Методичка. Методические указания по ПО АС_очники. Методические указания к проведению занятий по дисциплине " Программное обеспечение автоматизированных систем" Москва 2018
 Скачать 0.59 Mb.
|
Тема 9. Создание пользовательских классов и объектовЦель работы: Изучение средств объектно-ориентированного программирования в среде Python. Запустите интерактивную оболочку IDLE. Откройте окно текстового редактора. В первой строке напишите комментарий с текстом: « Тема 9 <ФИО>». Сохраните содержимое окна редактора в своем рабочем каталоге с именем файла протокола. В ходе выполнения дальнейшей работы все корректно выполненные инструкции и их результаты записывайте в этот текстовый файл. 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. Создание классов и их наследников Создание автономного класса Создайте класс с именем Class1, содержащий 2 функции, реализующие его методы 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 Создайте 2 экземпляра этого класса: z1=Class1() #Создаём 1-й экземпляр класса z2=Class1() #Создаём 2-й экземпляр класса С помощью первого метода задайте разные значения атрибута у двух экземпляров: 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. Для контроля отобразите его значения с помощью второго метода z1.otobrazh() # Обращение ко второму методу класса z2.otobrazh() Измените значение атрибута у первого экземпляра и отобразите его: z1.data='Новое значение атрибута у экз.1' z1.otobrazh() Создание класса-наследника В объявлении класса после его имени в скобках перечисляются его «родительские классы» class Class2(Class1): #Class2 - наследник класса Class1 def otobrazh(self): # Метод класса Class2 – переопределяет метод родителя print('значение=',self.data)#Отображение данных экземпляра Обратите внимание, что метод класса имеет то же имя, что и второй метод у родительского класса. Создайте экземпляр второго класса z3=Class2() Посмотрите список его атрибутов dir(z3) Задайте у него значение данного data (унаследовано от Class1) z3.zad_zn('Совсем новое') Отобразите его для контроля z3.otobrazh() Поскольку метод otobrazh есть и у класса Class2, и у его родительского класса Class1, проанализируйте, метод какого класса сработал при выводе этого значения? Для проверки отобразите значение данного data у первого экземпляра первого класса z1.otobrazh() Изменилось ли это значение? Удалите экземпляры классов инструкцией del z1,z2,z3 Использование классов, содержащихся в модулях Создайте модуль с именем Mod3, в который запишите следующее: 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) Импортируйте первый класс из модуля с помощью обычной инструкции from Mod3 import Class1 #Частичный импорт содержимого модуля z4=Class1() z4.otobrazh() Объясните, почему при выполнении последней инструкции возникла ошибка? А теперь попробуйте сделать так: from Mod3 import Class1 z4=Class1() z4.data='значение данного data у экз.4' z4.otobrazh() Удалите экземпляр z4 и после этого импортируйте модуль целиком import Mod3 #Полный импорт содержимого модуля Создайте экземпляр класса теперь инструкцией z4=Mod3.Class2() z4.zad_zn('Класс из модуля') z4.otobrazh() Mod3.otobrazh('Объект') Объясните различие в результате вывода здесь по сравнению с предыдущим случаем? Использование специальных методов Имена специальных методов предваряются одним или двумя подчерками и имеют вид: __<имя специального метода>__ Для примера создайте класс, содержащий два специальных метода 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 Метод __add__ - это один из методов, осуществляющих так называемую «перегрузку» операторов. Для иллюстрации работы этих методов создайте экземпляр класса Class3 и отобразите его z5=Class3('abc') #При создании экземпляра срабатывает конструктор z5.otobrazh() А теперь выполните операцию «+» (должен сработать специальный метод __add__) z6=z5+'def' z6.otobrazh() Ну и наконец, обратимся к обычному методу класса: z6.zad_dr_zn(3) z6.otobrazh() Присоединение атрибутов к классу. Выведите список атрибутов класса Class3 dir(Class3) Создайте новый атрибут класса простым присваиванием Class3.fio='Иванов И.И.' Вновь выведите список атрибутов и убедитесь, что у класса появился новый атрибут fio. Создайте экземпляр z7=Class3(123) Выведите список атрибутов экземпляра. Совпадает ли он с атрибутами класса? Сделайте формальную проверку с помощью оператора: dir(z7)==dir(Class3) Отобразите значение атрибута fio у экземпляра z7. Совпадает ли оно со значением атрибута класса? Объявите новый атрибут у созданного экземпляра: z7.rozden='1987' Выведите список атрибутов экземпляра z7 и убедитесь, что в нем появился атрибут rozden. Вновь выведите список атрибутов класса Class3. Появился ли атрибут rozden у класса? Выявление родительских классов Такое выявление делается с помощью специального атрибута __bases__, например, выведите родительский класс для созданного класса Class3: Class3.__bases__ Или для класса Class2: Class2.__bases__ Самостоятельно проверьте, есть ли родительский класс у класса Class1. Для получения всей цепочки наследования используйте атрибут __mro__: Class3.__mro__ Например, получите всю цепочку наследования для встроенного класса ошибок «деление на ноль»: ZeroDivisionError.__mro__ Создание свойства класса. Свойство (property) класса – это особый атрибут класса, с которым можно производить операции чтения или задания его значения, а также удаление этого атрибута. Создайте, например, новый класс с определенным в нем свойством 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) Теперь попробуйте некоторые операции с этим свойством exempl=Class4(12) exempl.svojstvo exempl.svojstvo=45 print(exempl.svojstvo) del exempl.svojstvo После этого попробуйте еще раз отобразить значение свойства. exempl.svojstvo Объясните полученный результат. Рассмотрите 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. Создайте модуль SAU.py с классом: 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]) Тестирование класса произведите с помощью следующей программы: ###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 вх.сигнала SAUe.zdn_zn(xt) SAUe.model() SAUe.otobraz() yt.append(SAUe.ypr[1]) import pylab pylab.plot(yt) pylab.show() Запустите программу на выполнение и изучите вид выходного сигнала при разных параметрах САР. Сохраните созданный текстовый файл протокола в своем рабочем каталоге. Закончите сеанс работы с IDLE. Общее контрольное задание. Создайте и запишите в модуль класс, содержащий следующие компоненты: - конструктор, задающий трем атрибутам (fio, otdel, dolzhnost, oklad), представляющим фамилии сотрудников, название отделов, названия должностей сотрудников и размеры их окладов, некоторые начальные значения; - метод для обеспечения операции повышения оклада сотрудника на заданное значение; - метод для обеспечения перевода сотрудника из одного отдела в другой; - метод для изменения должности сотрудника; - свойство, содержащее перечень поощрений сотрудника. Создайте 2 экземпляра класса, задайте им некоторые значения атрибутов и свойства. Отобразите эти значения. Попробуйте с этими экземплярами операции перевода из отдела в отдел, изменения должности и оклада, объявления благодарности. |