diff --git a/TEMA8/MM0.py b/TEMA8/MM0.py new file mode 100644 index 0000000..552f71c --- /dev/null +++ b/TEMA8/MM0.py @@ -0,0 +1,3 @@ +import MM2 +print("y =", MM2.vyhod) + diff --git a/TEMA8/MM1.py b/TEMA8/MM1.py new file mode 100644 index 0000000..18d9a60 --- /dev/null +++ b/TEMA8/MM1.py @@ -0,0 +1,22 @@ +def realdvig(xtt, kk1, TT, yti1, ytin1): + # Модель реального двигателя + yp = kk1 * xtt # Усилитель + yti1 = yp + yti1 # Усилитель + 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 нечувствительности + if xtt < gran and xtt > (-gran): + return 0 + elif xtt >= gran: + return xtt - gran + elif xtt <= (-gran): + return xtt + gran + diff --git a/TEMA8/MM2.py b/TEMA8/MM2.py new file mode 100644 index 0000000..5501241 --- /dev/null +++ b/TEMA8/MM2.py @@ -0,0 +1,24 @@ +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 + [yi1, yin1] = mod.realdvig(xt1, k1, T, yi1, yin1) + yi2 = mod.tahogen(yin1, k2, yi2) + yt = mod.nechus(yin1, Xm) + vyhod.append(yt) + diff --git a/TEMA8/Mod0.py b/TEMA8/Mod0.py index 6337fc3..adbd3bf 100644 --- a/TEMA8/Mod0.py +++ b/TEMA8/Mod0.py @@ -1,9 +1,13 @@ -#Модуль Mod0 +# Модуль Mod0 import Mod1 -print('perm1=',Mod1.perm1) +print("perm1 =", Mod1.perm1) from Mod2 import alpha as al -tt=al() -print('tt=',tt) +tt = al() +print("tt =", tt) from Mod2 import beta -qq=beta(float(tt)) -print('qq=',qq) +qq = beta(float(tt)) +print("qq =", qq) +#print("t =", t) +#print("expi =", expi) +#Mod1.perm1 *= 3 +#print("perm1 * 3 =", Mod1.perm1) diff --git a/TEMA8/Mod1.py b/TEMA8/Mod1.py index cf05b61..580a079 100644 --- a/TEMA8/Mod1.py +++ b/TEMA8/Mod1.py @@ -1,2 +1,2 @@ -perm1=input('Mod1:Введите значение = ') -print('Mod1:Значение perm1=',perm1) +perm1 = input("Mod1: Введите значение = ") +print("Mod1: Значение perm1 =", perm1) diff --git a/TEMA8/Mod2.py b/TEMA8/Mod2.py index 88c5b37..fce204b 100644 --- a/TEMA8/Mod2.py +++ b/TEMA8/Mod2.py @@ -1,11 +1,13 @@ def alpha(): - print('****ALPHA****') - t=input('Значение t=') + print("****ALPHA****") + #print("Вызов функции beta из функции alpha:", beta(0)) + t = input("Значение t = ") return t def beta(q): - print('****BETA****') + print("****BETA****") + #print("Вызов функции alpha из функции beta:", alpha()) import math - expi=q*math.pi + expi = q * math.pi return math.exp(expi) diff --git a/TEMA8/report.md b/TEMA8/report.md new file mode 100644 index 0000000..a8dcb4d --- /dev/null +++ b/TEMA8/report.md @@ -0,0 +1,392 @@ +# Отчет по теме 8 + +Степанов Артём, А-02-23 + +## Модули и структурирование программы + +### 1. Установка рабочего каталога. Создание рабочего протокола. + +В оболочке IDLE установил актуальный рабочий каталог, а затем в нём создал рабочий протокол. + +![Скриншот созданного рабочего протокола](pictures/figure0.png) + +### 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. + +Для дальнейшей работы с многомодульными программами были подключены ещё два важных модуля: sys и importlib. Также была проверена корректность установки рабочего каталога. + +```py +>>> import sys, importlib +>>> os.getcwd() + 'C:\\Users\\User\\Desktop\\StepanovAV\\python-labs\\TEMA8' +``` + +#### 2.1. Запуск модуля на выполнение через __import__. + +С помощью текстового редактора оболочки __IDLE__ в текущем рабочем каталоге был создан файл __Mod1.py__, содержимое которого представлено ниже. + +![Скриншот содержимого файла Mod1.py](pictures/figure1.png) + +Созданный модуль был запущен с помощью инструкции __import__: + +```py +>>> import Mod1 + Mod1: Введите значение = 5 + Mod1: Значение perm1 = 5 +>>> type(Mod1) # Определение класса модуля + +>>> dir(Mod1) # Получение списка атрибутов модуля + ['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1'] +>>> Mod1.perm1 # Обращение к переменной perm из модуля Mod1 + '5' +``` + +Повторный запуск модуля с помощью __import__ не происходит, однако при использовании функции __reload__ из импортированного ранее модуля __importlib__ всё работает как надо: + +```py +>>> import Mod1 # Ничего не происходит +>>> importlib.reload(Mod1) + Mod1: Введите значение = 3 + Mod1: Значение perm1 = 3 + +>>> Mod1.perm1 + '3' +``` + +#### 2.2. Обнаружение импортированных модулей. + +Импортированные модули заносятся в словарь - значение атрибута __sys.modules__, поэтому их можно увидеть с помощью инструкции __keys()__. +```py +>>> print(sorted(sys.modules.keys())) + ['Mod1', '__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', ...., 'xml.parsers.expat.errors', 'xml.parsers.expat.model', 'zipimport', 'zlib'] +``` + +Для обеспечения возможности повторного импорта модуля, его нужно удалить из словаря с помощью метода __pop()__: + +```py +>>> sys.modules.pop("Mod1") + +>>> print(sorted(sys.modules.keys())) + ['__future__', '__main__', '_abc', '_ast', '_bisect', '_bz2', '_codecs', '_collections', '_collections_abc', ...., 'xml.parsers.expat.errors', 'xml.parsers.expat.model', 'zipimport', 'zlib'] +>>> import Mod1 + Mod1: Введите значение = 123 + Mod1: Значение perm1 = 123 +>>> sys.modules.pop("Mod1") + +``` + +#### 2.3. Запуск модуля на выполнение с помощью __exec()__. + +Запуск модуля на выполнение может проводиться и с помощью инструкции __exec()__, однако объект-модуль при этом не создается, а всё созданные при выполнении модуля объекты становятся объектами главной программы. + +```py +>>> exec(open("Mod1.py").read()) + Mod1: Введите значение = 123 # Кодировка по умолчанию не совпала с нужной + Mod1: Значение perm1 = 123 +>>> exec(open("Mod1.py", encoding = "utf-8").read()) # Установлена нужная кодировка + Mod1: Введите значение = 123 + Mod1: Значение perm1 = 123 +>>> perm1 + '123' +>>> exec(open("Mod1.py", encoding = "utf-8").read()) + Mod1: Введите значение = 999 + Mod1: Значение perm1 = 999 +>>> perm1 + '999' +>>> exec(open("Mod1.py", encoding = "utf-8").read()) + Mod1: Введите значение = 0 + Mod1: Значение perm1 = 0 +>>> perm1 + '0' +``` + +#### 2.4. Использование инструкции __from ... import ...__. + +В одном модуле может содержаться несколько программных единиц, поэтому иногда бывает целесообразней осуществлять не импорт модуля целиком, а только некоторой его части. Это можно сделать с помощью следующей конструкции:
+__from <Имя модуля> import <Имя объектов для импорта>__ + +```py +>>> from Mod1 import perm1 + Mod1: Введите значение = 123 + Mod1: Значение perm1 = 123 +>>> dir() + ['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '__warningregistry__', 'importlib', 'os', 'perm1', 'sys'] +>>> "Mod1" in dir() # Модуль Mod1 не появился в памяти + False +>>> perm1 # Переменная модуля стала переменной главной программы с введенным значением + '123' +``` + +Был создан еще один модуль __Mod2.py__: + +![Скриншот содержимого файла Mod2.py](pictures/figure2.png) + +С помощью изученного метода импортирования частей модуля, была импортирована функция __beta__ модуля __Mod2.py__, а затем проверено её наличие и наличие самого модуля в памяти. + +```py +>>> from Mod2 import beta +>>> g = beta(2) + ****BETA**** +>>> g + 535.4916555247646 +>>> dir() + ['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '__warningregistry__', 'beta', 'g', 'importlib', 'os', 'perm1', 'sys'] +>>> "Mod2" in dir() + False +>>> alpha() # Функция alpha не была импортировна, поэтому к ней нельзя обращаться + Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + alpha() + NameError: name 'alpha' is not defined +``` + +Импортировать части