# Отчёт по теме 7
Зеленкина Катерина, А-02-23

## Пункт 1.Запуск оболочки IDLE
## Пункт 2. Создание пользовательской функции
### 2.1. Функция без аргументов.

```py
>>> def uspeh():
...    """Подтверждение успеха операции"""
...    print('Выполнено успешно!')

    
>>> uspeh()
Выполнено успешно!
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'os', 'uspeh']
>>> type(uspeh)
<class 'function'>
>>> help(uspeh)
Help on function uspeh in module __main__:

uspeh()
    Подтверждение успеха операции
```
__Вывод:__ Встроенная помощь (docstring) для функции создается с помощью строки документации в тройных кавычках сразу после объявления функции. Эта строка автоматически становится частью объекта функции и отображается при вызове help()

### 2.2. Функция с аргументами.
```py
>>> def sravnenie(a,b):
...    """Сравнение a и b"""
...    if a>b:
...        print(a,' больше ',b)
...    elif a<b:
...        print(a, ' меньше ',b)
...    else:
...        print(a, ' равно ',b)

>>> n,m=16,5;sravnenie(n,m)
16  больше  5
```

Проверим, можно ли эту функцию выполнить с аргументами - символьными строками: 
```py
n,m='7','5';sravnenie(n,m)
7  больше  5
```
__Вывод:__ да, эту функцию можно выполнить с символьными строками

### 2.3. Пример функции, содержащей return.
```py
>>> def logistfun(b,a):
...    """Вычисление логистической функции"""
...    import math
...    return a/(1+math.exp(-b))

>>> v,w=1,0.7;z=logistfun(w,v)
>>> z
0.6681877721681662
```

### 2.4. Сложение для разных типов аргументов.
```py
>>> def slozh(a1,a2,a3,a4):
...    """ Сложение значений четырех аргументов"""
...    return a1+a2+a3+a4

>>> slozh(1,2,3,4) #Сложение чисел
10
>>> slozh('1','2','3','4') #Сложение строк
'1234'
>>> b1=[1,2];b2=[-1,-2];b3=[0,2];b4=[-1,-1]
>>> q=slozh(b1,b2,b3,b4); q #Сложение списков
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
```
Применения этой функции для сложения кортежей, словарей и множеств:

```py
#Сложение кортежей
>>> k1=(1, 'p', 3); k2=(4, 'o', 5); k3=(6, 'a', 'b'); k4=(7,'n', 'k')
>>> q2=slozh(k1,k2,k3,k4);q2 
(1, 'p', 3, 4, 'o', 5, 6, 'a', 'b', 7, 'n', 'k')

#Сложение множеств
>>> m1={1, 'p', 3}; m2={4, 'o', 5}; m3={6, 'a', 'b'}; m4={7,'n', 'k'}
>>> slozh(m1,m2,m3,m4)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'

#Сложение словарей
s1={'a': 1}; s2={'b': 2}; s3={'c': 3}; s4={'d': 4}
slozh(s1,s2,s3,s4)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'
```

__Вывод:__ Нам выдало ошибку, потому что использование оператора + со множествами и словарями не поддерживается в Python.

### 2.5. Модель устройства: преобразование сигнала x в y.
```py
>>> def inerz(x,T,ypred):
...    """ Модель устройства с памятью:
...    x- текущее значение вх.сигнала,
...    T -постоянная времени,
...    ypred - предыдущее значение выхода устройства"""
...    y=(x+T*ypred)/(T+1)
...    return y
```

Создадим список с измерениями значений входного сигнала – в виде «ступеньки»:
```py
>>> sps=[0]+[1]*100
>>> spsy=[]
>>> TT=20
>>> yy=0
>>> for xx in sps:
...    yy=inerz(xx,TT,yy)
...    spsy.append(yy)
```

