# 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 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: (,) Родительский класс Class2: (,) Цепочка наследования Class3: (, , , ) Цепочка наследования для встроенного класса ошибок «деление на ноль»: (, , , , ) ``` ## 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 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)