Лекция 13. Подпрограммы. (часть 2) (1152915), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Например,если подпрограмма ищет минимум (MIN) в массиве, тогда: MIN – локальная переменная, которая получает начальноезначение важное для алгоритма внутри подпрограммы, а никак не параметр с инициализацией в вызывающей программе; алгоритм нахождения MIN полностью контролируется подпрограммой от начального значения и до результата, который передает через механизм возврата return в вызывающую программу. Локальные переменные и формальные параметры можно позволить себе называть кратко, «х, y», «a, b, c», «z1, st» но глобальнымсмысловым переменным лучше давать осмысленные имена, отличные от стандартных «математических» представлений, например «pointX, pointY», «vectA, matrixB, massC», «size_n, size_m».8.4.
Функция в качестве параметра подпрограммы.До сих пор мы рассматривали в качестве параметров подпрограмммассивы и простые переменные. В Python можно в качестве параметраподпрограммы любого типа (общего или функции) передаватьподпрограмму любого типа (общего или функцию). Язык Python имеет11Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»очень гибкий механизм для использования одних подпрограмм вкачестве параметров других подпрограмм. Основное правилоиспользования сводится к полному согласованию типов параметров,возвращаемых значений, а так же их количества в подпрограммахпараметрах и подпрограммах, которые используют такиепараметры. Для использования подобного механизма нужендостаточный опыт владения языком. Мы ограничимся рассмотрениемодного примера, когда параметр-функция существенно увеличиваютгибкость программного кода.Существует математическая задача поиска корня уравнения, где. Известно, что для монотонной функции,меняющей знак на отрезке, корень заведомо существует (назовемэто условие «*»).
Есть несколько математических методов, реализуемыхалгоритмами, которые позволяют найти корень у таких функций.Допустим, вы написали в виде функции Root(A, B, EPS) один изметодов для конкретной подходящей функции(или целуюбиблиотеку функций из разных методов).Еслистоитзадача применить этот метод кфункциям, которые удовлетворяют условию «*», гораздоудобнее было бы реализовать метод не для одной функциивнутри Root(A, B, EPS), а для произвольной подходящей функции.Хорошо бы передаватьв качестве параметра методу Root(Func, A,B, EPS), а не переписывать метод внутри всякий раз. Сам метод при этомможно написать один раз и разместить в библиотеке математическихметодов и больше не изменять его код.Ниже приведен пример, реализующий подобный подход, но дляболее простых вычислений.
Поясним его.Мы программируемвычисление двух разных функций:Еще одну функцию Ex() мы программируем на вычисление любойвещественной функции от одного аргумента и вывод имени12Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»вычисленной функции, результата в виде точного решения иформатированного с округлением. При этом в Ex() передаютсяследующие параметры:аргумент функции, сама функция, имя функции.В головном модуле мы задаем разные значения аргументов x1 и x2,а потом два раза вызываем одну и ту же функцию Ex() для разныхпараметров. Теперь разобраться в коде, представленном ниже, будет несложно самостоятельно.import math as mx1 = 1.35041x2 = 0.51797def func1(x):y1 = m.pow(4, 1/3) - m.sin(x*0.1)**2y2 = m.sqrt(x)return (y1/y2) - xdef func2(x):y1 = m.pow(0.07, 1/3) - 2*x + m.atan(m.sqrt(x))return y1def Ex(a, f, name):print('Простой вывод, но с повышенной точностью:', end=' ')print(name, '= ', f(a))print('Форматированный вывод:', end=' ')print(name + '({0:7.5f})= {1:8.5f}'.format(a, f(a)))print('Функция в качестве параметра другой функции\n')print('Подсчитаем Func-1\n')Ex(x1, func1, 'func1')print('\nПодсчитаем Func-2\n')Ex(x2, func2, 'func2')print('\n\nTHE END') ВЫВОД НА ЭКРАН показан ниже13Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»Имя функции в качестве параметра другой функцииПодсчитаем Func-1Простой вывод, но с повышенной точностью: func1 = 2.3128091937163475e-06Форматированный вывод: func1(1.35041)= 0.00000Подсчитаем Func-2Простой вывод, но с повышенной точностью: func2 = 1.4852608963611402e-05Форматированный вывод: func2(0.51797)= 0.00001THE END8.5.
Взаимодействие подпрограмм.Рассмотрим, как отличается обычная программа без функций(даже, если она правильно расписана с точки зрения выделенияподзадач) от той же программы, но с функциями. В качестве примеравыберем задачу, которую начали решать в п. 6.3. лекции 9.
