форкнуто от main/python-labs
Вы не можете выбрать более 25 тем
Темы должны начинаться с буквы или цифры, могут содержать дефисы(-) и должны содержать не более 35 символов.
459 строки
17 KiB
Markdown
459 строки
17 KiB
Markdown
# Отчет по теме 8. Модули и структурирование программы
|
|
|
|
***Цель работы: Изучение способов разработки программ, состоящих из нескольких частей – модулей, и обеспечения взаимодействия этих частей при выполнении программы.***
|
|
|
|
Терехов Фёдор Валерьевич, А-01-23
|
|
|
|
|
|
## 1. 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.*
|
|
|
|
### 1.1. Запуск модуля на выполнение путем его импорта.
|
|
|
|
Файл Mod1.py:
|
|
```python
|
|
perm1=input('Mod1:Введите значение = ')
|
|
print('Mod1:Значение perm1=',perm1)
|
|
```
|
|
|
|
Класс и атрибуты объекта Mod1:
|
|
```shell
|
|
<class 'module'>
|
|
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1']
|
|
```
|
|
|
|
```python
|
|
print('perm1=',Mod1.perm1)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Значение perm1= 3
|
|
perm1= 3
|
|
```
|
|
|
|
### 1.2. Атрибут sys.modules.
|
|
|
|
>Импортированные модули заносятся в словарь – значение атрибута sys.modules. Их можно увидеть по инструкции.
|
|
|
|
```python
|
|
print("До удаления модуля Mod1:",sorted(sys.modules.keys()))
|
|
sys.modules.pop('Mod1')
|
|
print("После удаления модуля Mod1:",sorted(sys.modules.keys()))
|
|
import Mod1
|
|
print("После восстановления модуля Mod1:",sorted(sys.modules.keys()))
|
|
sys.modules.pop('Mod1')
|
|
print("После повторного удаления модуля Mod1:",sorted(sys.modules.keys()))
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
До удаления модуля Mod1: ['Mod1', 'Mod2', '__main__', '_abc', '_bootlocale', '_codecs', '_collections_abc', '_frozen_importlib', '_frozen_importlib_external', '_imp', '_io', '_locale', '_signal', '_sitebuiltins', '_stat', '_thread', '_warnings', '_weakref', 'abc', 'builtins', 'codecs', 'encodings', 'encodings.aliases', 'encodings.cp437', 'encodings.latin_1', 'encodings.utf_8', 'genericpath', 'io', 'marshal', 'math', 'os', 'os.path', 'posix', 'posixpath', 'site', 'stat', 'sys', 'time', 'zipimport']
|
|
После удаления модуля Mod1: ['Mod2', '__main__', '_abc', '_bootlocale', '_codecs', '_collections_abc', '_frozen_importlib', '_frozen_importlib_external', '_imp', '_io', '_locale', '_signal', '_sitebuiltins', '_stat', '_thread', '_warnings', '_weakref', 'abc', 'builtins', 'codecs', 'encodings', 'encodings.aliases', 'encodings.cp437', 'encodings.latin_1', 'encodings.utf_8', 'genericpath', 'io', 'marshal', 'math', 'os', 'os.path', 'posix', 'posixpath', 'site', 'stat', 'sys', 'time', 'zipimport']
|
|
Mod1:Введите значение = 3
|
|
Mod1:Значение perm1= 3
|
|
После восстановления модуля Mod1: ['Mod1', 'Mod2', '__main__', '_abc', '_bootlocale', '_codecs', '_collections_abc', '_frozen_importlib', '_frozen_importlib_external', '_imp', '_io', '_locale', '_signal', '_sitebuiltins', '_stat', '_thread', '_warnings', '_weakref', 'abc', 'builtins', 'codecs', 'encodings', 'encodings.aliases', 'encodings.cp437', 'encodings.latin_1', 'encodings.utf_8', 'genericpath', 'io', 'marshal', 'math', 'os', 'os.path', 'posix', 'posixpath', 'site', 'stat', 'sys', 'time', 'zipimport']
|
|
После повторного удаления модуля Mod1: ['Mod2', '__main__', '_abc', '_bootlocale', '_codecs', '_collections_abc', '_frozen_importlib', '_frozen_importlib_external', '_imp', '_io', '_locale', '_signal', '_sitebuiltins', '_stat', '_thread', '_warnings', '_weakref', 'abc', 'builtins', 'codecs', 'encodings', 'encodings.aliases', 'encodings.cp437', 'encodings.latin_1', 'encodings.utf_8', 'genericpath', 'io', 'marshal', 'math', 'os', 'os.path', 'posix', 'posixpath', 'site', 'stat', 'sys', 'time', 'zipimport']
