python-labs/TEMA8/report.md

# 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. Для этого введите в ней инструкцию

  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

&nbsp; <module 'Mod1' from 'C:\\\\Users\\\\Ekaterina\\\\OneDrive\\\\Desktop\\\\Solovyova\\\\python-labs\\\\TEMA8\\\\Mod1.py'>

&nbsp; Mod1.perm1

&nbsp; '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)

```py



```py

g=beta(2)

\*\*\*\*BETA\*\*\*\*

g

535.4916555247646Выведите 



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):

&nbsp; 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.

Создайте модуль MM1, включив в него (скопировать из текста темы 7) разработанные при выполнении предыдущей темы функции, реализующие усилитель, реальный двигатель, тахогенератор и нелинейное звено типа «зона нечувствительности». Затем создайте модуль ММ2, включив в него инструкции, обеспечивающие ввод параметров задачи, формирование входного сигнала, импорт модуля ММ1 и реализацию модели при расчете выходного сигнала:

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)

Наконец, создайте главную программу – модуль ММ0, запускающую на выполнение модуль ММ2 и выводящую полученный выходной сигнал

import MM2

print('y=',MM2.vyhod)

В ответ на запрос программы введите некоторые, подходящие по смыслу значения параметров задачи и проанализируйте полученный выходной сигнал.

## 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:

- Попробуйте 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:

  # вызов alpha из beta (осторожно, может быть бесконечная рекурсия)

  # alpha() # раскомментировать для эксперимента

  pass

  return x * 2

- Попробуйте отобразить на экране в модуле Mod0 значения объектов t и expi.

import Mod2

print("t =", Mod2.t)

print("expi =", Mod2.expi)

t = 10

expi = 2.718

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

import Mod1

Mod1.perm1 *= 3

print("Увеличенный perm1 =", Mod1.perm1)

Mod1:Введите значение = 2

Mod1:Значение perm1= 2

Увеличенный perm1 = 222

- Попробуйте в командной строке (в главном модуле) увеличить в 2 раза значения объектов perm1, tt, qq.

Обобщите результаты экспериментов и сделайте выводы об областях действия объектов.

import Mod1, Mod2

from Mod2 import alpha as al, beta

tt = al()

qq = beta(2)

print('tt =', tt, 'qq =', qq)

Mod1.perm1 *= 3

print('Увеличенный perm1 =', Mod1.perm1)

Mod1:Введите значение = 2

Mod1:Значение perm1= 2

Alpha called

Beta called with 5

Beta returned: 10

Beta called with 2

tt = alpha_finished qq = 4

Увеличенный perm1 = 222

## 4. Окончание сеанса работы с IDLE.