Лекция 14. Модули. Структуры(классы) (1152916)
Текст из файла
1Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»Модули. Пользовательские структуры данныхНазначение модулей. Структура модуля. Разработка многомодульныхпрограмм. Принцип сокрытия видимости данных. Использование сложныхструктур данных. Разнообразие проектирования и применения структур.Понятие класса в Питоне.9. МОДУЛИ9.1.
Назначение и структура модуля. Модули в PythonВспомним материалы прошлых лекций о структурном подходе впрограммировании.Напоминание. Методология структурного программирования —подход, заключающийся: в задании хорошей топологии программ (иерархическая, блочнаяструктура с ясными связями между блоками); в отказе от использования глобальных данных и операторабезусловного перехода; в разработке модулей (блоков кода) с максимальной скрытностьюи независимостью от остального кода (других модулей).Одним из основополагающих принципов структурной методологииявляется принцип «разделяй и властвуй».Принцип "разделяй и властвуй" известен со времен Юлия Цезаря иявляется методом решения трудных проблем путем их разделения намножествомелких,которыелегчерешать.При этом требуется их достаточная автономность для того, чтобы можнобыло выполнять тестирование и отладку независимо от других частейобщей системы2Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»Термин «модуль» в программировании начал использоваться еще в70-х годах. Первоначально основным требованием к «модулю» былонезависимость и единообразие. Но в 1972 году канадский программистДэвид Парнас (David Parnas) сформулировал новое требование длямодуля (концепция скрытия информации - information hiding): «Длянаписания одного модуля должно быть достаточно минимальныхзнаний о тексте другого». Однако существовавшие в то время такиеконструкции, как процедура и функция, не могли обеспечить надежногоскрытия информации, из-за повсеместного применения глобальныхпеременных. Решить эту проблему можно было, разработав новуюсинтаксическую конструкцию, которая была бы защищена от влиянияглобальных переменных.Впервые формальная синтаксическая конструкция модуля былапредложена все тем же Н.
Виртом в 1975 г. и включена в его новый языкМодула (Modula) . Интересно замечание Н.Вирта, сделанное им поповоду более позднего языка Модула-2: «Модули – самая важная черта,отличающая язык Модула-2 от его предшественника Паскаля».Как видим, модули в нынешнее время успешно внедрены и активноиспользуются в языке Паскаль, в то время как Модула так и неприжилась в среде программистов.Итак, модульное программирование – это организация программыкак системы из небольших независимых блоков (модулей), структура иповедение которых подчиняются определенным правилам.
Средиосновных выделим: единообразие синтаксиса и структуры программного кода; автономность (максимальная локализация переменных ифункций); наличие механизмов сокрытия имен от других модулей(переменных и функций).В языке Python модули – это вообще не что иное, как вашипрограммы. Написав программу, вы написали модуль, который можетбыть запущен самостоятельно, а может быть подключен к другомумодулю точно так же, как вы уже подключали стандартные библиотекиязыка c помощью команды import.
Таким образом, структура модуля3Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»полностью подчиняетсянаписанной в Python.правиламлюбойдругойпрограммы,Если в вашем модуле_1 есть только переменные и функции, топодключая его в другом модуле_2, вы позволяете модулю_2 использоватьфункции и глобальные переменные модуля_1. Если же в модуле_1 естьеще и раздел операторов, т.е. исполняемый код (модуль – это жепрограмма, не забываем), тогда при первом подключении командойimport он исполнит все свои операторы.Пример.сохраните программу из одного оператора как Mod1.py:print(‘Я модуль_1’)сохраните программу как Mod2.py:import Mod1print(‘А я модуль_2’)после запуска Mod2.py, увидим:Я модуль_1А я модуль_2В Python есть несколько способов подключить модуль. Пусть мыимеем модуль Mod1.py следующего вида:__VERSION = 1.1 # константа – номер версии модуля_1, обычнаяпрактика для долгосрочных проектов; Она объявлена с подчеркиваниемперед именем (принято использовать двойное подчеркивание)COUNT = 2000 # обычная константаИ имеем модуль Mod2.py следующего вида:__VERSION = 0.03beta # константа – номер версии модуля_2Тогда на примере этих модулей рассмотрим способы подключенийих в некий третий модуль Mod3.py.4Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»Таблица 9.1. Способы подключения модулей.Синтаксис подключения в Mod3.pyКакой доступ получим в Mod3.py1)Доступны все имена из обоихмодулей, доступ к именам через«имя_модуля.имя_переменной»(или функции), например:import Mod1import Mod2print(Mod1.__VERSION)print(Mod1.COUNT)print(Mod2.__VERSION)2)import Mod1 as mimport Mod2 as tАналогичный доступ, но посокращенным именам модулей,например:print(m.__VERSION)print(m.COUNT)print(t.__VERSION)3.1)from Mod1 import COUNTfrom Mod2 import __VERSIONДоступны только перечисленныеименаизсоответствующихмодулей, причем НЕ нужнописать имя модуля для доступа,например будут доступны:print(__VERSION) # из Mod2print(COUNT)# из Mod1А подобное обращение вызоветошибку, т.к.теперь имя Mod1неизвестно:print(Mod1.__VERSION)«NameError: name 'Mod1' is not5Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»defined»3.2)from Mod1 import __VERSIONfrom Mod2 import __VERSION4)from Mod1 import *from Mod2 import *Доступны только перечисленныеименаизсоответствующихмодулей, но обратите внимание навозникший конфликт имен – из-затого,чтоименасовпадают,сработаетпринципсокрытияобласти видимости. Ошибки небудет, но в качестве __VERSIONбудет принято значение только изMod2.Этот способ импортирует всепубличные имена, такие какCONST,нонеимпортирует__VERSION,потомучтоононачинаетсясдвойногоподчёркивания–такиеобозначения приняты в Python длянепубличных имен, т.е.