|
|
```
|
|
|
|
### 1.3. Запуск модуля на выполнение с помощью функции exec().
|
|
|
|
>Запуск модуля на выполнение может быть произведен с использованием ранее изученной функции exec. При этом модуль не требуется импортировать. Функция exec действует так, как будто на месте обращения к ней в программу вставлен код из объекта-аргумента функции.
|
|
**Внимание: объект-модуль при этом не создается! Созданные при выполнении модуля объекты становятся объектами главной программы!**
|
|
|
|
```python
|
|
import Mod1
|
|
import os
|
|
|
|
exec(open(os.getcwd() + '/TEMA8/Mod1.py').read())
|
|
exec(open(os.getcwd() + '/TEMA8/Mod1.py').read())
|
|
exec(open(os.getcwd() + '/TEMA8/Mod1.py').read())
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
Mod1:Введите значение = 2
|
|
Mod1:Значение perm1= 2
|
|
Mod1:Введите значение = 3
|
|
Mod1:Значение perm1= 3
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
```
|
|
|
|
### 1.4. Использование инструкции from … import ….
|
|
|
|
>В одном модуле может содержаться несколько программных единиц (например, функций или пользовательских объектов). Тогда можно осуществлять импорт модуля не целиком, а только часть содержащихся в нем объектов.
|
|
|
|
```python
|
|
from Mod1 import perm1
|
|
print('perm1=',perm1)
|
|
print(dir())
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
perm1= 1
|
|
['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'perm1']
|
|
```
|
|
|
|
* *Объект Mod1 не появился в памяти. При использовании from Mod1 import perm1 импортируется только функция perm1, но не сам модуль.*
|
|
* *Модуль выполнился полностью. При импорте любого объекта из модуля весь модуль выполняется один раз.*
|
|
* *Объект perm1 ссылается на функцию perm1 из модуля Mod1. После выполнения from Mod1 import perm1 мы можем напрямую вызывать perm1() без указания имени модуля.*
|
|
|
|
```python
|
|
from Mod2 import beta
|
|
g=beta(2)
|
|
print(g)
|
|
print(dir())
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
****BETA****
|
|
535.4916555247646
|
|
['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'beta', 'g', 'perm1']
|
|
```
|
|
|
|
*Объект Mod2 не появился в памяти. При использовании from Mod2 import beta импортируется только функция beta, но не сам модуль.*
|
|
|
|
```python
|
|
alpha()
|
|
```
|
|
|
|
```shell
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "/Users/fedorterekhov/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/Учёба/3 курс/POAS_labs/python-labs/TEMA8/task1.4.py", line 9, in <module>
|
|
alpha()
|
|
NameError: name 'alpha' is not defined
|
|
```
|
|
|
|
*Функция alpha не была импортированна из Mod2, код выдаёт ошибку.*
|
|
|
|
```python
|
|
from Mod2 import alpha as al
|
|
print(dir())
|
|
```
|
|
|
|
```shell
|
|
['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'al', 'beta', 'g', 'perm1']
|
|
```
|
|
|
|
*Из Mod2 была импортирована функция alpha как al, поэтому в памяти есть объект с названием al, но он выполняет действия функции alpha.*
|
|
|
|
```python
|
|
del al,beta
|
|
print("После первого удаления:", dir())
|
|
from Mod2 import alpha as al, beta as bt
|
|
print("После добавления al и bt:", dir())
|
|
del al,bt
|
|
print("После второго удаления:", dir())
|
|
from Mod2 import *
|
|
tt=alpha() #На запрос введите значение 0.12
|
|
uu=beta(float(tt))
|
|
print(uu)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
После первого удаления: ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'g', 'perm1']
|
|
После добавления al и bt: ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'al', 'bt', 'g', 'perm1']
|
|
После второго удаления: ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'g', 'perm1']
