# Отчет по теме 9. Создание пользовательских классов и объектов  

***Цель работы: Изучение средств объектно-ориентированного программирования в среде Python.***  

Терехов Фёдор Валерьевич, А-01-23  

>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 (данных) и методов (функций), которые могут использоваться при работе с экземплярами класса.

## 1. Создание классов и их наследников.  

### 1.1. Создание автономного класса.  

```python
class Class1:               #Объявление класса
	def zad_zn(self,znach): #Метод 1 класса1 – задание значения data
		self.data=znach # self - ссылка на экземпляр класса
	def otobrazh(self):     # Метод 2 класса1
		print(self.data)#Отображение данных экземпляра класса

z1=Class1()   #Создаём 1-й экземпляр класса
z2=Class1()   #Создаём 2-й экземпляр класса

z1.zad_zn('экз.класса 1')  #Обращение к методу класса у 1-го экз.
z2.zad_zn(-632.453)         #Обращение к методу класса у 2-го экз.

z1.otobrazh()      # Обращение ко второму методу класса
z2.otobrazh()

z1.data='Новое значение атрибута у экз.1'
z1.otobrazh()
```

Ответ программы:  
```shell
экз.класса 1
-632.453
Новое значение атрибута у экз.1
```

### 1.2. Создание класса-наследника.  

```python
class Class1:               #Объявление класса
	def zad_zn(self,znach): #Метод 1 класса1 – задание значения data
		self.data=znach # self - ссылка на экземпляр класса
	def otobrazh(self):     # Метод 2 класса1
		print(self.data)#Отображение данных экземпляра класса

z1=Class1()   #Создаём 1-й экземпляр класса
z2=Class1()   #Создаём 2-й экземпляр класса

z1.zad_zn('экз.класса 1')  #Обращение к методу класса у 1-го экз.
z2.zad_zn(-632.453)         #Обращение к методу класса у 2-го экз.

z1.data='Новое значение атрибута у экз.1'
class Class2(Class1):  #Class2 - наследник класса Class1
	def otobrazh(self):     # Метод  класса Class2 – переопределяет метод родителя
		print('значение=',self.data)#Отображение данных экземпляра

z3=Class2()
print(dir(z3))
z3.zad_zn('Совсем новое')
z3.otobrazh()
z1.otobrazh()
del z1,z2,z3
print('После удаления:',dir())
```

Ответ программы:  
```shell
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_zn']
значение= Совсем новое
Новое значение атрибута у экз.1
После удаления: ['Class1', 'Class2', '__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
```

*z1 и z3 - независимые объекты, изменение одного не влияет на другой*  

## 2. Использование классов, содержащихся в модулях.  

Mod3.py:  
```python
class Class1:               #Объявление класса Class1 в модуле
	def zad_zn(self,znach): # 1 Метод класса
		self.data=znach # self - ссылка на экземпляр класса Class1
	def otobrazh(self):     # 2 Метод класса
		print(self.data)#Отображение данных экземпляра
class Class2(Class1):  #Class2 - наследник класса Class1
	def otobrazh(self):     # Метод  класса Class2
		print('значение=',self.data)#Отображение данных экземпляра
def otobrazh(objekt):  #Объявление самостоятельной функции
    print('значение объекта=',objekt)
```

Основная программа:  
```python
from Mod3 import Class1 #Частичный импорт содержимого модуля
z4=Class1()
z4.otobrazh()
```

Ответ программы:  
```shell
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/fedorterekhov/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/Учёба/3 курс/POAS_labs/python-labs/TEMA9/task2.py", line 1, in <module>
    from Mod3 import Class1 #Частичный импорт содержимого модуля
ImportError: cannot import name 'Class1' from 'Mod3' (/Users/fedorterekhov/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/Учёба/3 курс/POAS_labs/python-labs/TEMA9/Mod3.py)
```

***Сообщение об ошибке AttributeError: 'Class1' object has no attribute 'data' указывает на то, что объект класса Class1 не имеет атрибута data.***  

```python
from Mod3 import Class1
z4=Class1()
z4.data='значение данного data у экз.4'
z4.otobrazh()
```

Ответ программы:  
```shell
значение данного data у экз.4
```

```python
from Mod3 import Class1
z4=Class1()
z4.data='значение данного data у экз.4'
z4.otobrazh()
del z4
import Mod3  #Полный импорт содержимого модуля

z4=Mod3.Class2()
z4.zad_zn('Класс из модуля')
z4.otobrazh()
Mod3.otobrazh('Объект')
```

Ответ программы:  
```shell
значение данного data у экз.4
значение= Класс из модуля
значение объекта= Объект
```

*Результаты вывода будут отличаться из-за того, что в первом случае был вызван метод otobrazh() для экземпляра z4, а во втором случае - для модуля Mod3. Также во втором случае z4 явлется экземпляром класса Class2, а в первом Class1.*  


## 3. Использование специальных методов.  

>Имена специальных методов предваряются одним или двумя подчерками и имеют вид: __ <имя специального метода>__  

```python
from Mod3 import Class2 #Частичный импорт содержимого модуля Mod3
class Class3(Class2):  #Наследник класса Class2, а через него – и класса Class1
    def __init__(self,znach): #Конструктор-вызывается при создании нового экземпляра класса
        self.data=znach
    def __add__(self,drug_zn):  #Вызывается, когда экземпляр участвует в операции «+»
        return Class3(self.data+drug_zn)
    def zad_dr_zn(self,povtor):  #А это - обычный метод
	    self.data*=povtor
print(dir(Class3))
```

Ответ программы:  
```shell
['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
```

>Метод __add__ - это один из методов, осуществляющих так называемую «перегрузку» операторов.  

