Chức năng lớp làm gì trong python?
Chương này được trích từ cuốn sách A Primer on Scientific Programming with Python của H. P. Langtangen, tái bản lần thứ 5, Springer, 2016 Show
Các lớp có thể được sử dụng cho nhiều thứ trong tính toán khoa học, nhưng một trong những nhiệm vụ lập trình thường xuyên nhất là biểu diễn các hàm toán học có một tập tham số ngoài một hoặc nhiều biến độc lập. Mục Thử thách. các hàm có tham số giải thích lý do tại sao các hàm toán học như vậy lại gây khó khăn cho người lập trình và phần Biểu diễn một hàm dưới dạng một lớp cho biết ý tưởng lớp gặp những khó khăn này như thế nào. Các phần Một ví dụ về lớp hàm khác trình bày một ví dụ khác trong đó một lớp biểu diễn một hàm toán học. Tài liệu nâng cao hơn về lớp, mà đối với một số độc giả có thể làm rõ các ý tưởng, nhưng cũng có thể bỏ qua trong lần đọc đầu tiên, xuất hiện trong phần Các triển khai lớp hàm thay thế và phần Tạo lớp không có cấu trúc lớp Thách đấu. chức năng với các tham sốĐể tạo động lực cho khái niệm lớp, chúng ta sẽ xem xét các hàm có tham số. Một ví dụ là \( y(t)=v_0t-\frac{1}{2}gt^2 \). Về mặt khái niệm, trong vật lý, đại lượng \( y \) được xem như một hàm của \( t \), nhưng \( y \) còn phụ thuộc vào hai tham số khác là \( v_0 \) và \( g \), mặc dù . Chúng ta có thể viết \( y(t;v_0,g) \) để chỉ ra rằng \( t \) là biến độc lập, trong khi \( v_0 \) và \( g \) là các tham số. Nói đúng ra, \( g \) là một tham số cố định (miễn là chúng ta ở trên bề mặt trái đất và có thể xem \( g \) là hằng số), vì vậy chỉ có \( v_0 \) và \( t \) mới có thể . Sau đó, sẽ tốt hơn nếu viết \( y(t;v_0) \) Trong trường hợp chung, chúng ta có thể có một hàm \( x \) có \( n \) tham số \( p_1,\ldots,p_n \). \( f(x; p_1,\ldots,p_n) \). Một ví dụ có thể là $$ \begin{equation*} g(x; A, a) = Ae^{-ax} \thinspace. \end{phương trình*} $$ Làm thế nào chúng ta nên thực hiện các chức năng như vậy? def y(t, v0): g = 9.81 return v0*t - 0.5*g*t**2 def g(x, a, A): return A*exp(-a*x) Vấn đềCó một vấn đề lớn với giải pháp này. Nhiều công cụ phần mềm mà chúng ta có thể sử dụng cho các phép toán trên các hàm giả định rằng một hàm của một biến chỉ có một đối số trong biểu diễn hàm của máy tính. Ví dụ: chúng ta có thể có một công cụ để lấy đạo hàm của một hàm \( f(x) \) tại một điểm \( x \), sử dụng phép tính gần đúng $$ \begin{equation} f'(x)\approx {f(x def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h Hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1 hoạt động với bất kỳ hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 nào nhận một đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6) Thật không may, v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1 sẽ không hoạt động với chức năng v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)4 của chúng tôi. Việc gọi v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)5 dẫn đến lỗi bên trong hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1, vì nó cố gọi hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 của chúng ta chỉ với một đối số trong khi hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 yêu cầu hai đối số Viết một hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1 thay thế cho các hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 có hai đối số là một biện pháp khắc phục tồi vì nó hạn chế tập hợp các hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 được chấp nhận trong trường hợp rất đặc biệt của hàm có một biến độc lập và một tham số. Một nguyên tắc cơ bản trong lập trình máy tính là cố gắng tạo ra phần mềm càng phổ biến và có thể áp dụng rộng rãi càng tốt. Trong trường hợp hiện tại, điều đó có nghĩa là hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1 phải được áp dụng cho tất cả các hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 của một biến và để v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 nhận một đối số khi đó là quyết định tự nhiên để đưa ra Sự không phù hợp của các đối số hàm, như đã nêu ở trên, là một vấn đề lớn vì có rất nhiều thư viện phần mềm dành cho các phép toán trên các hàm toán học của một biến. tích phân, vi phân, giải \( f(x)=0 \), tìm cực trị, v.v. Tất cả các thư viện này sẽ cố gắng gọi hàm toán học mà chúng tôi cung cấp chỉ với một đối số. Khi chức năng của chúng tôi có nhiều đối số hơn, mã bên trong thư viện sẽ hủy bỏ lệnh gọi đến chức năng của chúng tôi và các lỗi như vậy có thể không phải lúc nào cũng dễ dàng theo dõi Một giải pháp tồi. biến toàn cầuDo đó, yêu cầu là xác định các triển khai Python của các hàm toán học của một biến với một đối số, biến độc lập. Hai ví dụ trên sau đó phải được thực hiện như def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h7 Các hàm này chỉ hoạt động nếu def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h86 và def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h87 là các biến toàn cục, được khởi tạo trước khi một người cố gắng gọi hàm. Dưới đây là hai cuộc gọi mẫu trong đó v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1 phân biệt giữa v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30 v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5) Việc sử dụng các biến toàn cục nói chung được coi là lập trình tồi. Tại sao các biến toàn cục lại có vấn đề trong trường hợp hiện tại có thể được minh họa khi cần phải làm việc với một số phiên bản của hàm. Giả sử chúng ta muốn làm việc với hai phiên bản của \( y(t;v_0) \), một với \( v_0=1 \) và một với \( v_0=5 \). Mỗi khi chúng ta gọi v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7, chúng ta phải nhớ phiên bản nào của chức năng mà chúng ta làm việc và đặt