Представим выходной сигнал в виде графика.

```py
>>> import matplotlib.pyplot as plt
>>> plt.figure(figsize=(10, 6))
<Figure size 1000x600 with 0 Axes>
>>> plt.plot(sps, 'r-', linewidth=2, label='Входной сигнал (x)')
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x0000020A4DDD6490>]
>>> plt.plot(spsy, 'b-', linewidth=2, label='Выходной сигнал (y)')
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x0000020A4F55E710>]
>>> plt.title('Модель устройства с памятью')
Text(0.5, 1.0, 'Модель устройства с памятью')
>>> plt.xlabel('Время')
Text(0.5, 0, 'Время')
>>> plt.ylabel('Сигнал')
Text(0, 0.5, 'Сигнал')
>>> plt.grid(True)
>>> plt.legend()
<matplotlib.legend.Legend object at 0x0000020A4F554D70>
>>> plt.show()
```

![Скриншон графика1](image1.png)

## Пункт 3. Функции как объекты.
### 3.1. Получение списка атрибутов объекта-функции.

Получение списка атрибутов объекта-функции.
```py
>>> dir(inerz)
['__annotations__', '__builtins__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__getstate__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__type_params__']
```
Пример использования атрибута функции:
```py
>>> inerz.__doc__
'Модель устройства с памятью:\nx- текущее значение вх.сигнала,\nT -постоянная времени,\nypred - предыдущее значение выхода устройства'
```
__Вывод:__ данные берутся из самой функции - строка документации (docstring) в тройных кавычках становится атрибутом __doc__ объекта-функции.

Для сравнения, введём инструкцию:
```py
>>> help(inerz)
Help on function inerz in module __main__:

inerz(x, T, ypred)
    Модель устройства с памятью:
    x- текущее значение вх.сигнала,
    T -постоянная времени,
    ypred - предыдущее значение выхода устройства
```
__Вывод:__ функция help() форматирует строку документации из doc и дополняет её служебной информацией о функции.

### 3.2. Сохранение ссылки на объект-функцию в другой переменной.
```py
>>> fnkt=sravnenie
>>> v=16
>>> fnkt(v,23)
16  меньше  23
```
__Вывод:__ в Python можно создать несколько имён-ссылок на одну и ту же функцию, и все они будут работать одинаково.

### 3.3. Возможность альтернативного определения функции в программе.
```py
>>> typ_fun=8
>>> if typ_fun==1:
...    def func():
...        print('Функция 1')
>>> else:
...    def func():
...        print('Функция 2')

        
func()
Функция 2
```
__Вывод:__  вывелась "Функция 2", потому что условие typ_fun==1 ложно и выполнился блок else, где функция переопределяется.

## Пункт 4. Аргументы функции.
### 4.1. Возможность использования функции в качестве аргумента другой функции.
```py
>>> def fun_arg(fff,a,b,c):
...    """fff-имя функции, используемой
...    в качестве аргумента функции fun_arg"""
...    return a+fff(c,b)

>> zz=fun_arg(logistfun,-3,1,0.7); zz
-2.3318122278318336
```

### 4.2. Обязательные и необязательные аргументы.
Переопределите вычисление логистической функции следующим образом:

```py
>>> def logistfun(a,b=1):   #Аргумент b – необязательный; значение по умолчанию=1
...    """Вычисление логистической функции"""
...    import math
...    return b/(1+math.exp(-a))

>>> logistfun(0.7) #Вычисление со значением b по умолчанию
0.6681877721681662
>>> logistfun(0.7,2) #Вычисление с заданным значением b
1.3363755443363323
```

### 4.3. Обращения к функции с произвольным (непозиционным) расположением аргументов.
Изучите возможность обращения к функции с произвольным (непозиционным) расположением аргументов. При этом надо в обращении к функции указывать имена аргументов:

```py
>>> logistfun(b=0.5,a=0.8) # Ссылки на аргументы поменялись местами
0.34498724056380625
```
### 4.4. Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в списке или кортеже.
```py
>>> b1234=[b1,b2,b3,b4] # Список списков из п.2.4
>>> qq=slozh(*b1234); qq #Перед ссылкой на список или кортеж надо ставить звездочку
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
```

