14 KiB
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.
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:
>>> 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.
>>> 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:
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:
>>> 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
>>> 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:
>>> 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().
>>> 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:
>>> Class3.__bases__
(<class '__main__.Class2'>,)
>>> Class2.__bases__
(<class '__main__.Class1'>,)
>>> Class1.__bases__
(<class 'object'>,)
Для получения полной цепочки наследований нужно использовать атрибут mro:
>>> 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:
>>> 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:
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:
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:
>>> 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
9. Завершение работы со средой.
Сохранил файлы отчета в своем рабочем каталоге и закончил сеанс работы с IDLE.