def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 tương ứng trước khi gọi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h8 Một vấn đề khác là các biến có tên đơn giản như def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h87 và def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h86 có thể dễ dàng được sử dụng làm biến toàn cục trong các phần khác của chương trình. Những phần này có thể thay đổi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 của chúng tôi trong ngữ cảnh khác với chức năng v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7, nhưng sự thay đổi đó ảnh hưởng đến tính chính xác của chức năng v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7. Trong trường hợp như vậy, chúng tôi nói rằng việc thay đổi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 có tác dụng phụ, tôi. e. , sự thay đổi ảnh hưởng đến các phần khác của chương trình một cách không chủ ý. Đây là một lý do tại sao quy tắc vàng trong lập trình yêu cầu chúng ta hạn chế sử dụng các biến toàn cục càng nhiều càng tốt Một giải pháp khác cho vấn đề cần hai tham số \( v_0 \) có thể là giới thiệu hai hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7, mỗi hàm có một tham số \( v_0 \) riêng biệt v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)3 Bây giờ chúng ta cần khởi tạo v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)71 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)72 một lần, sau đó chúng ta có thể làm việc với v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)73 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)74. Tuy nhiên, nếu chúng ta cần 100 tham số \( v_0 \) thì chúng ta cần 100 hàm. Điều này gây tẻ nhạt cho mã, dễ xảy ra lỗi, khó quản trị và đơn giản là một giải pháp thực sự tồi tệ cho một vấn đề lập trình Vì vậy, có một biện pháp khắc phục tốt? . khái niệm lớp giải quyết tất cả các vấn đề được mô tả ở trên Biểu diễn một hàm dưới dạng một lớpMột lớp chứa một tập hợp các biến (dữ liệu) và một tập hợp các hàm, được tổ chức cùng nhau dưới dạng một đơn vị. Các biến có thể nhìn thấy trong tất cả các chức năng trong lớp. Tức là chúng ta có thể xem các biến là "toàn cục" trong các hàm này. Những đặc điểm này cũng áp dụng cho các mô-đun và các mô-đun có thể được sử dụng để đạt được nhiều lợi ích giống như các lớp mang lại (xem nhận xét trong phần Tạo lớp không có cấu trúc lớp). Tuy nhiên, các lớp về mặt kỹ thuật rất khác so với các mô-đun. Bạn cũng có thể tạo nhiều bản sao của một lớp, trong khi chỉ có thể có một bản sao của một mô-đun. Khi bạn thành thạo cả module và class, bạn sẽ thấy rõ sự giống và khác nhau. Bây giờ chúng ta tiếp tục với một ví dụ cụ thể về một lớp Xét hàm \( y(t; v_0)=v_0t - \frac{1}{2}gt^2 \). Chúng ta có thể nói rằng \( v_0 \) và \( g \), được đại diện bởi các biến def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30, cấu thành dữ liệu. Cần có một hàm Python, chẳng hạn như v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)77, để tính giá trị của \( y(t;v_0) \) và hàm này phải có quyền truy cập vào dữ liệu def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30, trong khi def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)60 là một đối số Sau đó, một lập trình viên có kinh nghiệm với các lớp sẽ đề xuất thu thập dữ liệu def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30, và hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)77, cùng nhau dưới dạng một lớp. Ngoài ra, một lớp thường có một chức năng khác, được gọi là hàm khởi tạo để khởi tạo dữ liệu. Hàm tạo luôn có tên là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64. Mỗi lớp phải có một tên, thường bắt đầu bằng chữ hoa, vì vậy chúng tôi chọn def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 làm tên vì lớp đại diện cho một hàm toán học có tên \( y \). Hình 1 phác thảo nội dung của lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 dưới dạng cái gọi là sơ đồ UML, ở đây được tạo ra với sự trợ giúp của chương trình class_Y_v1_UML. py. Sơ đồ UML có hai "hộp", một nơi liệt kê các chức năng và một nơi liệt kê các biến. Bước tiếp theo của chúng tôi là triển khai lớp này bằng Python Hình 1. Sơ đồ UML với chức năng và dữ liệu trong lớp đơn giản def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 để biểu diễn một hàm toán học \( y(t;v_0) \) Thực hiệnMã hoàn chỉnh cho lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 của chúng tôi trông như sau trong Python v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 Một điều khó hiểu đối với những người mới tham gia các lớp Python là tham số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69, có thể mất một số nỗ lực và thời gian để hiểu đầy đủ Sử dụng và mổ xẻTrước khi tìm hiểu ý nghĩa của từng dòng trong phần triển khai lớp, chúng ta bắt đầu bằng cách chỉ ra cách lớp có thể được sử dụng để tính toán các giá trị của hàm toán học \( y(t;v_0) \) Một lớp tạo ra một kiểu dữ liệu mới, ở đây có tên là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65, vì vậy khi chúng ta sử dụng lớp để tạo các đối tượng thì các đối tượng đó thuộc kiểu def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. (Trên thực tế, tất cả các đối tượng Python tiêu chuẩn, chẳng hạn như danh sách, bộ dữ liệu, chuỗi, số dấu phẩy động, số nguyên, v.v. , là các lớp Python tích hợp, với các tên v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)92, v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)93, v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)94, v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)95, v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)96, v.v. ) Một đối tượng của lớp do người dùng