA7') +``` + +## 2. Создание пользовательской функции +### 2.1. Функция без аргументов. + +```py +def uspeh(): + """Подтверждение успеха операции""" + print('Выполнено + успешно!') + +uspeh() +Выполнено успешно! + +type(uspeh) + + +dir() +['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'os', 'uspeh'] + +help(uspeh) +Help on function uspeh in module __main__: + +uspeh() + Подтверждение успеха операции +``` + +При выводе команды help(uspeh) вывелись название функции и комментарий по назначению функции. + +### 2.2. Функция с аргументами + +```py +def sravnenie(a, b): + """Сравнения a и b""" + if a > b: + print(a, ' больше ', b) + elif a < b: + print(a, ' меньше ', b) + else: + print(a, ' равно ', b) + +m, n = 16, 5; sravnenie(n, m) +5 меньше 16 + +# Выполнение с аргументами-симвльными строками +m, n = '16', '5'; sravnenie(n, m) +5 больше 16 + +m, n = 'forty', 'twenty five'; sravnenie(n, m) +twenty five больше forty +``` + +### 2.3. Функция с return + +```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 +logistfun(10, 2) +1.9999092042625952 +``` + +### 2.4. Сложение разных типов аргументов + +```py +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] + +# Сложение кортежей +slozh((1, 2), (3, 4), (-5, 0), (-7, -3)) +(1, 2, 3, 4, -5, 0, -7, -3) + +# Сложение словарей +dict1 = {'a': 1}; dict2 = {'b': 2}; dict3 = {'c': 3}; dict4 = {'d': 4} +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' + +# Сложение множеств +slozh({1,1,1,1}, {2}, {"hehe", True, None}, {6, 6, "a"}) +Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + slozh({1,1,1,1}, {2}, {"hehe", True, None}, {6, 6, "a"}) + File "", 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 x, на выходе получается y. + +```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 +spsy = [] +TT = 20 +yy = 0 +for xx in sps: + yy = inerz(xx,TT,yy) + spsy.append(yy) + + +import pylab as plt +plt.plot(spsy, label = "Выходной сигнал") +[] +plt.show() +``` +![Первый график](pics/Figure_1.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__', '__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,\n T -постоянная времени,\n ypred - 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) +fnkt(v,23) +16 меньше 23 +``` +Здесь происходит присвоение функции sravnenie переменной fnkt. Функции можно передавать в +переменные, как и любые другие объекты. После этого переменная fnkt ссылается на ту же самую +функцию, что и sravnenie. + +### 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 + +# Программа выводит сообщение "Функция 2", потому что переменная typ_fun не равна 1, и выполняется блок else, в котором функция func определена как выводящая, собственно, "Функция 2". Функция становится доступной только после того, как интерпретатор достигает строки с её определением. + +``` + +## 4. Аргементы 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) +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) +0.6681877721681662 +logistfun(0.7, 2) +1.3363755443363323 +``` + +### 4.3. Обращение к функции с произвольным расположением аргументов + +```py +logistfun(b = 0.5, a = 0.8) +0.34498724056380625 +``` + +### 4.4. Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в списке или кортеже + +```py +b1234 = [b1, b2, b3, b4] +qq = slozh(*b1234) +b1234 +[[1, 2], [-1, -2], [0, 2], [-1, -1]] +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) +qqq +10 +qqq=slozh(*dic4) +qqq +'a1a2a3a4' +``` + +### 4.6. Смешанные ссылки + +```py +e1=(-1,6);dd2={'a3':3,'a4':9} +qqqq=slozh(*e1,**dd2) +qqqq +17 +``` + +### 4.7. Переменное число аргументов у функции + +```py +def func4(*kort7): + """Произвольное число аргументов в составе кортежа""" + 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 + +```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 +``` + +### 4.9. Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции + +```py +a = 90 +def func3(b): + b = 5*b +67 + +func3(a) +a +90 +# Поскольку функция ничего не возвращает (то есть, формально, является процедурой), то вычисленное значение b = 5*b+67 существует только локально внутри нее и не выносится в глобальную область видимости +def func3(b): + b = 5*b +67 + print(b) + +func3(a) +517 +a +90 + +# В отличие от предыдущего примера с переменной численного типа, список передается по ссылке, а не по значению, поэтому изменяется именно тот объект, который был передан: + +sps1=[1,2,3,4] +def func2(sps): + sps[1]=99 + + +func2(sps1) +print(sps1) +[1, 99, 3, 4] + +# Кортеж - неизменяемая коллекция, так что переназначение значения в таком виде, как здесь, не работает. +kort = (1, 2, 3, 4) +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 +``` + +## 5. Специальные типы пользовательских функций +### 5.1. Анонимные функции + +```py +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 + +```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 +alp=func5(7,3) +print(alp.__next__()) +1 +print(alp.__next__()) +4 +print(alp.