20 KiB

Исходник Вина История

Отчёт по Теме 8

Соловьёва Екатерина, А-01-23

1. Запуск интерактивной оболочки IDLE.

Следует начинать сеанс работы с IDLE со следующих инструкций:

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:

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.

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.

type(Mod1)
<class 'module'>

dir(Mod1)
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1']

Доступ к значению созданного в модуле объекта perm1 – атрибута модуля Mod1:

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:

importlib.reload(Mod1)
Mod1:Введите значение = 3
Mod1:Значение perm1= 3
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Ekaterina\\OneDrive\\Desktop\\Solovyova\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>
Mod1.perm1
'3'

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']

Для обеспечения возможности повторного импорта и, следовательно, выполнения программы из модуля, его надо удалить из этого словаря:

 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.

sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Ekaterina\\OneDrive\\Desktop\\Solovyova\\python-labs\\TEMA8\\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']

import Mod1
Mod1:Введите значение = 5
Mod1:Значение perm1= 5
Mod1.perm1 
'5'
sys.modules.pop('Mod1')
<module 'Mod1' from 'C:\\Users\\Ekaterina\\OneDrive\\Desktop\\Solovyova\\python-labs\\TEMA8\\Mod1.py'>

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!

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.

from Mod1 import perm1
Mod1:Введите значение = 4
Mod1:Значение perm1= 4
'Mod1' in dir()
True 
perm1
'4'

Пример 2.

Mod2, содержащий две функции

def alpha():
    print('****ALPHA****')
    t=input('Значение t=')
    return t

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

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']

alpha() #Функция alpha не была импортирована
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
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

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.

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:

import MM2
print('y =', MM2.vyhod)

Файл 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

Файл 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)

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

Проведите следующие эксперименты:

Попробую вставить в функции alpha обращение к функции beta и, наоборот, из beta – к alpha.

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

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:

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:

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:

 Mod1.perm1 * 2
'55'
Mod0.tt * 2
'44'
Mod0.qq * 2
573502.6262733063

20 KiB Исходник Вина История