định nghĩa (như def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65) thường được gọi là một thể hiện. Chúng ta cần một thể hiện như vậy để sử dụng dữ liệu trong lớp và gọi hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98. Câu lệnh sau xây dựng một thể hiện được liên kết với tên biến v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 Dường như, chúng ta gọi lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 như thể nó là một hàm. Trên thực tế, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h01 được Python dịch tự động thành lệnh gọi hàm tạo def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64 trong lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. Các đối số trong cuộc gọi, ở đây chỉ có số def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h04, luôn được chuyển thành đối số cho def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64 sau đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69. Nghĩa là, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 nhận giá trị def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h04 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 vừa bị loại bỏ trong cuộc gọi. Điều này có thể gây nhầm lẫn, nhưng có một quy tắc là đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 không bao giờ được sử dụng trong các lệnh gọi hàm trong lớp Với ví dụ v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7, chúng ta có thể tính giá trị \( y(t=0. 1;v_0=3) \) bởi câu lệnh Ở đây cũng vậy, đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 bị loại bỏ trong lệnh gọi tới v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98. Để truy cập các hàm và biến trong một lớp, chúng ta phải thêm tiền tố vào tên hàm và biến bằng tên của thể hiện và dấu chấm. hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 đạt được là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h15 và các biến đạt được là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h16 và def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h17. Ví dụ, chúng ta có thể in ra giá trị của def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 trong trường hợp v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 bằng cách viết Đầu ra trong trường hợp này sẽ là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h04 Chúng tôi đã giới thiệu thuật ngữ "thể hiện" cho đối tượng của một lớp. Các hàm trong các lớp thường được gọi là các phương thức và các biến (dữ liệu) trong các lớp được gọi là các thuộc tính dữ liệu. Các phương thức còn được gọi là các thuộc tính của phương thức. Từ bây giờ chúng ta sẽ sử dụng thuật ngữ này. Trong lớp mẫu def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 của chúng ta, chúng ta có hai phương thức hoặc thuộc tính phương thức, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98, hai thuộc tính dữ liệu, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30, và tổng cộng bốn thuộc tính ( def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64, v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30). Tên của các thuộc tính có thể được chọn tự do, giống như tên của các hàm và biến Python thông thường. Tuy nhiên constructor phải có tên là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64, nếu không nó sẽ không tự động được gọi khi chúng ta tạo instance mới Bạn có thể làm bất cứ điều gì bạn muốn trong bất kỳ phương thức nào, nhưng quy ước chung là sử dụng hàm tạo để khởi tạo các biến trong lớp Gia hạn lớp họcChúng ta có thể có bao nhiêu thuộc tính tùy thích trong một lớp, vì vậy hãy thêm một phương thức mới vào lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. Phương thức này được gọi là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h32 và in ra một chuỗi chứa công thức của hàm toán học \( y \). Sau công thức này, chúng tôi cung cấp giá trị của \( v_0 \). Chuỗi sau đó có thể được xây dựng như def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)6 trong đó def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 là một thể hiện của lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. Cuộc gọi của def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h32 không cần bất kỳ đối số nào phải đủ để tạo, trả về và in chuỗi. Tuy nhiên, ngay cả khi phương thức def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h32 không cần bất kỳ đối số nào, thì nó phải có đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69, đối số này bị bỏ qua trong lệnh gọi nhưng cần thiết bên trong phương thức để truy cập các thuộc tính. Do đó, việc thực hiện phương pháp v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)9 Cho đầy đủ, bây giờ cả lớp đọc def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h0 Ví dụ về sử dụng có thể là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h1 với đầu ra def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h2 Hãy cẩn thận với thụt đầu dòng trong lập trình lớp. Một sai lầm phổ biến của những người mới bắt đầu xây dựng lớp là đặt mã áp dụng lớp ở cùng một khoảng thụt đầu dòng như các phương thức của lớp. điều này là bất hợp pháp. Chỉ các định nghĩa phương thức và phép gán cho cái gọi là thuộc tính dữ liệu tĩnh (phần Phương thức và thuộc tính tĩnh) mới có thể xuất hiện trong khối thụt lề bên dưới tiêu đề def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h38. Việc gán thuộc tính dữ liệu thông thường phải được thực hiện bên trong các phương thức. Chương trình chính sử dụng lớp phải xuất hiện với cùng thụt lề như dòng tiêu đề def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h38 Sử dụng các phương thức như các hàm thông thườngChúng tôi có thể tạo một