__next__()) +7 +# __next__ помогает вывести значение, которое yield передает на каждoй итерации цикла. Если функция отработала последнюю итерацию, но мы все попытаемся сделать вызов, вернется ошибка +``` + +## 6. Локализация объектов в функциях +### 6.1. Примеры локализации + +```py +# Одноименные локальный и глобальный объекты +glb = 10 +def func7(arg): + loc1=15 + glb=8 + return loc1*arg + + +res = func7(glb) +res +150 + +# Посмотрим, что внутри функции +def func7(arg): + loc1=15 + glb=8 + print(glb, arg) + return loc1*arg + +res = func7(glb) +8 10 +# Видно, что внутри объект с именем glb принял значение 8, но глобальная переменная при этом после выполнения функции значения не поменяла. Это происходит потому, что технически, локальный glb и глобальный glb - это два разных объекта. + +# Ошибка в использовании локального объекта +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: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value +# Ошибка возникает, потому что когда python видит внутри функции переменную, он по умолчанию считает ее локальной. И получается, что вызов локальной переменной glb происходит раньше объявления локальной переменной glb, на что нам и указывает ошибка + +# Переопределение локализации объекта +glb = 11 +def func7(arg): + loc1=15 + global glb + print(glb) + glb=8 + return loc1*arg + +res = func7(glb) +11 +glb +8 +# Здесь мы явно указали, что в функции имеем в виду глобальную переменную, так что она изменилась. +``` + +### 6.2. Выявление локализации объекта с помощью locals() и globals() из builtins + +```py +# Эти функции возвращают словари, ключами в которых будут имена объектов, являющихся, соответственно, локальными или глобальными на уровне вызова этих функций. + +globals().keys() +dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', + '__builtins__', '__file__', 'math', 'random', 'pickle', 'task', 't', 'number', 'a', + 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', + 'func5', 'mm', 'r', 'r1', 'test', 'l', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8']) +locals().keys() +dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', + '__builtins__', '__file__', 'math', 'random', 'pickle', 'task', 't', 'number', 'a', + 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'r', + 'r1', 'test', 'l', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8']) + +# Сейчас различий нет, потому что эти методы возвращают объекты на уровне вызова этих функций, но мы вызвали обе самом внешнем уровне, не внутри какой-либо функции, а в самом рабочем пространстве, где локальная и глобальная области видимости совпадают. + +glb = 10 +def func8(arg): + loc1=15 + glb=8 + print(globals().keys()) #Перечень глобальных объектов «изнутри» функции + print(locals()) #Перечень локальных объектов «изнутри» функции (для наглядности отобразим + и значения тоже) + return loc1*arg + +hh=func8(glb) +dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', + '__builtins__', '__file__', 'math', 'random', 'pickle', 'task', 't', 'number', 'a', + 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'r', + 'r1', 'test', 'l', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh']) # Тут глобальное glb +{'arg': 10, 'loc1': 15, 'glb': 8} # Это локальное glb +glb # Снова глобальное glb +10 + +``` + +### 6.3. Локализация объектов при использовании вложенных функций + +```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__', 'os', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'dict1', 'dict2', 'dict3', 'dict4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func9']) +locl_func9_1: dict_keys(['arg1', 'loc1', 'glb1']) # Содержит только объекты, определенные внутри func9_1, а также объект, переданный как аргумент функции +loc_func9: dict_keys(['arg2', 'arg3', 'func9_1', 'loc1', 'glb']) # Содержит все то же, что и locl_func9_1, но еще и arg3, переданный func9, и саму func9_1 +glob_func9: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'dict1', 'dict2', 'dict3', 'dict4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'plt', 'sravnenie', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'a', 'func3', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'func9']) # Такой же, как glob_func9_1 + +``` + +### 6.4. Моделирование системы, состоящей из последовательного соединения раельного двигателя, охваченного отрицательной обратной связью с тахогенератором в ней, и нелинейного звена типа "зона нечувствительности", при подаче на нее синусоидального входного сигнала. + +```py +znach=input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',') +k1,T,k2,Xm,A,F,N=10, 0.1, 100, 1, 15, 5, 22 +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, 14.265847744427303, 8.816778784387099, -8.816778784387095, -14.265847744427305, -3.67394039744206e-15, 14.265847744427303, 8.8167787843871, -8.816778784387092, -14.265847744427306, -7.34788079488412e-15, 14.265847744427292, 8.816778784387104, -8.816778784387088, -14.265847744427306, -1.1021821192326178e-14, 14.2658477444273, 8.816778784387107, -8.816778784387086, -14.265847744427308, -1.469576158976824e-14, 14.2658477444273] +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): + 