14 KiB
Тема 9. Создание пользовательских классов и объектов
Выполнил: Тимошенко А.А. Проверил: Козлюк Д. А.
Пункт 1. Импорт библиотек
>>> import os
>>> os.chdir("C:\\Users\\mapon\\OneDrive\\Рабочий стол\\ПО АС\\ТЕМА9")
Пункт 2. Создание классов и их наследников
Пункт 2.1. Создание автономного класса
>>> class Class1:
... def zad_zn(self, znach):
... self.data = znach # self - ссылка на экземпляр класса
... def otobrazh(self):
... print(self.data)
...
Класс — это шаблон для создания объектов (экземпляров). Он определяет свойства (данные) и методы (функции), которые будут доступны у созданных объектов. У этого класса есть два метода: zad_zn (устанавливает значение свойства объекта) и otobrazh (выводит это значение на экран). Еще у него есть один атрибут - data.
self — это обязательный первый параметр всех методов в классе ссылающийся на конкретный экземпляр класса и нужный для определения обращения к атрибутам и методам.
>>> z1 = Class1()
>>> z2 = Class1()
>>> z1.zad_zn('экз.класса 1')
>>> z2.zad_zn(-632.453)
>>> z1.otobrazh()
экз.класса 1
>>> z2.otobrazh()
-632.453
>>> z1.data = 'Новое значение атрибута у экз. 1'
>>> z1.otobrazh()
Новое значение атрибута у экз. 1
Если вывести имя экземпляра без чего-либо еще, вернется адрес в памяти
>>> z1
<__main__.Class1 object at 0x000001BFF0556A50>
Пункт 2.2. Создание класса-наследника
>>> class Class2(Class1):
... def otobrazh(self):
... print('значение =', self.data)
...
>>> z3 = Class2()
>>> z3
<__main__.Class2 object at 0x000001BFF0556BA0>
>>> dir(z3)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_zn']
Объекты с нижними подчеркиваниями - встроенные атрибуты и методы, которые есть у каждого класса. Кроме этого, есть унаследованные от родительского класса методы, один из которых переопределен.
Этот пример хорошо иллюстрирует сразу две парадигмы ООП: наследование и полиморфизм. При создании дочернего класса атрибуты и методы родительского класса переносятся дочернему. В дочернем классе методы могут быть переопределены. То есть метод с одинаковым именем в разных классах будет вести себя по-разному. Это - пример полиморфизма.
>>> z3.zad_zn('Совсем новое')
>>> z3.otobrazh()
значение = Совсем новое
Но при этом:
>>> z1.otobrazh()
Новое значение атрибута у экз. 1
>>> del z1, z2, z3
Пункт 3. Использование классов, содержащихся в модулях
>>> from mod3 import Class1
>>> z4 = Class1()
>>> z4.otobrazh()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#24>", line 1, in <module>
z4.otobrazh()
File "C:\Users\mapon\OneDrive\Рабочий стол\ПО АС\ТЕМА9\mod3.py", line 5, in otobrazh
print(self.data)#Отображение данных экземпляра
AttributeError: 'Class1' object has no attribute 'data'
Ошибка возникла потому, что otobrazh было вызвано раньше, чем метод, инициализирующий атрибут data. Проще говоря, мы пытаемся напечатать значение несуществующего объекта.
>>> del z4
>>> import mod3
>>> z4 = mod3.Class2()
>>> z4.zad_zn('Класс из модуля')
>>> z4.otobrazh()
значение = Класс из модуля
Здесь otobrazh - это метод класса Class2 и соответствующего ему экземпляра класса z2. Этот метод не принимает значимых параметров, кроме формального self.
>>> mod3.otobrazh('Объект')
значение объекта = Объект
Здесь otobrazh - это уже просто функция, глобально определенная в модуле mod3. Она определена вне пользовательского класса, поэтому атрибута data в ее зоне доступа нет. Так что эта функция принимает один обязательный параметр - выводимую переменную.
