Алексей Боровков: «Кортеж» прошел 50 тысяч виртуальных краш-тестов
— Можно ли сказать, что проект окупится?
— В первую очередь на это имеют шансы седан, внедорожник и минивэн, но с изменением характеристик — их удешевлением, но не ухудшением.
— Для авиапрома вы будете делать какие-то цифровые модели?
— Да. Они уже делаются — в частности, мы интенсивно работаем с Объединенной авистроительной корпорацией, наиболее успешно с «Гражданскими самолетами Сухого» — совместно с коллегами мы значительно продвинулись в адаптации передовых подходов в авиастроении. Важно понимать, что подходы, о которых я кратко рассказал, будут широко проникать во все высокотехнологичные отрасли, так как именно они обеспечивают разработку и создание в кратчайшие сроки новой глобально конкурентоспособной и востребованной продукции.
— Еще одним направлением дорожной карты «Технет» НТИ является 3D-принтинг (аддитивные технологии). Что у нас уже напечатано, что умеют печатать и что будут?
— Прежде всего это, конечно, отдельные детали. Есть у нас, скажем, в двигателестроении в России компании, которые напечатали более 600 разных деталей. Сейчас эти детали проходят ресурсные испытания.
Безусловно, за этим будущее. Но и здесь важно понимать, что если мы напечатаем элементы конструкций, спроектированных ранее под изготовление на основе станков с числовым управлением, то это будет экономически не выгодно, как правило, будет значительно дороже.
Аддитивные технологии или шире — аддитивное производство, конечно, целесообразно лишь в случае нового проектирования изделий с широким применением многочисленных технологий оптимизации, которые фактически породили новые типы проектирования — бионический дизайн, генеративный дизайн. Только в этом случае мы можем получить лучшие в своем классе конструкции, минимальные по весу, но удовлетворяющие всем необходимым требованиям по жесткости, прочности, вибрациям, долговечности и так далее.
— В проекте Aurus есть уже что-то напечатанное на 3D?
— Да, конечно, есть.
— А что?
— Давайте не будем раскрывать всех подробностей (смеется). Например, есть детали, которые создавались с помощью гибридных технологий, то есть сначала печаталась из пластика мастер-модель спроектированной оптимальной конструкции, а потом уже, скажем, литьем под давлением делались детали, которые по характеристикам, в первую очередь по весовым характеристикам, в 3-4 раза лучше, чем аналоги у BMW и Porsсhe.
И даже ведущие специалисты Porsсhe специально приезжали к нам в инжиниринговый центр СПбПУ знакомиться с этими передовыми подходами и утверждали, что они пока до этого не дошли.
— Печатаются ли в России материалы для строительства домов?
Горшки и боги — Авторевю
В фойе Московского автомобильного и автомоторного института гостей встречает парадная шеренга самых экзотических отечественных моторов: аксиальные пяти- и семицилиндровые двигатели AR-5 и AR-7, траверсно-балансирный дизель ТБ-48… За сто лет в НАМИ опробовали, кажется, все возможные конструкции ДВС, но легковых бензиновых моторов V12, в отличие от авиационных или дизельных, среди них еще не было. Таких двигателей ни в СССР, ни в России до сих пор не выпускали.
— Опыта создания дизелей V12 в России значительно больше, — объясняет руководитель Центра «Энергоустановки» НАМИ Алексей Теренченко. — К тому же в советское время не было необходимости и возможности для создания подобных бензиновых моторов, это танки требовали большой мощности, а среди автомобилей даже бронированные ЗИЛы обходились 315-сильными двигателями V8, тем более что именно по такой схеме выпускались моторы и на ГАЗе, и на ЗИЛе.
В обновленном литейном цехе НАМИ — новенькие литейные машины с технологией «антигравитационного» литья, когда расплавленный металл подается в форму снизу под небольшим давлением
Почему теперь возникла потребность в двенадцатицилиндровом двигателе, ни для кого уже не секрет: это мотор для флагманского лимузина проекта Кортеж, и он должен быть самым мощным, самым прогрессивным и самым престижным. Паспортные данные впечатляют: рабочий объем — 6,6 л, непосредственный впрыск, система изменения фаз газораспределения, четыре турбокомпрессора с давлением 2,3 бара, максимальная мощность — 830 л.с. (при 5500 об/мин), а максимальный крутящий момент — 1320 Нм в диапазоне от 2200 до 4500 об/мин.
Но официально проект называется ЕМП (Единая модульная платформа), и кроме «автомобиля высшего класса», как в НАМИ называют флагманский лимузин, программа включает еще и бизнес-седаны, кроссоверы и минивэны, поэтому с самого начала Кортеж предусматривал также моторы V8 и рядные «четверки».