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, 128.6895249493391, -117676.93611959639, 106733573.48596653, -96807213021.59416, 87804016061244.64, -7.963812814932213e+16, 7.223167845425189e+19, -6.551403823223646e+22, 5.942114730468773e+25, -5.38949031731037e+28, 4.888260694705697e+31, -4.433646080160227e+34, 4.021311217180005e+37, -3.647324033774328e+40, 3.308118145771545e+43, -3.000458847375359e+46, 2.7214122646437033e+49, -2.468317377734281e+52, 2.238760645117729e+55, -2.030552987772023e+58, 1.841708913876797e+61] +``` + +## 7. Завершили сеанс работы со средой \ No newline at end of file diff --git a/TEMA7/TEMA7task.md b/TEMA7/TEMA7task.md new file mode 100644 index 0000000..88c6644 --- /dev/null +++ b/TEMA7/TEMA7task.md @@ -0,0 +1,76 @@ +# Общее контрольное задание по теме 7 + +## 1. Разработайте и проверьте функцию, реализующую для момента времени t расчет выхода y(t) для устройства задержки: на вход поступает сигнал, а на выходе повторяется этот сигнал с за-держкой на заданное время Т. + +## Решение + +```py +def delays (signal, T): + for i in range(len(signal)): + signal[i] += T + return signal + +# Входной сигнал: +import random +y = [random.gauss(3, 1.5) for _ in range(40)] +y +[3.800594048216618, 4.603898159275703, 6.18380558240054, 5.148045413794919, 3.7524482675845903, 1.1681059958583488, 5.921368034666685, 3.3117135811885006, 3.552762332790598, 3.315132665164249, 2.717047573572687, 4.723285324100683, 3.8225850617919885, 5.204965426860147, 7.287734242157516, 2.3788105341962567, 3.4585259362342056, 2.04523714628145, 2.490194024500499, 4.451169656660628, 3.0942298783762725, 0.2800297301804986, 2.2058662662867947, 1.536293936886591, 4.597490040465702, 6.33255117580885, 1.7456170571968772, 1.7402638958654961, 2.854473953945524, 3.557302623785625, 3.1460896928508864, 1.9023066563505908, 3.365721749509861, 1.3881782760501395, 3.5659228149591, 2.0929630500606278, 3.4699330659023837, 1.103202439037665, -0.8824843994297784, 4.2346895774686475] + +yd = delays(y, 4) +yd +[7.8005940482166185, 8.603898159275703, 10.18380558240054, 9.148045413794918, 7.75244826758459, 5.168105995858349, 9.921368034666685, 7.311713581188501, 7.552762332790598, 7.315132665164249, 6.717047573572687, 8.723285324100683, 7.8225850617919885, 9.204965426860147, 11.287734242157516, 6.378810534196257, 7.458525936234206, 6.045237146281449, 6.490194024500499, 8.451169656660628, 7.0942298783762725, 4.280029730180498, 6.205866266286795, 5.536293936886591, 8.597490040465702, 10.332551175808849, 5.745617057196878, 5.740263895865496, 6.854473953945524, 7.557302623785625, 7.146089692850886, 5.902306656350591, 7.365721749509861, 5.388178276050139, 7.5659228149591, 6.092963050060628, 7.469933065902383, 5.1032024390376645, 3.1175156005702216, 8.234689577468647] +``` + +## 2. Разработайте и проверьте функцию, реализующую расчет гистограммы по выборке случайной величины с каким-то распределением. Гистограмма при выводе на экран представляется в виде таблицы: границы интервала, число элементов выборки в интервале. Аргументы функции: выборка, число интервалов разбиения диапазона изменения случайной величины. Возвращаемый результат функции: список с числами элементов выборки в интервалах разбиения. + +## Решение + +```py +import numpy as np +import random +import matplotlib.pyplot as plt + +def histo(data, num): + minval, maxval = min(data), max(data) + parts = np.linspace(minval, maxval, num + 1) + rows = [0] * num + for now in data: + for i in range(num): + if parts[i] <= now < parts[i + 1]: + rows[i] += 1 + break + if now == maxval: + rows[-1] += 1 + + plt.hist(data, bins=parts) + plt.xlabel('Значения выборки') + plt.ylabel('Число элементов') + plt.title('Гистограмма выборки') + plt.show() + + return rows +s +sample = [random.gauss(random.random(), random.random()) for _ in range(random.randint(10,200))] +intervals = int(input("Введите количество интервалов разбиения: ")) +output = histo(sample, intervals) + +Введите количество интервалов разбиения: 12 +``` + +![Гистограмма](pics/Figure_2.png) + +## 3. Разработайте и проверьте анонимную функцию, вычисляющую значение оценки отклика Y линейной регрессии при значении переменной Х Y=b1+X*b2* и имеющую аргументы b1, b2 и X. + +## Решение + +```py +linreg = lambda b1, b2, x: b1 + b2 * x +b1 = float(input("Введите коэффициент b1 линейной регрессии: ")) +Введите коэффициент b1 линейной регрессии: 2 +b2 = float(input("Введите коэффициент b2 линейной регрессии: ")) +Введите коэффициент b2 линейной регрессии: 3 +x_val = float(input("Введите значение x: ")) +Введите значение x: 5 +print(linreg(b1, b2, x_val)) +17.0 +``` \ No newline at end of file diff --git a/TEMA7/pics/Figure_1.PNG b/TEMA7/pics/Figure_1.PNG new file mode 100644 index 0000000..65d1db5 Binary files /dev/null and b/TEMA7/pics/Figure_1.PNG differ diff --git a/TEMA7/pics/Figure_2.PNG b/TEMA7/pics/Figure_2.PNG new file mode 100644 index 0000000..0a9187e Binary files /dev/null and b/TEMA7/pics/Figure_2.PNG differ