### 4.5. Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в словаре.
Функция получила доступ к значениям словаря через переданную ссылку на него.
```py
>>> dic4={"a1":1,"a2":2,"a3":3,"a4":4}
>>> qqq=slozh(**dic4); qqq
10
```

### 4.6. Смешанные ссылки.
Функция была вызвана с прямой передачей ссылок на список и словарь.
```py
>>> e1=(-1,6);dd2={'a3':3,'a4':9}
>>> qqqq=slozh(*e1,**dd2); qqqq
17
```

### 4.7. Переменное число аргументов у функции.
Пример.
```py
>>> def func4(*kort7):
...    """Произвольное число аргументов в составе кортежа"""
...    smm=0
...    for elt in kort7:
...        smm+=elt
...    return smm

>>> func4(-1,2) #Обращение к функции с 2 аргументами
1
>>> func4(-1,2,0,3,6) #Обращение к функции с 5 аргументами
10
```
### 4.8. Комбинация аргументов
Пример.
```py
>>> def func4(a,b=7,*kort7):
...    """Кортеж - сборка аргументов - должен быть последним!"""
...    smm=0
...    for elt in kort7:
...        smm+=elt
...    return a*smm+b

>>> func4(-1,2,0,3,6)
-7
```
Подобным же образом в списке аргументов функции также можно использовать словарь, предварив его имя двумя звездочками:

```py
>>> def func_dict(**slovar):
...    print('Ваш словарь: ', slovar)

    
>>> func_dict(a=1, b=2, c=3)
Ваш словарь:  {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
```

### 4.9. Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции.
Такое изменение возможно только у объектов изменяемого типа.
Пример с числовым объектом.
```py
>>> a=90 #Числовой объект – не изменяемый тип
>>> def func3(b):
...    b=5*b+67
 
>>> func3(a)
>>> a
90
```
__Вывод:__ значение a не изменилось, так как числа - неизменяемый тип и внутри функции создается новый объект.

Пример со списком.
```py
>>> sps1=[1,2,3,4] #Список – изменяемый тип объекта
>>> def func2(sps):
...    sps[1]=99

    
>>> func2(sps1)
>>> print(sps1)
[1, 99, 3, 4]
```

__Вывод:__ да, список sps1 изменился, так как списки передаются по ссылке и являются изменяемыми объектами. Операция sps[1]=99 изменяет исходный список по индексу.

Попробуем применить эту функцию к кортежу.
```py
kort=(1,2,3,4)
func2(kort)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#162>", line 1, in <module>
    func2(kort)
  File "<pyshell#158>", line 2, in func2
    sps[1]=99
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
```
__Вывод:__ кортежи являются неизменяемыми объектами и не поддерживают присваивание по индексу

## Пункт 5. Специальные типы  пользовательских функций.
### 5.1. Анонимные функции.
Анонимная функция возвращает ссылку на объект-функцию, которую можно присвоить другому объекту.
Пример.
```py
>>> import math
>>> anfun1=lambda: 1.5+math.log10(17.23)
>>> anfun1()
2.7362852774480286
>>> anfun2=lambda a,b : a+math.log10(b)
>>> anfun2(17,234)
19.369215857410143
>>> anfun3=lambda a,b=234: a+math.log10(b)
>>> anfun3(100)
102.36921585741014
```

### 5.2. Функции-генераторы.
Это такие функции, которые используются в итерационных процессах, позволяя на каждой итерации получать одно из значений. Для этого в функцию включают инструкцию yield приостанавливающую её выполнение и возвращающую очередное значение.
Пример.
```py
>>> def func5(diap,shag):
...    """ Итератор, возвращающий значения
...    из диапазона от 1 до diap с шагом shag"""
...    for j in range(1,diap+1,shag):
...        yield j
        
>>> for mm in func5(7,3):
...    print(mm) 
1
4
7
```