модуля можно с заданными им псевдонимами, по которым можно в дальнейшем к ним обращаться: + +```py +>>> from Mod2 import alpha as al +>>> al() + ****ALPHA**** + Значение t = 10 + '10' +>>> 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. + +Создан еще один модуль __Mod0.py__, содержащий программу, вызывающую ранее созданные модули __Mod1.py__ и __Mod2.py__. + +![Скриншот содержимого файла Mod0.py](pictures/figure3.png) + +Теперь программа состоит из нескольких модулей, которые работают вместе: + +```py +>>> sys.modules.pop("Mod1") + +>>> sys.modules.pop("Mod2") + +>>> import Mod0 + Mod1: Введите значение = 10 + Mod1: Значение perm1 = 10 + perm1 = 10 + ****ALPHA**** + Значение t = 3 + tt = 3 + ****BETA**** + qq = 12391.647807916694 +>>> Mod0.tt; Mod0.qq; Mod0.Mod1.perm1 + '3' + 12391.647807916694 + '10' +``` + +#### 3.2. Создание многомодульной программы на примере функций из Темы 7. + +Еще одним примером многомодульной программы может послужить реализованная в Теме 7 модель системы, состоящей из реального двигателя, тахогенератора и звена типа "Зона нечувствительности". + +Все функции, описывающие работу устройств определены в модуль __MM1.py__: + +![Скриншот содержимого файла MM1.py](pictures/figure4.png) + +Функции, обеспечивающие ввод параметров, формироване входного сигнала и реализацию модели расчета выходного сигнала, записаны в модуль __MM2.py__: + +![Скриншот содержимого файла MM2.py](pictures/figure5.png) + +Наконец, главная программа, запускающая на выполнение остальные модули и выводящая полученный результат, записана в модуль __MM0.py__: + +![Скриншот содержимого файла MM0.py](pictures/figure6.png) + +Пример работы такой многомодульной программы: + +```py +>>> import MM0 + k1, T, k2, Xm, A, F, N = 7, 4, 2, 5, 2, 50, 20 + y = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -0.39627662846883105, 0, 9.668724846977355, -0.07997484684431111, -32.77665514794543, 19.986985016935915, 89.15532350718266, -90.23155569994853, -219.90169916154008, 317.79686112689075, 503.3897757045461, -1014.3998793707813, -1058.8166331134794] +``` + +#### 3.3. Области действия объектов в модулях. + +Объекты в модулях обладают определенными зонами действия, что будет рассматриваться в последующих примерах. + +__Пример 1:__ + +Обращение изнутри одной функции к другой в рамках одного модуля: + +```py +def alpha(): + print("****ALPHA****") + print("Вызов функции beta из функции alpha:", beta(0)) + t = input("Значение t = ") + return t +``` + +```py +>>> import Mod2 +>>> Mod2.alpha() + ****ALPHA**** + ****BETA**** + Вызов функции beta из функции alpha: 1.0 + Значение t = 123 + '123' +``` + +Аналогичный пример для второй функции: + +```py +def beta(q): + print("****BETA****") + print("Вызов функции alpha из функции beta:", alpha()) + import math + expi = q * math.pi + return math.exp(expi) +``` + +```py +>>> import Mod2 +>>> Mod2.beta(4) + ****BETA**** + ****ALPHA**** + Значение t = 5 + Вызов функции alpha из функции beta: 5 + 286751.31313665316 +``` + +__Пример 2:__ + +Отображение во внешнем модуле объектов внутреннего модуля: + +```py +# 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("t =", t) +print("expi =", expi) +``` + +```py +>>> import Mod0 + Mod1: Введите значение = 1 + Mod1: Значение perm1 = 1 + perm1 = 1 + ****ALPHA**** + Значение t = 2 + tt = 2 + ****BETA**** + qq = 535.4916555247646 + Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + import Mod0 + File "C:\Users\User\Desktop\StepanovAV\python-labs\TEMA8\Mod0.py", line 10, in + print("t =", t, " expi =", expi) + NameError: name 't' is not defined. Did you mean: 'tt'? +``` + +При закомментировании обращения к переменной __t__, всё равно