số hàm \( y \) với các giá trị khác nhau của \( v_0 \) def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h3 Chúng ta có thể coi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h40, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h41 và def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h42 là các hàm Python thông thường của def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)60, sau đó chuyển chúng cho bất kỳ hàm Python nào mong đợi hàm một biến. Cụ thể, chúng ta có thể gửi các hàm tới hàm def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h44 từ phần Thử thách. chức năng với các tham số def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h4 Bên trong hàm def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h44, đối số v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 hiện hoạt động như một hàm của một biến tự động mang theo hai biến def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30. Khi v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)2 đề cập đến (e. g. ) def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h42, Python thực sự biết rằng def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h51 có nghĩa là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h52, và bên trong phương thức def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h42, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h55, và chúng ta có quyền truy cập vào def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h56 và def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h57 Lớp học kiểu mới so với lớp học cổ điểnKhi sử dụng Python phiên bản 2 và viết một lớp như chúng tôi nhận được những gì được gọi là một lớp kiểu cũ hoặc cổ điển. Việc triển khai sửa đổi các lớp trong Python đã có trong phiên bản 2. 2 với các lớp học kiểu mới. Đặc điểm kỹ thuật của một lớp kiểu mới yêu cầu def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h58 sau tên lớp Các lớp kiểu mới có nhiều chức năng hơn và nói chung nên làm việc với các lớp kiểu mới. Do đó, từ bây giờ chúng ta sẽ viết def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h59 thay vì chỉ viết def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h60. Trong Python 3, tất cả các lớp đều là kiểu mới cho dù chúng ta viết def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h60 hay def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h59 chuỗi tài liệuMột hàm có thể có một chuỗi tài liệu ngay sau định nghĩa hàm, xem phần ref{sec. nền tảng. chuỗi tài liệu}. Mục đích của chuỗi tài liệu là để giải thích mục đích của hàm và, ví dụ, đối số và giá trị trả về là gì. Một lớp cũng có thể có một chuỗi tài liệu, nó chỉ là chuỗi đầu tiên xuất hiện ngay sau tiêu đề def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h38. Quy ước là đặt chuỗi tài liệu trong ba dấu ngoặc kép def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h64 def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h5 Thông tin toàn diện hơn có thể bao gồm các phương pháp và cách lớp được sử dụng trong phiên tương tác def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h6 biến tựBây giờ chúng ta sẽ giải thích thêm về tham số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 và cách hoạt động của các phương thức lớp. Bên trong hàm tạo def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)64, đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 là một biến chứa thể hiện mới sẽ được tạo. Khi chúng ta viết chúng tôi xác định hai thuộc tính dữ liệu mới trong trường hợp này. Tham số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 được trả về mã gọi một cách vô hình. Chúng ta có thể tưởng tượng rằng Python dịch cú pháp def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h69 thành lời gọi được viết là Bây giờ, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 trở thành phiên bản mới v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 mà chúng tôi muốn tạo, vì vậy khi chúng tôi thực hiện def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h72 trong hàm tạo, chúng tôi thực sự gán def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 cho def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h16. Tiền tố với def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h75 minh họa cách tiếp cận một phương thức lớp với cú pháp tương tự như cách tiếp cận một hàm trong mô-đun (giống như def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h76). Nếu chúng ta đặt tiền tố bằng def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h75, chúng ta cần cung cấp rõ ràng một thực thể cho đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69, chẳng hạn như v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 trong dòng mã ở trên, nhưng nếu chúng ta thêm tiền tố bằng def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h80 (tên thực thể) thì đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 sẽ bị loại bỏ trong cú pháp và Python sẽ . Đây là "tiền tố tên đối tượng" mà chúng ta sẽ sử dụng khi tính toán với các lớp. ( def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h84 sẽ không hoạt động vì v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 không được xác định và được cho là một đối tượng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. Tuy nhiên, nếu trước tiên chúng tôi tạo def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h87 và sau đó gọi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h84, cú pháp sẽ hoạt động và def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h16 là def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h04 sau cuộc gọi. ) Chúng ta hãy xem một cuộc gọi đến phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 để xem cách sử dụng tương tự đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69. Khi chúng ta viết Python dịch điều này thành một cuộc gọi sao cho đối số def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 trong phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 trở thành đối tượng v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7. Trong biểu thức bên trong phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h7 def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 là v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 vì vậy điều này giống như Việc sử dụng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 có thể trở nên rõ ràng hơn khi chúng ta có nhiều thể hiện lớp. Chúng ta có thể tạo một lớp chỉ có một tham số để chúng ta có thể dễ dàng xác định một thể hiện của lớp bằng cách in giá trị của tham số này. Ngoài ra, mọi đối tượng Python def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)00 đều có một mã định danh duy nhất do def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)01 thu được mà chúng ta cũng có thể in ra để theo dõi xem def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 là gì def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h8 Đây là một phiên tương tác với lớp học này def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h9 Chúng ta thấy rõ ràng rằng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 bên trong hàm tạo là cùng một đối tượng như def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)04 mà chúng ta muốn tạo bằng cách gọi hàm tạo Một đối tượng thứ hai được thực hiện bởi def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)0 Bây giờ chúng ta có thể gọi phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 bằng cách sử dụng cú pháp tiêu chuẩn def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)06 và cú pháp "mô phạm hơn" def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)07. Sử dụng cả def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)04 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)09 minh họa cách def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 nhận các giá trị khác nhau, trong khi chúng ta có thể xem phương thức def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)11 như một hàm duy nhất chỉ hoạt động trên các đối tượng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)13 khác nhau def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)1 Hy vọng rằng những minh họa này giúp giải thích rằng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 chỉ là ví dụ được sử dụng trong tiền tố gọi phương thức, ở đây là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)04 hoặc def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)09. Nếu không, kiên nhẫn làm việc với lập trình lớp trong Python theo thời gian sẽ tiết lộ sự hiểu biết về những gì def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 thực sự là Các quy tắc liên quan đến def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69
Một ví dụ lớp chức năng khácChúng ta hãy áp dụng ý tưởng từ lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 cho hàm $$ \begin{equation*} v(r) = \left({\beta\over 2\mu_0}\right)^{{1/ n}} {n . Chúng ta có thể viết hàm này là \( v(r; \beta,\mu_0,n,R) \) để biểu thị rõ ràng rằng có một biến độc lập chính (\( r \)) và bốn tham số vật lý \( \beta \ . Lớp này thường giữ các tham số vật lý dưới dạng biến và cung cấp phương thức def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)27 để tính toán hàm \( v \) def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)2 Có vẻ như có một điều mới ở đây là chúng ta khởi tạo một số biến trên cùng một dòng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)3 Danh sách các biến được phân tách bằng dấu phẩy ở phía bên tay phải tạo thành một bộ vì vậy phép gán này chỉ là một cấu trúc hợp lệ trong đó một tập hợp các biến ở phía bên trái được đặt bằng một danh sách hoặc bộ ở phía bên tay phải . Một mã nhiều dòng tương đương là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)4 Trong phương pháp v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98, thật thuận tiện để tránh tiền tố def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)29 trong các công thức toán học và thay vào đó giới thiệu các tên viết tắt địa phương def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)30, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)31, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)32 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)33. Nói chung, đây là một ý tưởng hay, vì nó giúp dễ dàng đọc cách thực hiện công thức và kiểm tra tính đúng đắn của nó Nhận xétMột giải pháp khác cho vấn đề gửi các hàm có tham số đến một hàm thư viện chung, chẳng hạn như v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1, được cung cấp trong tài liệu Biến số đối số của hàm trong Python [2]. Biện pháp khắc phục là chuyển các tham số dưới dạng đối số "thông qua" hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)1. Điều này có thể được thực hiện một cách tổng quát như được giải thích trong phụ lục đó Triển khai lớp chức năng thay thếĐể minh họa thêm về lập trình lớp, bây giờ chúng ta sẽ nhận ra lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 từ phần Biểu diễn một hàm dưới dạng một lớp theo một cách khác. Bạn có thể coi phần này là phần nâng cao và bỏ qua nó, nhưng đối với một số độc giả, tài liệu này có thể cải thiện sự hiểu biết về lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 và cung cấp một số hiểu biết sâu sắc về lập trình lớp nói chung Một thói quen