python-labs/TEMA8/TEMA8report.md

Отчет по теме 8

Шинкаренко Варвара, А-02-23

1. Настроили рабочий каталог и импортировали важные модули

import os
os.chdir('C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313')
os.getcwd()
'C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313'
import os,sys,importlib

2. Создание и использование модулей в среде Python.

2.1. Запуск модуля на выполнение путем его импорта.

# Файл Mod1.py содержит команды:
perm1 = input('Mod1: Введите значение = ')
print('Mod1: Значение perm1 = ', perm1)

# Вызов файла как импортируемого модуля:
import mod1
Mod1: Введите значение = 5
Mod1: Значение perm1 = 5
Mod1.perm1
'5'
import Mod1
import Mod1
# Все следующие после первого вызовы не инициируют ввод значения perm1. В Python модули импортируются один раз в рамках одного запуска интерпретатора. Если попытаться импортировать модуль повторно, используется уже загруженная версия из кэша. Если нужно повторно импортировать модуль как в первый раз, можно сделать так:

import importlib
importlib.reload(Mod1)
Mod1:Введите значение = 6
Mod1:Значение perm1= 6
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Mod1.py'>
Mod1.perm1
'6'

2.2. Словарь импортированных модулей

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')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Mod1.py'>

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']
# Принципиальное отличие importlib.reload() от sys.modules.pop() заключается в следующем: importlib.reload() перезагружает модуль, выполняя его код заново, но не удаляет модуль из кэша. Он имеет тот же адрес в памяти и все зависимости от него остаются в силе. sys.modules.pop() убирает модуль из кэша, при повторном импорте он уже будет иметь другой адрес, а старые зависимости ссылаются на пустой объект.

import Mod1
Mod1:Введите значение = 9
Mod1:Значение perm1= 9
Mod1.perm1
'9'

sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Mod1.py'>

2.3. Запуск модуля на выполнение с помощью функции exec().

exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read())
Mod1: Введите значение = 7
Mod1: Значение perm1 = 7
Mod1.perm1
'9'
perm1
'7'
exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read())
Mod1: Введите значение = 8
Mod1: Значение perm1 = 8
perm1
'8'
exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read())
Mod1: Введите значение = 10
Mod1: Значение perm1 = 10
perm1
'10'

2.4. Использование инструкции from … import …

# Пример 1.
print(sorted(sys.modules.keys())) # Тут нет 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']

from Mod1 import perm1
Mod1:Введите значение = 100
Mod1:Значение perm1= 100

print(sorted(sys.modules.keys())) # Теперь есть Mod1 
['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
'100' # Измененный объект тоже доступен из глобальной области видимости. Как видно, объект mod1 всё же появился в sys.modules.keys(). Аналогично обычному import, при первом импорте команда инициализирует ввод, но при последующих ничего не делает.

# Пример 2.

from Mod2 import beta
g = beta(2)
g
535.4916555247646

print(sorted(sys.modules.keys()))
['Mod1', 'Mod2', '__future__', '__main__', ... # Объект Mod2 появился в списке всех модулей.

alpha()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#249>", line 1, in <module>
    alpha()
NameError: name 'alpha' is not defined #v Так происходит потому, что на этапе преобразования программы в байт-код python связывает модуль, найденный в рабочей директории, с именем al. Модуль становится объектом в пространстве имен, создаётся ссылка на объект модуля alpha и ему присваивается имя al. Но имя alpha ему НЕ присваивается, поэтому обратиться к методам и атрибутам по имени alpha нельзя.

from Mod2 import alpha as al
al()
****ALPHA****
Значение t=5
'5'
del al, beta
from Mod2 import alpha as al, beta as bt
del al, bt
from Mod2 import *
tt = alpha()
****ALPHA****
Значение t=0.12
uu = beta(float(tt))
****BETA****
uu
1.4578913609506803

3. Создание многомодульных программ.

3.1. Пример простой многомодульной программы.

# Создадим файл Mod0.py/. Удалим имена модулей из словоря

sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Mod1.py'>
sys.modules.pop('Mod2')
<module 'Mod2' from 'C:\\Users\\LENOVO\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Mod2.py'>

import Mod0
Mod1:Введите значение = 8
Mod1:Значение perm1= 8
perm1= 8
****ALPHA****
Значение t=2
tt= 2
****BETA****
qq= 535.4916555247646

Mod0.tt; Mod0.qq; Mod0.Mod1.perm1
'2'
535.4916555247646
'8'

