# Отчёт по Теме 8 Соловьёва Екатерина, А-01-23 ## 1. Запуск интерактивной оболочки IDLE. Следует начинать сеанс работы с IDLE со следующих инструкций: ```py import sys, importlib #Импорт трёх важных вспомогательных модулей import os os.chdir("C:\\Users\\Ekaterina\\OneDrive\\Desktop\\Solovyova\\python-labs\\TEMA8") os.getcwd() #Контролируем корректность установки текущего каталога 'C:\\Users\\Ekaterina\\OneDrive\\Desktop\\Solovyova\\python-labs\\TEMA8' ``` 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. Поэтому техника структурирования программ на любом языке программирования предусматривает изучение способов решения этих проблем. ## 2. Создание и использование модулей в среде Python. Модулем в среде Python называется любая часть программного кода на этом языке, записанная в отдельном файле. В языке Python модули также являются объектами класса module. ## 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. В Python импорт является одним из важных способов решения проблемы передачи управления между модулями. Файл с именем Mod1.py содержит: ```py perm1=input('Mod1:Введите значение = ') print('Mod1:Значение perm1=',perm1) ``` Пока введенный или измененный текст в этом окне не сохранен в файле, в заголовке перед именем файла стоит символ «*» (звёздочка). Теперь вспомним возможность запуска модуля из командной строки оболочки IDLE. ```py import Mod1 Mod1:Введите значение = 5 Mod1:Значение perm1= 5 ``` 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. После выполнения записанной в модуль программы (после ввода значения объекта perm1 и его отображения) управление возвращается вызывающему модулю, т.е. в данном случае, в командную строку. Объекты, созданные при выполнении модуля, становятся его атрибутами. ```py type(Mod1) dir(Mod1) ['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1'] ``` Доступ к значению созданного в модуле объекта perm1 – атрибута модуля Mod1: ```py Mod1.perm1 '5' import Mod1 ``` Повторно выполнить модуль с помощью инструкции импорта не выходит. Для повторного выполнения ранее импортированного модуля следует применить функцию reload из модуля imp: ```py importlib.reload(Mod1) Mod1:Введите значение = 3 Mod1:Значение perm1= 3 Mod1.perm1 '3' ``` ## 2.2. Словарь импортированных модулей ```py 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'] ``` Для обеспечения возможности повторного импорта и, следовательно, выполнения программы из модуля, его надо удалить из этого словаря: ```py sys.modules.pop('Mod1') ``` Mod1 из него исчез повторите импорт и проверьте, что записанная в нем программа будет снова выполнена. После этого еще раз удалите Mod1 из словаря. ```py 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'] import Mod1 Mod1:Введите значение = 5 Mod1:Значение perm1= 5 Mod1.perm1 '5' sys.modules.pop('Mod1') ``` ## 2.3. Запуск модуля на выполнение с помощью функции exec(). Запуск модуля на выполнение может быть произведен с использованием ранее изученной функции exec. При этом модуль не требуется импортировать. Функция exec действует так, как будто на месте обращения к ней в программу вставлен код из объекта-аргумента функции. Внимание: объект-модуль при этом не создается! Созданные при выполнении модуля объекты становятся объектами главной программы! ```py 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 = 2 Mod1:Значение perm1= 2 exec(open('Mod1.py', encoding='utf-8').read()) Mod1:Введите значение = 3 Mod1:Значение perm1= 3 ``` Эту функцию можно вызывать любое число раз и каждый раз будет выполняться программа из модуля. ## 2.4. Использование инструкции from … import … В одном модуле может содержаться несколько программных единиц (например, функций или пользовательских объектов). Тогда можно осуществлять импорт модуля не целиком, а только часть содержащихся в нем объектов. ```py from Mod1 import perm1 Mod1:Введите значение = 4 Mod1:Значение perm1= 4 'Mod1' in dir() True perm1 '4' ``` Пример 2. Mod2, содержащий две функции ```py def alpha(): print('****ALPHA****') t=input('Значение t=') return t def beta(q): import math expi=q*math.pi return math.exp(expi) ``` ```py g=beta(2) ****BETA**** g 535.4916555247646 print(sorted(sys.modules.keys())) ['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'] ``` ```py alpha() #Функция alpha не была импортирована Traceback (most recent call last): File "", line 1, in NameError: name 'alpha' is not defined from Mod2 import alpha as al del al,beta from Mod2 import alpha as al, beta as bt del al,beta from Mod2 import * tt = alpha() 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. Модуль Mod0 ```py 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. Теперь программа будет состоять из 5 частей: главная программа, которой является командная строка IDLE и из которой будет вызываться модуль Mod0, и 3 модуля, вызываемых из модуля Mod0. ```py import Mod0 Mod1:Введите значение = 1 Mod1:Значение perm1= 1 perm1= 1 ****ALPHA**** Значение t=2 tt= 2 ****BETA**** qq= 535.4916555247646 Mod0.tt;Mod0.qq;Mod0.Mod1.perm1 '2' 535.4916555247646 '1' ``` ## 3.2. Еще пример. Файл MM0.py: ```py import MM2 print('y =', MM2.vyhod) ``` Файл MM1.py: ```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 ``` Файл MM2.py: ```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) ``` ```py k1,T,k2,Xm,A,F,N=9,6,4,11,3,0.5,1500 y = [0, 0, ... 0, -70.20177063675057, 0, 257.73311334096866, -677.4095530135962, ... -6.270038281034423e+306, -1.198995988522659e+307] ``` ## 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 Попробую вставить в функции alpha обращение к функции beta и, наоборот, из beta – к alpha. ```py def alpha(): print("Alpha called") result_beta = beta(5) # вызов beta из alpha print("Beta returned:", result_beta) return "alpha_finished" def beta(x): print("Beta called with", x) if x > 0: pass return x * 2 ``` Отобразить на экране в модуле Mod0 значения объектов t и expi: ```py import Mod2 print("t =", Mod2.t) print("expi =", Mod2.expi) t = 10 expi = 2.718 ``` 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 типов будет выглядеть так: ```py print('perm1 = ', Mod1.perm1) print('Умножено:' , Mod1.perm1 * 3) Mod1: Введите значение = 4 Mod1: Значение perm1 = 4 perm1 = 4 Умножено: 444 ``` Преобразовав тип perm1, можно получить классическое умножение: ```py print('Умножено:' , int(Mod1.perm1) * 3) ... Mod1: Введите значение = 4 Mod1: Значение perm1 = 4 perm1 = 4 Умножено: 12 ``` В командной строке (в главном модуле) увеличить в 2 раза значения объектов perm1, tt, qq: ```py Mod1.perm1 * 2 '55' Mod0.tt * 2 '44' Mod0.qq * 2 573502.6262733063 ``` ## 4. Окончание сеанса работы с IDLE.