tốt là luôn có một hàm tạo trong một lớp và khởi tạo các thuộc tính dữ liệu trong lớp ở đây, nhưng đây không phải là một yêu cầu. Hãy để chúng tôi loại bỏ hàm tạo và biến def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 thành một đối số tùy chọn cho phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98. Nếu người dùng không cung cấp def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 trong cuộc gọi tới v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98, chúng tôi sẽ sử dụng giá trị def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 phải được cung cấp trong cuộc gọi trước đó và được lưu trữ dưới dạng thuộc tính dữ liệu def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)43. Chúng ta có thể nhận ra liệu người dùng có cung cấp _____185 làm đối số hay không bằng cách sử dụng _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ mẽ Việc triển khai thay thế của lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65, được đặt tên là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)48, hiện đã đọc def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)5 Lần này, lớp chỉ có một phương thức và một thuộc tính dữ liệu vì chúng ta đã bỏ qua hàm tạo và để v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30 là một biến cục bộ trong phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 Nhưng nếu không có hàm tạo, thì một thể hiện được tạo như thế nào? . Điều này cho phép chúng tôi viết để làm một ví dụ v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7. Vì không có gì xảy ra trong hàm tạo trống được tạo tự động, nên v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 không có thuộc tính dữ liệu nào ở giai đoạn này. Viết do đó dẫn đến ngoại lệ def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)6 Bằng cách gọi chúng tôi tạo một thuộc tính def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)43 bên trong phương thức v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98. Nói chung, chúng ta có thể tạo bất kỳ thuộc tính def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)24 nào trong bất kỳ phương thức nào bằng cách chỉ gán một giá trị cho def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)23. Bây giờ đang thử một sẽ in def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)57. Trong một cuộc gọi mới, giá trị def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 trước đó ( def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)57) được sử dụng bên trong v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)43 trừ khi đối số def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 được chỉ định trong cuộc gọi Việc triển khai trước đó không thể đánh lừa được nếu chúng tôi không khởi tạo được def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85. Ví dụ, mã sẽ chấm dứt trong phương pháp v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 với ngoại lệ def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)6 Như thường lệ, tốt hơn là thông báo cho người dùng bằng một thông báo nhiều thông tin hơn. Để kiểm tra xem chúng ta có thuộc tính def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 hay không, chúng ta có thể sử dụng hàm Python def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)66. Gọi def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)67 chỉ trả về def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)68 nếu thể hiện def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 có một thuộc tính có tên def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)70. Một phương pháp v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 được cải tiến hiện đọc def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)8 Ngoài ra, chúng ta có thể thử truy cập def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)43 trong một khối def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)73 và có thể đưa ra một ngoại lệ def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)74 (đây là điều mà Python đưa ra nếu không có đủ đối số cho một hàm hoặc phương thức) def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)9 Lưu ý rằng Python phát hiện một def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)75, nhưng theo quan điểm của người dùng, không có đủ tham số được cung cấp trong cuộc gọi nên một def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)74 phù hợp hơn để liên lạc lại với mã cuộc gọi Chúng tôi nghĩ lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 triển khai tốt hơn lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)48, vì lớp trước đơn giản hơn. Như đã đề cập, thói quen tốt là bao gồm một hàm tạo và đặt dữ liệu ở đây thay vì "ghi dữ liệu một cách nhanh chóng" như chúng ta cố gắng thực hiện trong lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)48. Toàn bộ mục đích của lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)48 chỉ là để chỉ ra rằng Python cung cấp tính linh hoạt cao đối với việc xác định các thuộc tính và không có yêu cầu nào đối với những gì một lớp phải chứa Tạo các lớp không có cấu trúc lớpNhững người mới làm quen với khái niệm lớp học thường gặp khó khăn để hiểu khái niệm này là gì. Phần hiện tại cố gắng giải thích chi tiết hơn về cách chúng ta có thể giới thiệu các lớp mà không cần cấu trúc lớp bằng ngôn ngữ máy tính. Thông tin này có thể hoặc không thể làm tăng sự hiểu biết của bạn về các lớp học. Nếu không, lập trình với các lớp chắc chắn sẽ nâng cao hiểu biết của bạn theo thời gian, vì vậy không có lý do gì phải lo lắng. Trên thực tế, bạn có thể chuyển sang phần Phương pháp đặc biệt một cách an toàn vì không có khái niệm quan trọng nào trong phần