Пункт 4. Использование специальных методов
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
>>> from mod3 import Class3
Примечание: при импорте класса его родительские классы подгружаются автоматически
>>> z5 = Class3('abc')
>>> z5.otobrazh()
значение = abc
>>> z6 = z5 + 'def'
>>> z6.otobrazh()
значение = abcdef
>>> z6.zad_dr_zn(3)
>>> z6.otobrazh()
значение = abcdefabcdefabcdef
Пункт 5. Присоединение атрибутов к классу
>>> dir(Class3)
['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
>>> Class3.fio='Иванов И.И.'
>>> dir(Class3)
['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'fio', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
>>> z7 = Class3(123)
>>> dir(z7)
['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'data', 'fio', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
В dir(z7), по сравнению с dir(Class3), указаны также атрибуты, относящиеся непосредтсвенно к экзаемпляру. dir(Class3) показывает атрибуты класса Class3. Это включает методы, свойства, и встроенные специальные методы класса, но не атрибуты конкретных объектов, созданных на основе этого класса. dir(z7) показывает атрибуты объекта z7. Это включает все атрибуты класса, а также любые другие атрибуты, добавленные динамически постфактум.
>>> dir(z7)==dir(Class3)
False
Добавим еще один атрибут:
>>> z7.rozden='1987'
>>> dir(z7)
['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'data', 'fio', 'otobrazh', 'rozden', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
При этом у dir(Class3) его не будет:
>>> dir(Class3)
['__add__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__firstlineno__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__static_attributes__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'fio', 'otobrazh', 'zad_dr_zn', 'zad_zn']
Пункт 6. Выявление родительских классов
>>> Class3.__bases__
(<class 'mod3.Class2'>,)
>>> Class2.__bases__
(<class 'mod3.Class1'>,)
>>> Class1.__bases__
(<class 'object'>,)
При этом:
>>> object.__bases__
()
Полный порядок наследования (Method Resolution Order)
>>> Class3.__mro__
(<class 'mod3.Class3'>, <class 'mod3.Class2'>, <class 'mod3.Class1'>, <class 'object'>)
>>> ZeroDivisionError.__mro__
(<class 'ZeroDivisionError'>, <class 'ArithmeticError'>, <class 'Exception'>, <class 'BaseException'>, <class 'object'>)
>>> IndexError.__mro__
(<class 'IndexError'>, <class 'LookupError'>, <class 'Exception'>, <class 'BaseException'>, <class 'object'>)
Пункт 7. Создание свойства класса.
class Class4:
def __init__(sam,znach):
sam.__prm=znach
def chten(sam):
return sam.__prm --- геттер
def zapis(sam,znch):
sam.__prm=znch --- сеттер
def stiran(sam):
del sam.__prm --- делеттер
svojstvo=property(chten,zapis,stiran)
Свойства нужны для того, чтобы инкапсулировать атрибут, т.е. ограничить прямой доступ к изменению атрибута. Еще с их помощью можно проверять правильность введенных данных.
>>> importlib.reload(mod3)
<module 'mod3' from 'C:\\Users/mapon/OneDrive/Рабочий стол/ПО АС/ТЕМА9\\mod3.py'>
>>> from mod3 import Class4
>>> exempl=Class4(12)
>>> exempl.svojstvo
12
>>> exempl.svojstvo=45
>>> print(exempl.svojstvo)
45
>>> del exempl.svojstvo
>>> exempl.svojstvo
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#72>", line 1, in <module>
exempl.svojstvo
File "C:\Users/mapon/OneDrive/Рабочий стол/ПО АС/ТЕМА9\mod3.py", line 26, in chten
return sam.__prm
AttributeError: 'Class4' object has no attribute '_Class4__prm'
Такой вывод происходит, потому что этот атрибут уже удален.
Пункт 8. Рассмотрите пример представления в виде класса модели системы автоматического регулиро-вания (САР), состоящей
из последовательного соединения усилителя и двух инерционных звеньев, охваченных отрицательной обратной связью с усилителем.
=== SAU.pu ===
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])
=== testSAU.py ===
###main_SAU
prm=[2.5,4,1.3,0.8] #Параметры модели: коэф.усиления, 2 пост.времени, обратная связь
from SAU import *
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])
import pylab
pylab.plot(yt)
pylab.show()
Вывод:
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 сохранен в файле Figure_1.