Проверка работы методов:  
```python
from Mod3 import Class2 #Частичный импорт содержимого модуля Mod3
class Class3(Class2):  #Наследник класса Class2, а через него – и класса Class1
    def __init__(self,znach): #Конструктор-вызывается при создании нового экземпляра класса
        self.data=znach
    def __add__(self,drug_zn):  #Вызывается, когда экземпляр участвует в операции «+»
        return Class3(self.data+drug_zn)
    def zad_dr_zn(self,povtor):  #А это - обычный метод
	    self.data*=povtor

z5=Class3('abc') #При создании экземпляра срабатывает конструктор
z5.otobrazh()
z6=z5+'def'
z6.otobrazh()
z6.zad_dr_zn(3)
z6.otobrazh()
```

Ответ программы:  
```shell
значение= abc
значение= abcdef
значение= abcdefabcdefabcdef
```

## 4. Присоединение атрибутов к классу.  

```python
from Mod3 import Class2 #Частичный импорт содержимого модуля Mod3
class Class3(Class2):  #Наследник класса Class2, а через него – и класса Class1
    def __init__(self,znach): #Конструктор-вызывается при создании нового экземпляра класса
        self.data=znach
    def __add__(self,drug_zn):  #Вызывается, когда экземпляр участвует в операции «+»
        return Class3(self.data+drug_zn)
    def zad_dr_zn(self,povtor):  #А это - обычный метод
	    self.data*=povtor

print("Список атрибутов класса Class3:",dir(Class3))
Class3.fio='Иванов И.И.'
print("\nСписок атрибутов класса Class3 после добавления атрибута:",dir(Class3))
z7=Class3(123)
print("\nСписок атрибутов экземпляра z7:",dir(z7))
print("\nСравнение списков атрибутов экземпляра z7 и класса Class3:",dir(z7)==dir(Class3))
print("\nЗначение атрибута fio экземпляра z7:",z7.fio)
print("\nСравнение значения атрибута fio экземпляра z7 и класса Class3:",z7.fio==Class3.fio)
z7.rozden='1987'
print("\nСписок атрибутов экземпляра z7 после добавления атрибута",dir(z7))
print("\nСравнение списков атрибутов экземпляра z7 и класса Class3 после добавления атрибута",dir(Class3))
```

Ответ программы:  
```shell
Список атрибутов класса Class3: ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']

Список атрибутов класса Class3 после добавления атрибута: ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'fio', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']

Список атрибутов экземпляра z7: ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'data', 'fio', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']

Сравнение списков атрибутов экземпляра z7 и класса Class3: False

Значение атрибута fio экземпляра z7: Иванов И.И.

Сравнение значения атрибута fio экземпляра z7 и класса Class3: True

Список атрибутов экземпляра z7 после добавления атрибута ['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'data', 'fio', 'otobrazh', 'rozden', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']

Сравнение списков атрибутов экземпляра z7 и класса Class3 после добавления атрибута False
```


* *После первой проверки выяснилось, что список атрибутов экземпляра не совпадает с атрибутами класса, так как у экземпляра z7 есть атрибут data.*  
* *Значение атрибута fio у экземпляра z7 совпадает со значением атрибута класса.*  
* *Атрибут rozden не появился у Class3, так как z7.rozden='1987' создает атрибут только у экземпляра z7, класс Class3 не меняется.  

## 5. Выявление родительских классов.  

```python
from Mod3 import Class2 #Частичный импорт содержимого модуля Mod3
class Class3(Class2):  #Наследник класса Class2, а через него – и класса Class1
    def __init__(self,znach): #Конструктор-вызывается при создании нового экземпляра класса
        self.data=znach
    def __add__(self,drug_zn):  #Вызывается, когда экземпляр участвует в операции «+»
        return Class3(self.data+drug_zn)
    def zad_dr_zn(self,povtor):  #А это - обычный метод
	    self.data*=povtor

print("Родительский класс Class3:", Class3.__bases__)
print("\nРодительский класс Class2:", Class2.__bases__)
print("\nЦепочка наследования Class3:", Class3.__mro__)
print("\nЦепочка наследования для встроенного класса ошибок «деление на ноль»:", ZeroDivisionError.__mro__)
```

Ответ программы:  
```shell
Родительский класс Class3: (<class 'Mod3.Class2'>,)

Родительский класс Class2: (<class 'Mod3.Class1'>,)

Цепочка наследования Class3: (<class '__main__.Class3'>, <class 'Mod3.Class2'>, <class 'Mod3.Class1'>, <class 'object'>)

Цепочка наследования для встроенного класса ошибок «деление на ноль»: (<class 'ZeroDivisionError'>, <class 'ArithmeticError'>, <class 'Exception'>, <class 'BaseException'>, <class 'object'>)
```