này mà các phần sau sẽ dựa vào Một lớp chứa tập hợp các biến (dữ liệu) và tập hợp các phương thức (hàm). Tập hợp các biến là duy nhất cho mỗi thể hiện của lớp. Nghĩa là, nếu chúng ta tạo 10 trường hợp, thì mỗi trường hợp có một tập biến riêng. Các biến này có thể được coi như một từ điển với các khóa bằng tên biến. Sau đó, mỗi phiên bản có từ điển riêng và chúng ta có thể xem đại khái phiên bản đó là từ điển này. (Thể hiện cũng có thể chứa các thuộc tính dữ liệu tĩnh (phần Các phương thức và thuộc tính tĩnh), nhưng chúng được xem như các biến toàn cục trong bối cảnh hiện tại. ) Mặt khác, các phương thức được chia sẻ giữa các thể hiện. Chúng ta có thể coi một phương thức trong một lớp là một hàm toàn cục tiêu chuẩn lấy một thể hiện ở dạng từ điển làm đối số đầu tiên. Sau đó, phương thức này có quyền truy cập vào các biến trong thể hiện (từ điển) được cung cấp trong cuộc gọi. Đối với lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 từ phần Biểu diễn một hàm dưới dạng một lớp và một thể hiện v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7, các phương thức là các hàm thông thường với các tên và đối số sau def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h70 Lớp hoạt động như một không gian tên, nghĩa là tất cả các chức năng phải được thêm tiền tố bởi tên không gian tên, ở đây def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. Hai lớp khác nhau, chẳng hạn như def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)84 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)85, có thể có các hàm có cùng tên, chẳng hạn như v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98, nhưng khi các hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)98 thuộc về các không gian tên khác nhau, tên của chúng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)88 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)89 trở nên khác biệt. Các mô-đun cũng là không gian tên cho các hàm và biến trong chúng (nghĩ về def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)90, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)91, def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)92) Điều đặc biệt duy nhất với cấu trúc lớp trong Python là nó cho phép chúng ta sử dụng một cú pháp thay thế cho các lệnh gọi phương thức Cú pháp này trùng với cú pháp truyền thống gọi các phương thức lớp và cung cấp đối số, như được tìm thấy trong các ngôn ngữ máy tính khác, chẳng hạn như Java, C#, C++, Simula và Smalltalk. Ký hiệu dấu chấm cũng được sử dụng để truy cập các biến trong một thể hiện sao cho chúng ta bên trong một phương thức có thể viết def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)43 thay vì def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)94 ( def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)69 đề cập đến v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 thông qua lệnh gọi hàm) Chúng ta có thể dễ dàng triển khai một phiên bản đơn giản của khái niệm lớp mà không cần xây dựng lớp bằng ngôn ngữ. Tất cả những gì chúng ta cần là một loại từ điển và các chức năng thông thường. Từ điển đóng vai trò là thể hiện và các phương thức là các hàm lấy từ điển này làm đối số đầu tiên sao cho hàm có quyền truy cập vào tất cả các biến trong thể hiện. Lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 của chúng tôi bây giờ có thể được thực hiện như def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h71 Hai chức năng được đặt trong một mô-đun có tên là def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65. Việc sử dụng diễn ra như sau def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h72 Chúng tôi không có hàm tạo vì việc khởi tạo các biến được thực hiện khi khai báo từ điển v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7, nhưng chúng tôi cũng có thể đưa một số hàm khởi tạo vào mô-đun def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h73 Cách sử dụng bây giờ hơi khác một chút def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h74 Cách triển khai lớp này với sự trợ giúp của từ điển và một tập hợp các hàm thông thường thực sự tạo cơ sở cho việc triển khai lớp trong nhiều ngôn ngữ. Python và Perl thậm chí còn có cú pháp thể hiện kiểu triển khai này. Trên thực tế, mọi thể hiện của lớp trong Python đều có một từ điển def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h701 làm thuộc tính, chứa tất cả các biến trong thể hiện. Đây là bản demo chứng minh sự tồn tại của từ điển này trong lớp def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)65 def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h75 Để tóm tắt. Một lớp Python có thể được coi là một số biến được thu thập trong từ điển và một tập hợp các hàm trong đó từ điển này được cung cấp tự động làm đối số đầu tiên sao cho các hàm luôn có quyền truy cập đầy đủ vào các biến của lớp nhận xét đầu tiênTrong phần này, chúng tôi đã cung cấp chế độ xem các lớp từ quan điểm kỹ thuật. Những người khác có thể xem một lớp như một cách mô hình hóa thế giới về mặt dữ liệu và hoạt động trên dữ liệu. Tuy nhiên, trong các ngành khoa học sử dụng ngôn ngữ toán học, việc mô hình hóa thế giới thường được thực hiện bằng toán học và các cấu trúc toán học cung cấp sự hiểu biết về vấn đề và cấu trúc của các chương trình. Khi thích hợp, cấu trúc toán học có thể được ánh xạ thuận tiện vào các lớp trong chương trình để làm cho phần mềm đơn giản và linh hoạt hơn nhận xét thứ haiKhung nhìn của các lớp trong phần này bỏ qua các chủ đề rất quan trọng như kế thừa và liên kết động (được giải thích trong tài liệu Lập trình hướng đối tượng [1]). Để phần hiện tại đầy đủ hơn, do đó, chúng tôi mô tả ngắn gọn cách