Здесь при каждом обращении к функции будет генерироваться только одно очередное значение.
При программировании задач у таких функций часто используют метод __next__, активирующий очередную итерацию выполнения функции. Например:
```py
alp=func5(7,3)
print(alp.__next__())
1
print(alp.__next__())
4
print(alp.__next__())
7
```
Попробуем повторно вызвать код:
```py
>>> print(alp.__next__())
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#189>", line 1, in <module>
    print(alp.__next__())
StopIteration
```

__Вывод:__ На 4 раз появилась ошибка, потому что итератор alp уже исчерпан и не имеет больше элементов для возврата

## Пункт 6. Локализация объектов в функциях.
### 6.1. Примеры на локализацию объектов.

Пример 1. Одноименные локальный и глобальный объекты.
```py
>>> glb=10
>>> def func7(arg):
...    loc1=15
...    glb=8
...    return loc1*arg

>>> res=func7(glb)
>>> res
150
```

__Вывод:__ Использовались значения глобальной переменной glb = 10 (как аргумент arg) и локальная переменная loc1 = 15
Значение glb не изменилась, она осталась равной 10, так как внутри функции создана новая локальная переменная с тем же именем glb=8.

Пример 2. Ошибка в использовании локального объекта.
```py
>>> def func8(arg):
...    loc1=15
...    print(glb)
...    glb=8
...    return loc1*arg

>>> res=func8(glb); res
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#204>", line 1, in <module>
    res=func8(glb); res
  File "<pyshell#203>", line 3, in func8
    print(glb)
UnboundLocalError: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value
```

__Вывод:__ возникает ошибка, потому что сначала идет обращение к переменной, а потом её создание.

Пример 3. Переопределение локализации объекта
```py
>>> glb=11
>>> def func7(arg):
...        loc1=15
...        global glb
...        print(glb)
...        glb=8
...        return loc1*arg

    
>>> res=func7(glb); res
11
165
```
__Вывод:__ значение переменной glb изменилось, потому что инструкция global glb явно указала, что переменная glb является глобальной, и присваивание glb=8 изменило глобальную переменную, а не создало локальную.

### 6.2. Функции locals() и globals() из builtins
Эти функции возвращают словари, ключами в которых будут имена объектов, являющихся, соот-ветственно, локальными или глобальными на уровне вызова этих функций. 
Примеры.
В командной строке введите инструкции
```py
>>> globals().keys() #Перечень глобальных объектов
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'n', 'm', 'sravnenie', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'k1', 'k2', 'k3', 'k4', 'q2', 'm1', 'm2', 'm3', 'm4', 's1', 's2', 's3', 's4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'plt', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func_dict', 'a', 'func3', 'b', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
>>> locals().keys() #Перечень локальных объектов
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'n', 'm', 'sravnenie', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'k1', 'k2', 'k3', 'k4', 'q2', 'm1', 'm2', 'm3', 'm4', 's1', 's2', 's3', 's4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'plt', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func_dict', 'a', 'func3', 'b', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
```

Различий нет, так как в основном модуле (глобальной области видимости) словари globals() и locals() ссылаются на один и тот же объект.

```py
>>> def func8(arg):
...    loc1=15
...    loc1=15
...    print(globals().keys())
...    print(locals().keys())
...    return loc1*arg

>>> hh=func8(glb); hh
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'n', 'm', 'sravnenie', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'k1', 'k2', 'k3', 'k4', 'q2', 'm1', 'm2', 'm3', 'm4', 's1', 's2', 's3', 's4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'plt', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func_dict', 'a', 'func3', 'b', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
dict_keys(['arg', 'loc1'])
120
```

Внутри функции locals() показывает только локальные параметры и переменные функции, а globals() — все объекты модуля.