3.2. Пример

# MM1.py
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

# MM2.py
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)

# MM0.py
import MM2
print('y=',MM2.vyhod)

import MM0
k1,T,k2,Xm,A,F,N=10, 5, 1000, 5, 12, 10, 55
y= [0, 6.755705045849462, -19547.26848683914, 32531679.702139076, -54127249249.99543, 90058634784633.7, -1.4984241414273363e+17, 2.493125631963529e+20, -4.1481415341004534e+23, 6.901809506237099e+26, -1.1483449653005795e+30, 1.9106527906044007e+33, -3.1790047386055634e+36, 5.289328954885494e+39, -8.800553347165468e+42, 1.4642639903265762e+46, -2.436288888650032e+49, 4.0535747571281913e+52, -6.744466302077864e+55, 1.1221657037377626e+59, -1.8670949045402017e+62, 3.1065317456668895e+65, -5.168746089643875e+68, 8.599923749845232e+71, -1.430882601320581e+75, 2.3807478744201644e+78, -3.9611638553191535e+81, 6.590710111421783e+84, -1.0965832608633041e+88, 1.824530024346934e+91, -3.035710947404653e+94, 5.050912198329557e+97, -8.403867982571026e+100, 1.3982622206705469e+104, -2.326473050039974e+107, 3.8708596803585995e+110, -6.440459159743297e+113, 1.071584030772168e+117, -1.7829355120880777e+120, 2.96650467810176e+123, -4.935764611527293e+126, 8.212281773981242e+129, -1.366385499376474e+133, 2.2734355496927698e+136, -3.7826142043847984e+139, 6.29363353676212e+142, -1.0471547177383632e+146, 1.7422892459128525e+149, -2.8988761307209507e+152, 4.823242088520591e+155, -8.025063229828587e+158, 1.3352354839501832e+162, -2.221607165626982e+165, 3.6963804944456478e+168, -6.1501551539433455e+171]

3.3. Области действия объектов в модулях

# Обращение в функции alpha к функции beta
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)

Тестирование:
Mod1: Введите значение = 8
Mod1: Значение perm1 = 8
perm1 =  8
****ALPHA****
Значение t=5
tt =  5
qq =  6635623.99934113

# Обращение в функции beta к функции alpha 
def alpha():
    print('****ALPHA****')
    t=input('Значение t=')
    return t

def beta(q):
    import math
    expi = int(alpha())*math.pi
    return math.exp(expi)

Mod1: Введите значение = 8
Mod1: Значение perm1 = 8
perm1 =  8
****ALPHA****
Значение t=5
tt =  5
****ALPHA****
Значение t=5
qq =  6635623.99934113

# Ввод запускается два раза - первый от самой функции alpha, а второй - от той, которая упоминалась в beta.

# Отобразить на экране в модуле Mod0 значения объектов t и expi

#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)
print(f't = {al.t}, expi = {beta.expi}')

Traceback (most recent call last):
  File "D:\STUDY\POAS\Тема8\progs\mod0.py", line 10, in <module>
    print(f't = {al.t}, expi = {beta.expi}')
                 ^^^^
AttributeError: 'function' object has no attribute 't'

# Не получится вызвать эти переменные по их непосредственному имени (t и expi), упоминая объекты, атрибутами которых они являются, без изменения кода (например, объявления t в alpha как глобальную переменную, или задание его как метода. Но, так как мы знаем, что alpha возвращает t, то узнать t можем по имени al. С expi и beta так не получится:

Traceback (most recent call last):
  File "D:\STUDY\POAS\Тема8\progs\mod0.py", line 10, in <module>
    print(f't = {al}, expi = {beta.expi}')
                              ^^^^^^^^^
AttributeError: 'function' object has no attribute 'expi'

# В модуле Mod0 увеличить в 3 раза значение объекта perm1 и отобразить его после этого на экране.

## Так как perm1 имеет тип str, то умножение напрямую без преобразования типовбудет выглядеть так:
...
print('perm1 = ', mod1.perm1)
print('Умножено:' , mod1.perm1 * 3)
...
Mod1: Введите значение = 9
Mod1: Значение perm1 = 9
perm1 =  9
Умножено: 999

# Преобразовав тип perm1, можно получить классическое умножение:
...
print('Умножено:' , int(mod1.perm1) * 3)
...
Mod1: Введите значение = 9
Mod1: Значение perm1 = 9
perm1 =  9
Умножено: 27

# В командной строке (в главном модуле) увеличить в 2 раза значения объектов perm1, tt, qq

mod0.mod1.perm1 * 2
'99'
mod0.tt * 2
'77'
mod0.qq * 2
7106642561.694082

# perm1 и tt, как упоминалось ранее, имеют строковый тип, так что умножение дублирует содержимое строки.

4. Завершили саеанс работы со средой