JĘZYK PYTHON - NARZĘDZIE DLA KAŻDEGO NAUKOWCA. Marcin Lewandowski [ ]

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "JĘZYK PYTHON - NARZĘDZIE DLA KAŻDEGO NAUKOWCA. Marcin Lewandowski [ ]"

Marta Dudek
8 lat temu
Przeglądów:

1 JĘZYK PYTHON - NARZĘDZIE DLA KAŻDEGO NAUKOWCA Marcin Lewandowski [ mlew@ippt.gov.pl ]

2 PROGRAMOWANIE FUNKCYJNE I OBIEKTOWE W PYTHONIE 2

3 PROGRAMOWANIE FUNKCYJNE 3

4 Źródła Programowanie funkcyjne (wykład MIMUW) =Programowanie_funkcyjne M.L. Scott, Programming Language Pragmatics, Morgan Kaufmann, 3 ed., 2009 Charming Python installments 4

5 Paradygmaty programowania Proceduralne/Imperatywne operacje wykonywane na danych (operacje zmieniają stan programu) Obiektowe opis interakcji pomiędzy obiektami Funkcyjne program jako funkcja 5

6 Imperatywne vs. Funkcyjne Cecha Imperatywne Funkcyjne Konstrukcja algorytmu Jakie instrukcje wykonad (algorytm) i jak zmieniad stan programu Zmiana/Stan programu Ważny Nie istnieje Kolejnośd wykonywania Ważna Jakie transformacje danych są potrzebne Mało ważna Przepływ sterowania Pętle, warunki i funkcje Funkcje, rekurencja Podstawowe elementy języka Struktury danych, instancje klas Funkcje jako obiekty firstclass, kolekcje danych (listy) 6

7 Konstrukcje programowania funkcyjnego w Pythonie Funkcje jako obiekty podstawowe (tzw. first-class) lambda, przekazywanie funkcji jako argument Domknięcia (ang. Closures) funkcje związane z damymi Funkcje operujące na funkcjach (ang. high-order functions) Dekoratory forma opakowao (wrapperów) dla funkcji Iteratory i Generatory Listy jako podstawowa struktura danych (List Comprehensions) 7

8 Lambda Lambda proste, jednolinijkowe, anonimowe funkcje Mogą byd przekazywane tak jak zwykłąe funkcje nazwane Używane często jako funkcje w callback, list comprehesnsions, high-order functions return jest w nich domniemany (implicite) square = lambda x: x*x >>> square(9) 81 squares = map(lambda x: x*x, range(3)) >>> squares [0, 1, 4] 8

9 Domknięcie (Closure) Domknięcie to funkcja ze związanymi zmiennymi: składa się z funkcji, jej lokalnych zmiennych oraz referencji do zmiennych spoza zakresu (outer scope) Obiekty to metody związane z danymi na których działają; Domknięcia to dane dowiązane do funkcji # Zwraca funkcję opodatkowania daną stawką VAT def vat_taxer(rate): def taxer(amount): return amount * (float(rate) / 100) return taxer vat22 = vat_taxer(22) vat7 = vat_taxer(7) 9

10 Domknięcie przykład # zwraca funkcję mnożącą przez n def multiply_by(n): return lambda x: return x*n double = multiply_by(2) triple = multiply_by(3) >>> double(2) 4 >>> triple(4) 12 10

11 High-order functions 1 map zastosuj funkcję na każdym elemencie sekwencji: >> map(lambda x: x**2, range(1,5)) [1, 4, 9, 16] filter wybiera elementy spełniające warunek >> filter(lambda x: x%2==0, range(10)) [0, 2, 4, 6, 8] reduce redukuje elementy sekwencji do jednej wartości za pomocą funkcji: >> reduce(lambda x,y: x+y, [1, 2, 3, 4]) 10 11

12 High-order functions 2 zip zszywa kolejne elementy z sekwencji: >> zip(( a, b, c ), (1,2,3)) [( a,1), ( b,2), ( c,3)] all zwraca True, gdy wszystkie elementy są True: >> all((1, 2, alala )) True any zwraca True, gdy choś jeden element jest True: >> any((0, None, 1)) True 12

13 Dekoratory def my_decorator(fn): def wrapper(*args): print before invocation fn(*args) print after invocation return def hello_world(): print hello, world >>> hello_world() before invocation hello, world after invocation 13

14 Iteratory Iterator jest analogiem sekwencji ale z kilkoma różnicami: Często używamy funkcji, która tworzy kolejne elementy sekwencji (np. za pomocą Generatora) Elementy sekwencji są produkowane dopiero w momencie kiedy są potrzebne Iteratory mogą tworzyd sekwencje dowolnie długie (w odróżnieniu od sekwencji struktur danych ograniczonych pamięcią) Iterator to protokół (nie typ danych) na który składa się: Funkcji next() (w implementacji next ()) Raise StopIteration after last item 14

15 Generatory Generator funkcja działająca jako Iterator Każdy element jest zwracany za pomocą polecenia yield Zakooczenie przez: zakooczenie funkcji zwykłe return raise StopIteration 15

16 Generatory przykład def four(): x = 0 while x < 3: print("in generator, x =", x) yield x x += 1 >>> for i in four(): print(i) in generator, x = 0 0 in generator, x = 1 1 in generator, x =

17 Generatory wyrażenia Składniowo podobne do List Comprehensions Ewaluacja leniwa jeden element za jednym razem Mogą byd używane wszędzie, gdzie jest spodziewany Iterator # Przykład 1 it = (line.strip() for line in open('input.txt')) # Przykład 2 można ominąć nawiasy w wywołaniu funkcji func(line.strip() for line in open('input.txt')) 17