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=0.12
|
|
****BETA****
|
|
1.4578913609506803
|
|
```
|
|
|
|
## 2. Создание многомодульных программ.
|
|
|
|
### 2.1. Пример простой многомодульной программы.
|
|
|
|
Mod0:
|
|
```python
|
|
#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)
|
|
```
|
|
|
|
```python
|
|
import Mod0
|
|
print("Mod0.qq:", Mod0.qq)
|
|
print("Mod0.tt:", Mod0.tt)
|
|
print("Mod0.Mod1.perm1:", Mod0.Mod1.perm1)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
perm1= 1
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
tt= 1
|
|
****BETA****
|
|
qq= 23.140692632779267
|
|
Mod0.qq: 23.140692632779267
|
|
Mod0.tt: 1
|
|
Mod0.Mod1.perm1: 1
|
|
```
|
|
|
|
### 2.2. Многомодульная программа.
|
|
|
|
Модуль MM1:
|
|
```python
|
|
def realdvig(xtt,kk1,TT,yti1,ytin1):
|
|
#Модель реального двигателя
|
|
yp=kk1*xtt #усилитель
|
|
yti1=yp+yti1 #Интегратор
|
|
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 нечувствит
|
|
if xtt<gran and xtt>(-gran):
|
|
ytt=0
|
|
elif xtt>=gran:
|
|
ytt=xtt-gran
|
|
elif xtt<=(-gran):
|
|
ytt=xtt+gran
|
|
return ytt
|
|
```
|
|
|
|
Модуль MM2:
|
|
```python
|
|
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 #отрицательная обратная связь
|
|
[yi1,yin1]=mod.realdvig(xt1,k1,T,yi1,yin1)
|
|
yi2=mod.tahogen(yin1,k2,yi2)
|
|
yt=mod.nechus(yin1,Xm)
|
|
vyhod.append(yt)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
k1,T,k2,Xm,A,F,N=2.0,5.0,0.5,0.3,1.0,20.0,15
|
|
[0, 0, 0.06760452541690626, 0.4793408756948438, 0.931148162040943, 1.2274710293386355, 1.1233305479712674, 0.400902344081069, -0.42732659995249095, -2.4154244800859455, -4.520514725079971, -6.022685151402792, -6.061564289571653, -3.8945172200444302, 0.16254138526353118]
|
|
```
|
|
|
|
Модуль MM0:
|
|
```python
|
|
import MM2
|
|
print('y=',MM2.vyhod)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
k1,T,k2,Xm,A,F,N=2.0,5.0,0.5,0.3,1.0,20.0,15
|
|
y= [0, 0, 0.06760452541690626, 0.4793408756948438, 0.931148162040943, 1.2274710293386355, 1.1233305479712674, 0.400902344081069, -0.42732659995249095, -2.4154244800859455, -4.520514725079971, -6.022685151402792, -6.061564289571653, -3.8945172200444302, 0.16254138526353118]
|
|
```
|
|
|
|
### 2.3. Области действия объектов в модулях.
|
|
|
|
>В ранее созданных модулях вводятся и используются следующие объекты:
|
|
Mod1: perm1
|
|
Mod2: функции alpha, beta; переменные t, expi
|
|
Mod0: переменные tt,qq
|
|
Проведите следующие эксперименты:
|
|
>- Попробуйте вставить в функции alpha обращение к функции beta и, наоборот, из beta – к alpha.
|
|
>- Попробуйте отобразить на экране в модуле Mod0 значения объектов t и expi.
|
|
>- Попробуйте в модуле Mod0 увеличить в 3 раза значение объекта perm1 и отобразить его после этого на экране.
|
|
>- Попробуйте в командной строке (в главном модуле) увеличить в 2 раза значения объектов perm1, tt, qq.
|
|
Обобщите результаты экспериментов и сделайте выводы об областях действия объектов.