kết hợp từ điển và các hàm toàn cục của chúng tôi có thể xử lý tính kế thừa và liên kết động (nhưng điều này sẽ không có ý nghĩa trừ khi bạn biết tính kế thừa là gì) Kế thừa dữ liệu có thể thu được bằng cách cho phép từ điển lớp con thực hiện cuộc gọi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h703 với từ điển lớp cha làm đối số. Theo cách này, tất cả dữ liệu trong lớp cha cũng có sẵn trong từ điển lớp con. Liên kết động của các phương thức phức tạp hơn, nhưng người ta có thể nghĩ đến việc kiểm tra xem phương thức đó có nằm trong mô-đun lớp con hay không (sử dụng def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)66) và nếu không, người ta tiếp tục kiểm tra các mô-đun siêu hạng cho đến khi tìm thấy phiên bản của phương thức đóng cửaPhần này nối tiếp cuộc thảo luận trong phần Tạo lớp không có cấu trúc lớp và trình bày một cấu trúc nâng cao hơn có thể đóng vai trò thay thế cho cấu trúc lớp trong một số trường hợp Ví dụ thúc đẩy của chúng tôi là chúng tôi muốn Python triển khai hàm toán học \( y(t;v_0)=v_0t - \frac{1}{2}gt^2 \) có \( t \) làm đối số duy nhất, . Hãy xem xét hàm sau, trả về một hàm def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h76 Thuộc tính đáng chú ý của hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7 là nó ghi nhớ giá trị của def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)30, mặc dù các biến này không cục bộ đối với hàm mẹ def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h708 và không cục bộ trong v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7. Đặc biệt, chúng ta có thể chỉ định def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 làm đối số cho def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h708 def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h77 Ở đây, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h712 có quyền truy cập vào def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h713 trong khi def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h714 có quyền truy cập vào def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h715 Hàm def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h716 chúng ta xây dựng và trả về từ def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h708 được gọi là một bao đóng và nó ghi nhớ giá trị của các biến cục bộ xung quanh trong hàm cha (tại thời điểm chúng ta tạo hàm v0 = 3 dy = diff(y, 1) A = 1; a = 0.1 dg = diff(g, 1.5)7). Bao đóng rất thuận tiện cho nhiều mục đích trong tính toán toán học. Các ví dụ xuất hiện trong phần Ví dụ. Tự động phân biệt. Bao đóng cũng là trung tâm trong phong cách lập trình được gọi là lập trình chức năng Tạo nhiều bao đóng trong một chức năng. Ngay khi bạn có ý tưởng về một bao đóng, có thể bạn sẽ sử dụng nó rất nhiều vì đây là một cách thuận tiện để đóng gói một chức năng với dữ liệu bổ sung. Tuy nhiên, có một số cạm bẫy. Lớn nhất được minh họa bên dưới, nhưng đây được coi là tài liệu nâng cao Hãy để chúng tôi tạo một loạt các hàm def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h719 cho các giá trị khác nhau của tham số def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85. Mỗi hàm chỉ trả về một bộ def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h721 để chúng ta có thể dễ dàng thấy đối số và tham số là gì. Chúng tôi sử dụng def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h722 để nhanh chóng xác định từng chức năng và chúng tôi đặt các chức năng trong danh sách def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h78 Bây giờ, def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h723 là danh sách các hàm có một đối số. Gọi từng hàm và in các giá trị trả về def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 và def h(t): return t**4 + 4*t dh = diff(h, 0.1) from math import sin, pi x = 2*pi dsin = diff(sin, x, h=1E-6)60 sẽ cho def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h79 Như chúng ta thấy, tất cả các chức năng có def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h726, i. e. , họ đã lưu trữ giá trị gần đây nhất của def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 trước khi trả lại. Đây không phải là những gì chúng tôi muốn Mẹo nhỏ là để def diff(f, x, h=1E-5): return (f(x+h) - f(x))/h85 làm đối số từ khóa trong mỗi hàm, vì giá trị của đối số từ khóa bị cố định tại thời điểm hàm được xác định Việc sử dụng chức năng lớp là gì?Trong toán học, đặc biệt là trong lĩnh vực lý thuyết nhóm và lý thuyết biểu diễn nhóm, hàm hạng là một hàm trên nhóm G và không đổi trên các lớp liên hợp của G. Nói cách khác, nó bất biến dưới ánh xạ liên hợp trên G. Những chức năng như vậy đóng vai trò cơ bản trong lý thuyết biểu diễn .
Khi nào sử dụng lớp trong Python?Theo nguyên tắc chung, khi bạn có một tập hợp dữ liệu với cấu trúc cụ thể và bạn muốn thực hiện các phương pháp cụ thể trên đó , . Tuy nhiên, điều đó chỉ hợp lệ nếu bạn sử dụng nhiều cấu trúc dữ liệu trong mã của mình. Nếu toàn bộ mã của bạn sẽ không bao giờ xử lý nhiều hơn một cấu trúc.
lớp trong Python với ví dụ là gì?Các đối tượng và lớp Python
. Tương tự, một lớp là bản thiết kế cho đối tượng đó . Chúng ta có thể coi một lớp như một bản phác thảo (nguyên mẫu) của một ngôi nhà. Nó chứa tất cả các chi tiết về sàn nhà, cửa ra vào, cửa sổ, v.v.
Phương thức lớp có phải là một hàm trong Python không?Một phương thức trong python hơi giống với một hàm, ngoại trừ nó được liên kết với các đối tượng/lớp . Các phương thức trong python rất giống với các hàm ngoại trừ hai điểm khác biệt chính. Phương thức này được sử dụng hoàn toàn cho một đối tượng mà nó được gọi. Phương thức có thể truy cập vào dữ liệu được chứa trong lớp. |