для имен,которые признаны необходимымитолько в том модуле, гдеобъявлены. Например, доступноprint(COUNT)и нет доступа к обеим константам__VERSION.Замечание.Это чисто формальное соглашение,так как на самом деле мы имеемвозможность получить такие именас помощью простой командыimport. Двойное подчеркивание вименах, как и в случае собъявлением констант БОЛЬШИМИ6Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»БУКВАМИ, только сообщает нам отом, что подобное имя не следуетиспользовать вне модуля, где онообъявлено.Наиболее корректными использованием среди способовподключения модулей в Python принято считать способы 1 и 2.Они удлиняют код, но гарантируют от непредвиденных ошибок,делают код надежней.!9.2. Разработка многомодульных программ. Принцип сокрытиявидимости данныхСоздадим модуль Python, реализующий сложение и вычитаниевекторов вещественных чисел и подсчет среднего арифметическогопервых Num элементов этих векторов, а использовать его будем восновной программе, т.е.
в другом модуле. Первый модуль у нассодержит только константу и функции, а второй использует возможностипервого для решения собственных задач.Таблица 9.2. Пример программы из двух модулей.Код в Python для модуля Vector.pyКод в Python основной программыNmax = 5from Vector import * # подключилимодуль__функция не входит в публичный n=0интерфейс, т.к. нужна для A = [-1, 10.5, 0, -0.75, 33]внутренних нужд модуляB = [-1, 10.5, 0, -0.75, 33]# проверка превышения границC = [0.0]*Nmax# вектора или попытки «поделить на# ноль» при вычислении среднегоpAddV(A, B, C)# арифметического66]# при аномальном значении Num –pSubV(A, B, C)# устанавливает его в максимальное# разрешенное состояние Nmaxdef __Check( Num):if (Num > Nmax) or (Num <= 0):return Nmaxelse:C=AddV(A, B)66]C=SubV(A, B)# C = [-2, 21, 0, -1.5,# C = [0, 0, 0, 0, 0]# C = [-2, 21, 0, -1.5,# C = [0, 0, 0, 0, 0]7Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»return Num# функция# сложение векторов x + y zdef AddV(x, y):i=0z = [0.0]*Nmaxfor i in range(Nmax):z[i] = x[i] + y[i]return z# п/п общего типа# сложение векторов x + y zdef pAddV(x, y, z):for i in range(Nmax):z[i] = x[i] + y[i]# вычитание векторов x - y zdef SubV(x, y):i=0z = [0.0]*Nmaxfor i in range(Nmax):z[i] = x[i] - y[i]return z# п/п общего типа# вычитание векторов x - y zdef pSubV(x, y, z):for i in range(Nmax):z[i] = x[i] - y[i]# ср.
ариф. первых Numэлементов вектора xdef SredV(x, Num):i=0sr=0.0Num=__Check(Num)for i in range(Num):print (‘SR1=’, SredV (A, 1)) # SR1= -1print (‘SR2=’, SredV (A, 2)) # SR2= 4.75print (‘SR5=’, SredV (A, Nmax)) # SR5= 8.35print (‘SR0=’, SredV (A, 0)) # SR0= 8.35print (‘SR7=’, SredV (A, 7)) # SR7= 8.35n=__Check(8)# сработает ошибкадоступа (т.к. переменная не являетсяпубличной и неизвестна головнойпрограмме) – «NameError: name'__Check' is not defined»8Воробьева И.А.
«Информатика. Язык Питон»sr += x[i]return sr/NumТекст этого модуля следует После объявления USES Vectorсохранить в файл под именем программе стали доступны все«Vector.py».объекты, объявленные в модулеVector, как публичные.А что будет, если я в главном модуле напишу переменную с такимже именем, какое уже объявлено в модуле для публичного доступа? Аничего страшного не произойдет. При необходимости можнопереопределить любой из объектов, объявленных в другом модуле,причем это могут быть даже объекты разных типов.Таблица 9.3.
Одноименные разнотипные переменные в разных модуляхКод в Python для модуля ModA.pyn=5# целое число# допускаются «пустые» разделы,это же просто программа, как илюбая другаяКод в Python основнойпрограммыimportModA, ModB#подключили оба модуля так, чтобыгарантированноизбегатьконфликта именn = [0.75, 34.5] # переопределилипеременную n – она вообще массивКод в Python для модуля ModB.pyn = (-17+0j) # комплекснаяпеременная# доступ к переменной текущегомодуляprint (‘n = ’, n) # n = [0.75, 34.5]# доступ к переменной модуляModAprint (‘n из ModA = ’, ModA.n); # nиз ModA = 5# доступ к переменной модуляModBprint (‘n из ModB = ’, ModB.n); # nиз ModB = -17+0j9Воробьева И.А.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