|
|
|
|
- *Попробуйте вставить в функции alpha обращение к функции beta и, наоборот, из beta – к alpha.*
|
|
|
|
Mod2.py:
|
|
```python
|
|
import math
|
|
def alpha():
|
|
print('****ALPHA****')
|
|
t=input('Значение t=')
|
|
result_beta = beta(float(t))
|
|
return t
|
|
|
|
def beta(q):
|
|
print('****BETA****')
|
|
expi=q*math.pi
|
|
alpha_result = alpha()
|
|
return math.exp(expi)
|
|
```
|
|
|
|
Программа запуска:
|
|
```python
|
|
from Mod2 import alpha, beta
|
|
alpha()
|
|
beta(2)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
****BETA****
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=^Z
|
|
zsh: suspended /usr/bin/python3
|
|
```
|
|
|
|
В конце завершил действие программы комбинацией *"contol+z"*.
|
|
|
|
***Вывод: программа попадает в бесконечную рекурсию (зацикливание).***
|
|
|
|
- *Попробуйте отобразить на экране в модуле Mod0 значения объектов t и expi.*
|
|
|
|
Mod0.py:
|
|
```python
|
|
#Модуль Mod0
|
|
import Mod1
|
|
print('perm1=',Mod1.perm1)
|
|
from Mod2 import alpha as al
|
|
tt=al()
|
|
import Mod2
|
|
print(Mod2.t) #отображение t
|
|
print(Mod2.expi) #отображение expi
|
|
print('tt=',tt)
|
|
from Mod2 import beta
|
|
qq=beta(float(tt))
|
|
print('qq=',qq)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
perm1= 1
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
Traceback (most recent call last):
|
|
File "/Users/fedorterekhov/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/Учёба/3 курс/POAS_labs/python-labs/TEMA8/Mod0.py", line 7, in <module>
|
|
print(Mod2.t) #отображение t
|
|
AttributeError: module 'Mod2' has no attribute 't'
|
|
```
|
|
|
|
***Вывод: программа завершается с ошибкой AttributeError, потому что пытается обратиться к локальным переменным функций как к атрибутам модуля.***
|
|
|
|
- *Попробуйте в модуле Mod0 увеличить в 3 раза значение объекта perm1 и отобразить его после этого на экране.*
|
|
|
|
Mod0.py:
|
|
```python
|
|
#Модуль Mod0
|
|
import Mod1
|
|
print('perm1=',Mod1.perm1)
|
|
Memory=Mod1.perm1
|
|
Mod1.perm1=Mod1.perm1*3
|
|
print('Увеличенное perm1=',Mod1.perm1)
|
|
Mod1.perm1=Memory
|
|
Mod1.perm1=int(Mod1.perm1)*3
|
|
print('Увеличенное perm1 как инт=',Mod1.perm1)
|
|
from Mod2 import alpha as al
|
|
tt=al()
|
|
import Mod2
|
|
print('tt=',tt)
|
|
from Mod2 import beta
|
|
qq=beta(float(tt))
|
|
print('qq=',qq)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
perm1= 1
|
|
Увеличенное perm1= 111
|
|
Увеличенное perm1 как инт= 3
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
tt= 1
|
|
****BETA****
|
|
qq= 23.140692632779267
|
|
```
|
|
|
|
***Вывод: значение perm1 сохраняется как строка, а не как число. Чтобы увеличить его в 3 раза, необходимо преобразовать perm1 в число.***
|
|
|
|
- *Попробуйте в командной строке (в главном модуле) увеличить в 2 раза значения объектов perm1, tt, qq.*
|
|
|
|
```python
|
|
import Mod0
|
|
|
|
from Mod1 import perm1
|
|
from Mod0 import tt, qq
|
|
perm1 *= 2
|
|
tt *= 2
|
|
qq *= 2
|
|
print(perm1, tt, qq)
|
|
```
|
|
|
|
Ответ программы:
|
|
```shell
|
|
Mod1:Введите значение = 1
|
|
Mod1:Значение perm1= 1
|
|
perm1= 1
|
|
****ALPHA****
|
|
Значение t=1
|
|
tt= 1
|
|
****BETA****
|
|
qq= 23.140692632779267
|
|
11 11 46.281385265558534
|
|
```
|
|
|
|
***Вывод: perm1 и tt - строки, при их умножении на два строки удваиваются. qq - численная переменная, при умножении на два удваивается именно значение числа.***
|
|
|