18 EX9 3 implementacje is_prime() # Implementacja imperatywna wersja 1 def is_prime(n): k = 2 while k < n: if n % k == 0: k += 1 return True return False # Implementacja funkcyjna wersja 2 def is_prime(n): return len(filter(lambda k: n%k==0, range(2,n))) == 0 # Implementacja funkcyjna wersja 3 def is_prime(n): return not any(n%k==0 for k in xrange(2,n)) 18

19 PROGRAMOWANIE OBIEKTOWE 19

20 Programowanie obiektowe Object-oriented programming (OOP) Klasy i obiekty: Obiekty są tworzone na podstawie definicji klas Pojedynczy obiekt jest nazywany instancją klasy Dane i operacje na nich (funkcje) tworzą obiekt Operacje/funkcje zawarte w klasie są nazywane metodami Dane/zmienne w klasie są nazywane atrybutami klasy Atrybuty tworzą stan instancji klasy (obiektu) 20

21 Definicja klasy class circle: def init (self, radius): self.radius = radius init jest inicjalizatorem obiektu self jest referencją do obiektu # utworzenie obiektu klasy circle >> c = circle(10) c < main.circle instance at 0x004A48A0> >> dir(c) [' doc ', ' init ', ' module ', 'radius'] 21

22 Przeszukiwanie: obiekt.atrybut Szuka pierwszego wystąpienia atrybutu w obiekcie lub we wszystkich klasach powyżej (z których dziedziczył) od dołu do góry i od lewej do prawej strony class C2: x = z = 2 class C3: w = z = 3 class C1(C2, C3): x = y = 1 I1 = C1() I2 = C1() 22

23 Metody specjalne klas METODA IMPLEMENTUJE WOŁANA DLA init Konstruktor obiektu X = Class(args) del Destruktor obiektu Usuwanie obiektu X add Operator + X + Y, X += Y jeśli nie iadd or Operator (bitowy OR) X Y, X = Y jeśli nie _ior repr, str Drukowanie, konwersja print(x), repr(x), str(x) call Wywołanie funkcji X(*args, **kargs) setattr Przypisanie atrybutu X.any = value delattr Skasowanie atrybutu del X.any getattribute Pobranie atrybutu X.any getattr Pobranie atrybutu X.undefined 23

24 Metody specjalne klas c.d. METODA IMPLEMENTUJE WOŁANA DLA getitem Indeksowanie, przecinanie, iteracja setitem Przypisanie indeksowane, przecinane delitem Usuwanie indeksowane, przecinane X[key], X[i:j], także dla pętli jeśli nie iter X[key] = value, X[i:j] = sequence del X[key], del X[i:j] len Długośd len(x), testowanie gdy nie bool bool Testy logiczne bool(x), ( nonzero w Py 2.6) lt, gt, le, ge, eq, ne Porównania X < Y, X > Y, X <= Y, X >= Y, X == Y, X!= Y ( cmp w Py 2.6) 24

25 Metody specjalne klas c.d. METODA IMPLEMENTUJE WOŁANA DLA iadd Operator dodawania w miejscu X += Y iter, next Iterator I=iter(X), next(i); dla pętli contains Tester przynależności item in X (dla iterowalnych) index Wartośd całkowitoliczbowa hex(x), bin(x), oct(x), O[X], O[X:] (zastpuje Py 2.x oct, hex ) enter, exit Menadżer kontekstu with with obj as var: get, set, delete Deskryptory atrybutów X.attr, X.attr = value, del X.attr new Tworzenie obiektu przed init 25

26 Atrybuty specjalne klas Wszystkie klasy posiadają następujące atrybuty: doc string dokumentacji class referencji do obiektu klasy (z każdej instancji) bases lista klas bazowych name nazwa klasy obiektu module nazwa modułu, w którym klasę zdefiniowano dict słownik będący przestrzenią nazw klasy (ale nie superklas) 26

27 Przykład 1 zmienne klasowe class Circle: pi = # class variable def init (self, radius = 1): self.radius = radius def area(self): return self.radius**2 * pt print Circle.pi circle1 = Circle() print circle1.area() circle5 = Circle(5) print circle5.area() 27

28 Przykład 2 metody statyczne class Circle: all_circles = [] # class variable pi = # class variable def init (self, r=1): self.radius = r self. class.all_circles.append(self) def area(self): return self. class.pi * self.radius * def total_area(): total = 0 for c in Circle.all_circles: total = total + c.area() return total 28

29 Przykład 3 dziedziczenie class Shape: def init (self, x, y): self.x = x self.y = y class Square(Shape): def init (self, side=1, x=0, y=0): super(). init (x, y) self.side = side class Circle(Shape): def init (self, r=1, x=0, y=0): super(). init (x, y) self.radius = r 29

30 Przykład 4 getters/setters class Temperature: def init (self): self. t_fahr = 0 # private in def temp(self): # in ºC return (self. def temp(self, new_temp): # in ºC self. t_fahr = new_temp*9/

31 Klasa operacji na ułamkach zwykłych Implementacja klasy ułamek oraz operacji: dodawania, odejmowania, mnożenia i dzielenia ułamków wyświetlania ułamków EX10 31

Podobne dokumenty

Kurs rozszerzony języka Python

Kurs rozszerzony języka Python Wykład 2. 13 października 2017 Plan wykładu Klasy i obiekty 1 Klasy i obiekty 2 3 4 Plan wykładu Klasy i obiekty 1 Klasy i obiekty 2 3 4 Deklaracja klasy Klasy i obiekty Przykłady class Figura: Pierwsza