Напомним,решение задачи на начальном этапе, которое уже сделали.Уточненная постановка задачи.Дана целочисленная матрицаПроверить, есть ли четныеэлементы в верхней половине матрицы. Если да, то поменятьместами левую и правую половины матрицы «зеркально». Впротивном случае сообщить, что: «Четных элементов нет».альтернатива: «Четных элементов нет»;аномалия при - нечетном: « – должно быть четным»;число «0» считаем четным;минимальное число столбцов равно «1»;индексация строк и столбцов начинается с «0» - это означает,что средний столбец (при нечетном ) имеет индекс.14Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»Блок-схема (алгоритм) решения задачиЭто «нулевой уровень» –основные логические связи.каркас взаимодействия подзадач,началоввод n−n – чет. И n > 2+ввод m, A«ERR_n»вывод n, m, AMidi = n DIV 2;Midj = m DIV 2Вх.: Midi, m, AПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВНА ЧЕТНОСТЬВых.: flg−flg=TrueВх.: n, Midj, A+ОБМЕН ЭЛЕМЕНТОВМАТРИЦЫВых.: A«Not_Even»вывод Aконец15Воробьева И.А. «Информатика.
Язык Питон»# РАЗДЕЛ КОНСТАНТN_MAX=M_MAX=10# РАЗДЕЛ ПЕРЕМЕННЫХn=m=0# размерность матрицыi=j=0# индексыflg = False# флаг условия поиска, «четных элементов пока нет»A=[0]*N_MAXfor i in range(N_MAX): A[i]=[0]*M_MAX # целочисленная матрицаMidi= Midj=0# условная середина размерности матрицы# РАЗДЕЛ ОПЕРАТОРОВn = int(input(‘Введите n ’))if (n % 2 <> 0) or (n < 2) or (n > N_MAX) :print(‘n – должно быть четным , >1 и <11’) # Аномалияelse:# ввод m (от 1 до 10), матрицы A (проверки m нет, что плохо)m = int(input(‘Введите m ’))for i in range (n):ПОДЗАДАЧА 0.1for j in range (m):A[i][j] = int(input(‘ввод > ’)) # считываем первую строку# вывод n, m и матрицы A проводим ОТДЕЛЬНО!print(‘Размерность матрицы (’, n, ‘, ’ , m, ‘)’ )for i in range (n):ПОДЗАДАЧА 0.2for j in range (m):print(A[i][j], end=‘, ’ )# выводим первую строкуprint()# переходим на следующую строку# Вычисление границ для циклов заранее еще один моментнаписания эффективного кода.
Сделаем это.Midi = n // 2 # целая часть от деления числа строк на дваMidj = m // 2 # целая часть от деления числа столбцов на два16Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»# ПРОВЕРКА ВЕРХНЕЙ ПОЛОВИНЫ МАТРИЦЫ НА ЧЕТНОСТЬ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВflg = False# считаем, что ПОКА НЕ НАШЛИ четного элементаi= 0# начальное значение индекса строкwhile ( i < Midi) and not flg :j=0# начальное значение индекса столбцовwhile ( j < m) and not flg :if (A[i][j] % 2) == 0 thenflg= True # нашли четный → больше искать смысла нетj +=1i +=1ПОДЗАДАЧА 1if flg:# ОБМЕН ЭЛЕМЕНТОВ СТОЛБЦОВ МАТРИЦЫ ОТНОСИТЕЛЬНО СЕРЕДИНЫZ = 0 # вспомогательная переменная для обменаfor i in range (n):for j in range (Midj): # если матрица состоит из одного# столбца, тогда цикл не отработает ни разуZ = A[i][j]A[i][j] = A[i][m-1 -j]A[i][m-1 -j] = ZПОДЗАДАЧА 2# вывод результата: измененной матрицы Aprint(‘Размерность матрицы (’, n, ‘, ’ , m, ‘)’ )for i in range (n):ПОДЗАДАЧА 0.2for j in range (m):print(A[i][j], end=‘, ’ )# выводим первую строкуprint()# переходим на следующую строкуelse:print(‘Четных элементов нет.