будет ошибка, так как переменная __expi__ также определена в другом модуле и напрямую доступа к ней нет. + +```py +>>> import Mod0 + Mod1: Введите значение = 1 + Mod1: Значение perm1 = 1 + perm1 = 1 + ****ALPHA**** + Значение t = 2 + tt = 2 + ****BETA**** + qq = 535.4916555247646 + Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + import Mod0 + File "C:\Users\User\Desktop\StepanovAV\python-labs\TEMA8\Mod0.py", line 11, in + print("expi =", expi) + NameError: name 'expi' is not defined +``` + +__Пример 3:__ + +Изменение значений объектов внутреннего модуля во внешнем модуле: + +```py +# 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) +Mod1.perm1 *= 3 +print("perm1 * 3 =", Mod1.perm1) +``` + +Данный код будет работать, так как обращение к перменной __perm1__ происходит не напрямую, а с указанием родительского модуля - __Mod1__. + +```py +>>> import Mod0 + Mod1: Введите значение = 1 + Mod1: Значение perm1 = 1 + perm1 = 1 + ****ALPHA**** + Значение t = 2 + tt = 2 + ****BETA**** + qq = 535.4916555247646 + perm1 * 3 = 111 # +``` + +__Пример 4:__ + +Изменение значений объектов модуля из командной строки: + +```py +>>> import Mod0 + Mod1: Введите значение = 3 + Mod1: Значение perm1 = 3 + perm1 = 3 + ****ALPHA**** + Значение t = 2 + tt = 2 + ****BETA**** + qq = 535.4916555247646 +>>> perm1 *= 2 + Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + perm1 *= 2 + NameError: name 'perm1' is not defined +>>> tt *= 2 + Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + tt *= 2 + NameError: name 'tt' is not defined +>>> qq *= 2 + Traceback (most recent call last): + File "", line 1, in + qq *= 2 + NameError: name 'qq' is not defined +``` + +__Вывод:__ + +Как видно из вышеперечисленных примеров, объекты, входящие в определенный модуль, имеют локализацию именно в данном модуле и обращение к ним напрямую доступно только в рамках данного модуля. В остальных же случаях обращение к таким переменным осуществляется с явным указанием родительского модуля. + +### 4. Завершение работы со средой. + +Сохранил файлы отчета в своем рабочем каталоге и закончил сеанс работы с IDLE. diff --git a/TEMA8/task/Module1.py b/TEMA8/task/Module1.py new file mode 100644 index 0000000..3548aae --- /dev/null +++ b/TEMA8/task/Module1.py @@ -0,0 +1,7 @@ +def readList(filename): + numList = [] + with open(filename, "r") as file: + for line in file: + for num in line.strip().split(): + numList.append(float(num)) + return numList diff --git a/TEMA8/task/Module2.py b/TEMA8/task/Module2.py new file mode 100644 index 0000000..c733c15 --- /dev/null +++ b/TEMA8/task/Module2.py @@ -0,0 +1,26 @@ +import math + +def calculateCorrelation(list1, list2): + if not list1 or not list2: + print("Ошибка: Список не может быть пустым") + return None + + numerator = 0 + sum1 = 0 + sum2 = 0 + + n = min(len(list1), len(list2)) + mean1 = sum(list1[:n]) / n + mean2 = sum(list2[:n]) / n + + for i in range(n): + numerator += (list1[i] - mean1) * (list2[i] - mean2) + sum1 += (list1[i] - mean1) ** 2 + sum2 += (list2[i] - mean2) ** 2 + + denominator = math.sqrt(sum1 * sum2) + + if denominator == 0: + print("Ошибка: Деление на ноль") + return None + return numerator / denominator diff --git a/TEMA8/task/Module3.py b/TEMA8/task/Module3.py new file mode 100644 index 0000000..51febf4 --- /dev/null +++ b/TEMA8/task/Module3.py @@ -0,0 +1,22 @@ +import os, Module1, Module2 + +for i in range(1, 3): + while True: + filename = os.path.abspath(input(f"Введите имя {i}-го файла: ")) + + if not os.path.isfile(filename): + print("Ошибка: Введено неверное имя файла") + continue + + newList = Module1.readList(filename) + + if not newList: + print("Ошибка: В данном файле