# Отчет по теме 9

Степанов Артём, А-02-23

## Создание пользовательских классов и объектов

### 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 классов и их наследников.

Класс в Python, как и в других языках программирования, - это элемент ПО, описывающий абстрактный тип данных и его частичную или полную реализацию.  Классы – это основные инструменты объектно-ориентированного программирования (ООП) в языке Python. Они представляют собой шаблоны, образцы, по которым может быть создано множество объектов-экземпляров класса. У каждого класса есть уникальное имя и некоторый набор специфических для него атрибутов: полей и методов, которые могут использоваться при работе с экземплярами класса.

#### 2.1. Создание автономного класса.

Классы могут быть автономными, т.е. независящими от других классов:

```py
>>> class Class1: # Объявление класса
...     def zad_zn(self, znach): # Метод класса для задания значения поля data
...         self.data = znach
...     def otobrazh(self): # Метод класса для отображения значения поля data
...         print(self.data)
...        
>>> z1 = Class1() # Создание 1-го экземпляра класса
>>> z2 = Class1() # Создание 2-го экземпляра класса
>>> z1.zad_zn("Экземпляр класса 1")
>>> z2.zad_zn(-632.453)
>>> z1.otobrazh()
    Экземпляр класса 1
>>> z2.otobrazh()
    -632.453
>>> z1.data = "Новое значение атрибута у экземпляра 1"
>>> z1.otobrazh()
    Новое значение атрибута у экземпляра 1
```

#### 2.2. Создание класса-наследника.

Также классы могут наследоваться от других классов, т.е. иметь такие же поля данных как и класс-родитель и имплементировать его методы, которые можно переопределять.

```py
>>> class Class2(Class1): # Объявление класса-наследника другого класса
...     def otobrazh(self): # Переопределение метода класса-родителя
...         print("Значение =", self.data)
...        
>>> z3 = Class2()
>>> dir(z3)
    ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_zn']
>>> z3.zad_zn("Совсем новое")
>>> z3.otobrazh() # Сработал переопределенный метод otobrazh класса Class2
    Значение = Совсем новое 
>>> z1.otobrazh() # Значение поля data класса Class1 не изменилось
    Новое значение атрибута у экземпляра 1
>>> del z1, z2, z3
```

### 3. Использование классов, содержащихся в модулях.

Классы могут быть описаны в модулях, которые потом должны быть подключены к основной программе, чтобы реализовать объекты соответствующего класса. Так, например, в модуле __"Mod3.py"__ описано обявление класса Class1:

```py
class Class1:
    def zad_zn(self, znach):
        self.data = znach
    def otobrazh(self):
        print(self.data)

class Class2(Class1):
    def otobrazh(self):
        print("Значение =", self.data)

def otobrazh(obj):
    print("Значение объекта =", obj)
```

Пример частичного импорта модуля и последующего создания объекта класса Class1:

```py
>>> from Mod3 import Class1
>>> z4 = Class1()
>>> z4.otobrazh() # Поле data класса не было инициализировано, поэтому его еще нет в классе
    Traceback (most recent call last):
      File "<pyshell#34>", line 1, in <module>
        z4.otobrazh()
      File "C:\Users\User\Desktop\StepanovAV\python-labs\TEMA9\Mod3.py", line 5, in otobrazh
        print(self.data)
    AttributeError: 'Class1' object has no attribute 'data'
>>> z4.data = "Значение поля data у экземпляра 4" # Прямая инициализация поля data
>>> z4.otobrazh() # Использован метод для отображения значения поля, описанный в Class1
    Значение поля data у экземпляра 4
```



```py
>>> del z4
>>> import Mod3
>>> z4 = Mod3.Class2()
>>> z4.zad_zn("Класс из модуля")
>>> z4.otobrazh() # Использован метод для отображения значения поля, описанный в  Class2
    Значение = Класс из модуля
>>> Mod3.otobrazh("Объект") # Использована функция otobrazh
    Значение объекта = Объект
```

### 4. Использование специальных методов.

Имена специальных методов предваряются одним или двумя подчерками и имеют вид: 
	__<имя специального метода>__.
Пример класса, содержащего два специальных метода:

```py
>>> class Class3(Class2):
...     def __init__(self, znach): # Специальный метод-конструктор
...         self.data = znach
...     def __add__(self, another_zn): # Специальный метод для сложения
...         return Class3(self.data + another_zn)
...     def zad_another_zn(self, povtor): # Обычный пользовательский метод
...         self.data *= povtor
...        
>>> z5 = Class3("abc")
>>> z5.otobrazh()
    Значение = abc
>>> z6 = z5 + "def"
>>> z6.otobrazh()
    Значение = abcdef
>>> z6.zad_another_zn(3)
>>> z6.otobrazh()
    Значение = abcdefabcdefabcdef
```