Проверим наличие объекта glb в перечне глобальных объектов:
```py
>>> 'glb' in globals().keys()
True
```

### 6.3. Локализация объектов при использовании вложенных функций.
Пример.
```py
>>> def func9(arg2,arg3):
>>> def func9_1(arg1):
...        loc1=15
...        glb1=8
...        print('glob_func9_1:',globals().keys())
...        print('locl_func9_1:',locals().keys())
...        return loc1*arg1
...    loc1=5
...    glb=func9_1(loc1)
...    print('loc_func9:',locals().keys())
...    print('glob_func9:',globals().keys())
...    return arg2+arg3*glb

>>> kk=func9(10,1); kk
glob_func9_1: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'n', 'm', 'sravnenie', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'k1', 'k2', 'k3', 'k4', 'q2', 'm1', 'm2', 'm3', 'm4', 's1', 's2', 's3', 's4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'plt', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func_dict', 'a', 'func3', 'b', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
locl_func9_1: dict_keys(['arg1', 'loc1', 'glb1'])
loc_func9: dict_keys(['arg2', 'arg3', 'func9_1', 'loc1', 'glb'])
glob_func9: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'os', 'uspeh', 'n', 'm', 'sravnenie', 'logistfun', 'v', 'w', 'z', 'slozh', 'b1', 'b2', 'b3', 'b4', 'q', 'k1', 'k2', 'k3', 'k4', 'q2', 'm1', 'm2', 'm3', 'm4', 's1', 's2', 's3', 's4', 'inerz', 'sps', 'spsy', 'TT', 'yy', 'xx', 'pylab', 'plt', 'fnkt', 'typ_fun', 'func', 'fun_arg', 'zz', 'b1234', 'qq', 'dic4', 'qqq', 'e1', 'dd2', 'qqqq', 'func4', 'func_dict', 'a', 'func3', 'b', 'sps1', 'func2', 'kort', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
85
```
Внешняя функция func9 содержит в своей локальной области параметры arg2, arg3 и внутренние переменные loc1, glb, а также вложенную функцию func9_1.
Вложенная функция func9_1 работает в изолированной локальной области со своими переменными arg1, loc1, glb1 и не видит локальные переменные внешней функции func9, но имеет доступ к глобальной области модуля.

### 6.4. Большой пример
```py
import math

# Ввод параметров
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])

# Создание входного сигнала
import math
vhod=[]
for i in range(N):
		vhod.append(A*math.sin((2*i*math.pi)/F))

print("Входной сигнал:", vhod)

# Функции компонентов системы
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 нечувствительности"""
    if xtt < gran and xtt > (-gran):
        ytt = 0
    elif xtt >= gran:
        ytt = xtt - gran
    elif xtt <= (-gran):
        ytt = xtt + gran
    return ytt

# Реализация соединения компонент
yi1 = 0; yin1 = 0; yi2 = 0
vyhod = []
for xt in vhod:
    xt1 = xt - yi2   # отрицательная обратная связь
    [yi1, yin1] = realdvig(xt1, k1, T, yi1, yin1)
    yi2 = tahogen(yin1, k2, yi2)
    yt = nechus(yin1, Xm)
    vyhod.append(yt)

print('y=', vyhod)

k1,T,k2,Xm,A,F,N=10, 20, 1.5, 8, 3.9, 22, 12
Входной сигнал: [0.0, 1.0987569716815757, 2.1084991880768302, 2.947423339981607, 3.5475647818826213, 3.8603036233356374, 3.860303623335638, 3.5475647818826217, 2.947423339981607, 2.108499188076831, 1.0987569716815757, 2.209560170082712e-15]
y= [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -0.25334827984566566, 0, 7.152382915540651, 20.1527847908908, 9.624947687157025]
```

## Пункт 7. Окончание сеанса работы с IDLE.