содержится пустой список значений") + continue + + globals() [f"list{i}"] = newList + break + +correlation = Module2.calculateCorrelation(list1, list2) +if correlation != None: + print(f"Коэффициент корреляции равен: {correlation:.3f}") diff --git a/TEMA8/task/file1.txt b/TEMA8/task/file1.txt new file mode 100644 index 0000000..7ab7966 --- /dev/null +++ b/TEMA8/task/file1.txt @@ -0,0 +1,4 @@ +1 2 +3 +4 +7 5 \ No newline at end of file diff --git a/TEMA8/task/file2.txt b/TEMA8/task/file2.txt new file mode 100644 index 0000000..92e475a --- /dev/null +++ b/TEMA8/task/file2.txt @@ -0,0 +1 @@ +6 7 8 9 10 \ No newline at end of file diff --git a/TEMA8/task/task.md b/TEMA8/task/task.md new file mode 100644 index 0000000..f951bb4 --- /dev/null +++ b/TEMA8/task/task.md @@ -0,0 +1,91 @@ +# Общее контрольное задание по теме 8 + +Степанов Артём, А-02-23 + +## Задание + +Разработайте программу, состоящую из трех модулей: +* Модуль 1 содержит функцию считывания числового списка из текстового файла с заданным именем (аргумент функции – имя файла). Элементы в файле могут располагаться по несколько на строке с разделением пробелом. Числа элементов в строках могут быть разными. Полученный список должен возвращаться в вызывающую программу. +* Модуль 2 содержит функцию расчета коэффициента корреляции по двум числовым спискам (аргументы функции – имена двух списков). Числа элементов в списках могут различаться. Значение коэффициента должно возвращаться в вызывающую программу. +* Модуль 3 запрашивает у пользователя и вводит имена двух файлов с исходными данными, дважды вызывает функцию из модуля 1 и считывает два списка из двух текстовых файлов. Затем вызывает функцию расчета коэффициента корреляции с помощью функции из модуля 2 и отображает рассчитанное значение на экране с округлением до трех цифр после точки. + +Подготовьте два текстовых файла с числовыми данными и проверьте по ним работу программы. + + + +## Решение + +```py +>>> # Содержимое Module1 +>>> + def readList(filename): + numList = [] + with open(filename, "r") as file: + for line in file: + for num in line.strip().split(): + numList.append(float(num)) + return numList +>>> +>>> # Содержимое Module1 +>>> + import math + + def calculateCorrelation(list1, list2): + if not list1 or not list2: + print("Ошибка: Список не может быть пустым") + return None + + numerator = 0 + sum1 = 0 + sum2 = 0 + + n = min(len(list1), len(list2)) + mean1 = sum(list1[:n]) / n + mean2 = sum(list2[:n]) / n + + for i in range(n): + numerator += (list1[i] - mean1) * (list2[i] - mean2) + sum1 += (list1[i] - mean1) ** 2 + sum2 += (list2[i] - mean2) ** 2 + + denominator = math.sqrt(sum1 * sum2) + + if denominator == 0: + print("Ошибка: Деление на ноль") + return None + return numerator / denominator +>>> +>>> # Содержимое Module1 +>>> + import os, Module1, Module2 + + for i in range(1, 3): + while True: + filename = os.path.abspath(input(f"Введите имя {i}-го файла: ")) + + if not os.path.isfile(filename): + print("Ошибка: Введено неверное имя файла") + continue + + newList = Module1.readList(filename) + + if not newList: + print("Ошибка: В данном файле содержится пустой список значений") + continue + + globals() [f"list{i}"] = newList + break + + correlation = Module2.calculateCorrelation(list1, list2) + if correlation != None: + print(f"Коэффициент корреляции равен: {correlation:.3f}") +>>> +>>> # Результат работы программы +>>> +>>> import os +>>> os.chdir("C:\\Users\\User\\Desktop\\StepanovAV\\python-labs\\TEMA8\\task") +>>> import Module3 + Введите имя 1-го файла: file1.txt + Введите имя 2-го файла: file2.txt + Коэффициент корреляции равен: 0.962 +``` \ No newline at end of file