### 5. Присоединение атрибутов к классу.

Каждый класс обладает определенными атрибутами, список которыхможно получить с помощью ранее изученной команды __dir()__.

```py
>>> dir(Class3)
    ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_another_zn', 'zad_zn']
>>> Class3.fio = "Иванов И.И."
>>> z7 = Class3(123)
>>> dir(z7) # Отображение списка атрибутов объекта класса после добавления в него поля fio
    ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'data', 'fio', 'otobrazh', 'zad_another_zn', 'zad_zn']
>>> dir(z7) == dir(Class3)
    False
>>> z7.fio
    'Иванов И.И.'
>>> Class3.fio
    'Иванов И.И.'
>>> z7.rozden = "1987"
>>> "rozden" in dir(z7) # Проверка того, что поле rozden появилось в объекте класса
    True
>>> "rozden" in dir(Class3) # Проверка того, что поле rozden не появилось в самом классе
    False
```

### 6. Выявление родительских классов.

Чтобы узнать наследуется ли класс от какого-либо другого класса можно рассмотреть атрибут __bases__, который отображает соответствующий родительский класс:

```py
>>> Class3.__bases__
    (<class '__main__.Class2'>,)
>>> Class2.__bases__
    (<class '__main__.Class1'>,)
>>> Class1.__bases__
    (<class 'object'>,)
```

Для получения полной цепочки наследований нужно использовать атрибут __mro__:

```py
>>> Class3.__mro__
    (<class '__main__.Class3'>, <class '__main__.Class2'>, <class '__main__.Class1'>, <class 'object'>)
>>> ZeroDivisionError.__mro__
    (<class 'ZeroDivisionError'>, <class 'ArithmeticError'>, <class 'Exception'>, <class 'BaseException'>, <class 'object'>)
```

### 7. Создание свойств класса.

Свойство (property) класса – это особый атрибут класса, с которым можно производить операции чтения или задания его значения, а также удаление значения этого атрибута.
Пример класса с определенным в нём свойством:

```py
>>> class Class4:
...     def __init__ (self, znach):
...         self.__prm = znach
...     def chten(self):
...         return self.__prm
...     def zapis(self, znch):
...         self.__prm = znch
...     def stiran(self):
...         del self.__prm
...     svojstvo = property(chten, zapis, stiran)
...     
>>> example = Class4(12)
>>> example.svojstvo
    12
>>> example.svojstvo = 45
>>> print(example.svojstvo)
    45
>>> del example.svojstvo
>>> example.svojstvo # Отображения отсутсвующего в объекте класса свойства вызывает ошибку
    Traceback (most recent call last):
      File "<pyshell#104>", line 1, in <module>
        example.svojstvo
      File "<pyshell#97>", line 5, in chten
        return self.__prm
    AttributeError: 'Class4' object has no attribute '_Class4__prm'
```

### 8. Представление некоторой модели в виде класса.

Различные модели можно представлять в виде отдельных классов. Пример создания класса для модели, состоящей из последовательного соединения усилителя и двух инерционных звеньев, охваченных отрицательной обратной связью с усилителем, представлен ниже.

Содержимое модуля __SAU.py__ с классом __SAU__:

```py
class SAU:
    def __init__ (self, zn_param):
        self.param = zn_param
        self.ypr = [0, 0]

    def zdn_zn(self, upr):
        self.x = upr

    def model(self):
        def inerz(x, T, yy):
            return (x + T * yy) / (T + 1)

        y0 = self.x - self.ypr[1] * self.param[3] # Обратная связь с усилителем 2
        y1 = self.param[0] * y0 # Усилитель 1
        y2 = inerz(y1, self.param[1], self.ypr[0]) # Инерционное звено 1
        y3 = inerz(y2, self.param[2], self.ypr[1]) # Инерционное звено 2
        self.ypr[0] = y2
        self.ypr[1] = y3

    def otobrazh(self):
        print("y =", self.ypr[1])
```

Содержимое модуля-программы __main_SAU.py__ с тестированием класса:

```py
from SAU import *
prm = [2.5, 4, 1.3, 0.8] # Параметры модели: K1, T1, T2, K2
xx = [0] + [1] * 20 # Входной сигнал – «ступенька»
SAUe = SAU(prm)
yt = []

for xt in xx:
    SAUe.zdn_zn(xt)
    SAUe.model()
    SAUe.otobrazh()
    yt.append(SAUe.ypr[1])

import pylab
pylab.plot(yt)
pylab.title("График выходного сигнала")
pylab.xlabel("Время - t")
pylab.ylabel("Выходной сигнал - y(t)")
pylab.grid(True)
pylab.show()
```

Результат выполнения программы и построенный график:

```py
>>> import main_SAU
    y = 0.0
    y = 0.2173913043478261
    y = 0.4763705103969754
    y = 0.686594887811293
    y = 0.8199324616478645
    y = 0.8837201137353929
    y = 0.8994188484874774
    y = 0.8892777072047301
    y = 0.870097963179993
    y = 0.8518346102696789
    y = 0.8387499784485772
    y = 0.8314204114211459
    y = 0.8286051955249649
    y = 0.8285656555914835
    y = 0.8297915186846528
    y = 0.8312697736438287
    y = 0.8324765218921963
    y = 0.8332456979978418
    y = 0.8336163607592184
    y = 0.8337101315489143
    y = 0.833654237067147
```

![Скриншот построенного графика](pictures/figure1.png)

### 9. Завершение работы со средой.

Сохранил файлы отчета в своем рабочем каталоге и закончил сеанс работы с IDLE.