’)# окончание внешнего блока if..else# или альтернативы17Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»Как видно из кода, четко просматриваются четыре подзадачи,которые будет удобно оформить в подпрограммы:ввод матрицы с проверкой параметра n;вывод матрицы на экран (подзадача используется два раза);проверка условия;обмен элементов столбцов матрицы.При написании подпрограмм не забываем максимальнолокализовать все переменные, которые относятся именно к решениюподзадачи.ПОДЗАДАЧА 0.1 – Ввод матрицы с проверкой числа строк начетность.def Vvod(A):n=m=0 # размерностьi=j=0# индексыfl = True # флаг равен True, если n - корректноn = int(input(‘Введите n ’))if (n % 2 <> 0) or (n < 2) or (n > N_MAX) :fl = False# Аномалияelse:# ввод m и матрицы A (проверки m нет, что плохо)m = int(input(‘Введите m ’))for i in range (n):for j in range (m): # считываем i-ю строкуA[i][j] = int(input(‘ввод > ’))return fl, n, m “”” возвращаем флаг (успеха/не успеха) ввода матрицы иразмерность матрицы, сама матрица заполнялась в параметре A (этодопустимо для изменяемых переменных в Python) “””18Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»ПОДЗАДАЧА 0.2 – Вывод матрицы на экран.def Vivod(n, m, A):i=j=0# индексыprint(‘Размерность матрицы (’, n, ‘, ’ , m, ‘)’ )for i in range (n):for j in range (m):print(A[i][j], end=‘, ’ )# выводим первую строкуprint()# переходим на следующую строку“”” возвращаемых величин нет – типичная подпрограмма общего типа“””ПОДЗАДАЧА 1 – Проверка верхней половины матрицы начетность ее элементов.def CheckA(midi, m, A):i=j=0# индексыfl = False # считаем, что ПОКА НЕ НАШЛИ четного элементаi= 0# начальное значение индекса строкwhile ( i < midi) and not fl :j=0# начальное значение индекса столбцовwhile ( j < m) and not fl :if (A[i][j] % 2) == 0 thenfl= True # нашли четный → больше искать смысла нетj +=1i +=1return fl “”” возвращаем флаг – результат проверки матрицы “””19Воробьева И.А. «Информатика.
Язык Питон»ПОДЗАДАЧА 2 –Обмен элементов столбцов матрицыотносительно середины.def Change(midj, n, m, A):i=j=0 # индексыZ = 0 # вспомогательная переменная для обменаfor i in range (n):for j in range (midj): # если матрица состоит из одного# столбца, тогда цикл не отработает ни разуZ = A[i][j]A[i][j] = A[i][m-1 -j]A[i][m-1 -j] = Z“”” возвращаемого значения нет, так как результат – измененнаяматрица – будет записан в A уже в процессе выполнения подпрограммы“””Перепишем окончательный вариант кода программы решениязадачи с функциями. Обратите внимание насколько облегчилсяголовной модуль программы.# РАЗДЕЛ КОНСТАНТN_MAX=M_MAX=10# РАЗДЕЛ ПЕРЕМЕННЫХn=m=0# размерность матрицыi=j=0# индексыflg = False # флаг условия поиска, «четных элементов пока нет»A=[0]*N_MAXfor i in range(N_MAX): A[i]=[0]*M_MAXMidi= Midj=0# целочисленная матрица# условная середина размерности матрицы20Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»# РАЗДЕЛ ПОДПРОГРАММdef Vvod(A): ######__ ВВОД МАТРИЦЫ С ПРОВЕРКОЙn=m=0 # размерностьi=j=0# индексыfl = True # флаг равен True, если n - корректноn = int(input(‘Введите n ’))if (n % 2 <> 0) or (n < 2) or (n > N_MAX) :fl = False# Аномалияelse:# ввод m и матрицы A (проверки m нет, что плохо)m = int(input(‘Введите m ’))for i in range (n):for j in range (m): # считываем i-ю строкуA[i][j] = int(input(‘ввод > ’))return fl, n, mdef Vivod(n, m, A): ######__ ВЫВОД МАТРИЦЫ НА ЭКРАНi=j=0# индексыprint(‘Размерность матрицы (’, n, ‘, ’ , m, ‘)’ )for i in range (n):for j in range (m):print(A[i][j], end=‘, ’ )# выводим первую строкуprint()# переходим на следующую строкуdef CheckA(midi, m, A): ######__ ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ НА ЧЕТНОСТЬi=j=0# индексыfl = False # считаем, что ПОКА НЕ НАШЛИ четного элементаi= 0# начальное значение индекса строкwhile ( i < midi) and not fl :j=0# начальное значение индекса столбцовwhile ( j < m) and not fl :if (A[i][j] % 2) == 0 thenfl= True # нашли четный → больше искать смысла нет21Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»j +=1i +=1return fldef Change(midj, n, m, A): ######__ ИЗМЕНЕНИЕ МАТРИЦЫi=j=0 # индексыZ = 0 # вспомогательная переменная для обменаfor i in range (n):for j in range (midj): # если матрица состоит из одного# столбца, тогда цикл не отработает ни разуZ = A[i][j]A[i][j] = A[i][m-1 -j]A[i][m-1 -j] = Z# РАЗДЕЛ ОПЕРАТОРОВ – ГОЛОВНОЙ МОДУЛЬif not Vvod(A) :print(‘n – должно быть четным , >1 и <11’)else:# АномалияVivod(n, m, A)Midi = n // 2# целая часть от деления числа строк на дваMidj = m // 2 # целая часть от деления числа столбцов на дваflg = CheckA(Midi, m, A)if flg:Cange(Midj, n, m, A)Vivod(n, m, A) # вывод результата: измененной матрицы Aelse:print(‘Четных элементов нет. ’)# или альтернативыЛитература: [1]. “A Byte of Python” Автор – Swaroop Chitlur, перевод – В.
Смоляр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