## 6. Создание свойства класса.  

>Свойство (property) класса – это особый атрибут класса, с которым можно производить операции чтения или задания его значения, а также удаление значения этого атрибута.  

```python
class Class4:
	def __init__(sam,znach):
		sam.__prm=znach
	def chten(sam):
		return sam.__prm
	def zapis(sam,znch):
		sam.__prm=znch
	def stiran(sam):
		del sam.__prm
	svojstvo=property(chten,zapis,stiran)

exempl=Class4(12)
print(exempl.svojstvo)
exempl.svojstvo=45
print(exempl.svojstvo)
del exempl.svojstvo
#print(exempl.svojstvo)
```

Ответ программы:  
```shell
12
45
```

Если добавить в конце "print(exempl.svojstvo)":  
```python
class Class4:
	def __init__(sam,znach):
		sam.__prm=znach
	def chten(sam):
		return sam.__prm
	def zapis(sam,znch):
		sam.__prm=znch
	def stiran(sam):
		del sam.__prm
	svojstvo=property(chten,zapis,stiran)

exempl=Class4(12)
print(exempl.svojstvo)
exempl.svojstvo=45
print(exempl.svojstvo)
del exempl.svojstvo
print(exempl.svojstvo)
```

Ответ программы:  
```shell
12
45
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/fedorterekhov/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/Учёба/3 курс/POAS_labs/python-labs/TEMA9/task5.py", line 17, in <module>
    print(exempl.svojstvo)
  File "/Users/fedorterekhov/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/Учёба/3 курс/POAS_labs/python-labs/TEMA9/task5.py", line 5, in chten
    return sam.__prm
AttributeError: 'Class4' object has no attribute '_Class4__prm'
```

*del exempl.svojstvo вызывает метод stiran(), stiran() выполняет del sam.__prm. После этого атрибут __prm удален из объекта. При попытке print(exempl.svojstvo) снова вызывается chten(). chten() пытается вернуть sam.__prm, но его уже нет.*  


## 7. Пример представления в виде класса модели системы автоматического регулирования (САР).  

>Пример представления в виде класса модели системы автоматического регулирования (САР), состоящей из последовательного соединения усилителя и двух инерционных звеньев, охваченных отрицательной обратной связью с усилителем.  

Модуль SAU:  
```python
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] #Обр.связь с усилителем 2
        y1=self.param[0]*y0  #Усилитель1
        y2=inerz(y1,self.param[1],self.ypr[0]) #Инерционное звено1
        y3=inerz(y2,self.param[2],self.ypr[1]) #Инерционное звено2
        self.ypr[0]=y2
        self.ypr[1]=y3

    def otobraz(self):
        print('y=',self.ypr[1])


```

***Параметры prm=[2.5,4,1.3,0.8]***

Основная программа mainSAU:  
```python
###main_SAU
from SAU import SAU
import pylab

prm=[2.5,4,1.3,0.8] #Параметры модели: коэф.усиления, 2 пост.времени, обратная связь
xx=[0]+[1]*20 #Входной сигнал – «ступенька»
SAUe=SAU(prm)   # Создаём экземпляр класса
yt=[]
for xt in xx:   # Прохождение входного сигнала
    SAUe.zdn_zn(xt)
    SAUe.model()
    SAUe.otobraz()
    yt.append(SAUe.ypr[1])
pylab.plot(yt)
pylab.show()
```

Ответ программы:  
```shell
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
```

![График САУ1](images/SAU1.png)  

***Параметры prm=[5,1,1.5,0.4]***  

Ответ программы:  
```shell
y= 0.0
y= 1.0
y= 1.7
y= 1.89
y= 1.813
y= 1.7021000000000002
y= 1.64757
y= 1.6426689999999997
y= 1.6555972999999997
y= 1.6661174099999996
y= 1.6696029969999997
y= 1.6688868749
y= 1.6673399133300002
y= 1.666471876861
y= 1.6663283398036999
y= 1.66648827480429
y= 1.6666432904218929
y= 1.666703820854038
y= 1.6666996874712587
y= 1.6666786349736697
y= 1.6666651382401914
```

![График САУ2](images/SAU2.png)  

***Параметры prm=[10,0.1,0.1,10]***  

Ответ программы:  
```shell
y= 0.0
y= 8.264462809917354
y= -673.2463629533501
y= 55525.98301723731
y= -4578814.754542403
y= 377581480.12265354
y= -31136391973.95935
y= 2567591252361.0435
y= -211730532063351.34
y= 1.7459873399478246e+16
y= -1.439788471483156e+18
y= 1.1872885874864076e+20
y= -9.79070341161542e+21
y= 8.073679331590074e+23
y= -6.657774749055506e+25
y= 5.490181463577067e+27
y= -4.5273524021342546e+29
y= 3.73337746832074e+31
y= -3.07864422358515e+33
y= 2.538733448690739e+35
y= -2.0935083937680952e+37
```

![График САУ3](images/SAU3.png)  