Интересно, что в первоначальных набросках проекта Кортеж для лимузинов рассматривалась возможность использовать двигатели на основе дизеля RED A03 V12, который в Германии разработала фирма гоночного моториста и нашего бывшего соотечественника Владимира Райхлина. Однако этот изначально авиационный двигатель с развалом блока 72º осложнял компоновку моторного отсека. От идеи такого донорства отказались, и примерно два года назад мотористы НАМИ начали работу почти с чистого листа.
В 2013 году был объявлен конкурс эскизных проектов на двигатель V12, в котором участвовали компании FEV, AVL, Ricardo и Porsche Engineering. Но в итоге фирме Porsche Engineering отдали только проект разработки мотора V8 — самого массового в линейке. А остальные двигатели в НАМИ взялись проектировать самостоятельно.
В условиях опытного производства изготовление одного коленвала занимает две недели
Конструктор Игорь Анохин работает в НАМИ с 1987 года, он участвовал в создании многих моторов, включая как раз те самые аксиальные AR-5 и AR-7, а теперь руководит разработкой двигателя V12. C базовой «восьмеркой» флагманский мотор роднит общий рабочий процесс — то есть цилиндро-поршневая группа, газораспределительный механизм, форсунки и свечи. Такой модуль будет использован для всех двигателей проекта ЕМП.
В этом моторы НАМИ похожи на большинство современных модульных двигателей с унифицированной геометрией цилиндра. Но если BMW, VW AG, Daimler, Volvo и Jaguar Land Rover приняли за основу цилиндр объемом 500 см³, то в НАМИ выбрали чуть более крупный модуль: с диаметром цилиндра 88 мм, ходом поршня 90 мм, рабочим объемом 547,4 см³ и степенью сжатия 9,5:1. Литраж — «с хвостиком»: 6,6 л на двенадцать цилиндров, 4,4 л — на восемь, 2,2 л — на четыре.
Базовая «восьмерка» получилась классической: с 90-градусным углом развала блока и двумя турбокомпрессорами на внешних его сторонах. Однако это полностью алюминиевый двигатель с сухими чугунными тонкостенными гильзами, в котором непосредственный впрыск топлива, управляемые фазы газораспределения и раздельная по цилиндрам система охлаждения. В Германии на сегодня собрано 15 таких предсерийных моторов, в России — еще пять, и все они уже проходят испытания.
Турбокомпрессоры подмосковной компании Турботехника — это первый российский опыт создания системы наддува для бензиновых моторов
Благодаря тому, что в базовом двигателе удалось добиться высокого среднего эффективного давления (25 бар), мотор 4.4 по удельной мощности превосходит, например, «восьмерку» Porsche 4.8 на кроссовере Cayenne Turbo S: 136 л.с./л против 119. А по максимальной отдаче агрегат сопоставим с двигателями V12 на автомобилях BMW и Mercedes: 600 л.с. и 880 Нм крутящего момента.
При этом на всех машинах семейства ЕМП моторы будут работать с гибридной трансмиссией на основе электромашины и девятиступенчатого «автомата» R932 московской компании КАТЕ, в создании которого принимал участие бывший гендиректор НАМИ Максим Нагайцев. То есть отдача комбинированной силовой установки cтанет еще выше.
Двенадцатицилиндровые лимузины тоже будут гибридными.
Для опытных моторов кованые поршни сделаны на заказ, но для серийных двигателей их производство должно быть локализовано в России
Традиционный на первый взгляд мотор V12 соткан из технических решений, продиктованных теми, кто призван следить за покоем и безопасностью пассажиров-небожителей. Рабочий процесс тут от «восьмерки», блок цилиндров скомпонован под традиционным для такой архитектуры углом 60°, но турбокомпрессоров четыре, а приводные ремни и некоторые навесные агрегаты из конструкции исключены. Роль стартера и генератора выполняет электромашина гибридной трансмиссии, механизм газораспределения и насос гидроусилителя руля приводятся цепью, вакуумный насос — от распредвала.
Правда, в том, что касается надежности, больше всего вопросов вызывает как раз гибридная трансмиссия, ведь «автомат» КАТЕ лишен гидротрансформатора, плавность старта и переключений он обеспечивает за счет пробуксовки управляющих фрикционов. Однако такая трансмиссия имеет предел по входящему крутящему моменту: 1000 Нм. А царь-двигатель, напомню, должен развивать 1320 Нм.
Однако пока ни один мотор V12 еще не вышел на стендовые испытания с полной нагрузкой. Самые ранние экземпляры, преодолев холодные и горячие пуски, дошли только до механических испытаний на стенде и в составе автомобиля, в рамках которых двигатель работает максимум на две трети своих возможностей.
При этом все моторы V12 сделаны в НАМИ — силами значительно модернизированного опытного производства, которое позволяет изготавливать прототипные партии силовых агрегатов любой сложности. За последний год в цехах появились новые пятикоординатные токарные и фрезеровочные станки, аппараты быстрого прототипирования (3D-принтеры) и даже литейные комплексы, где можно изготавливать пилотные образцы алюминиевых головок и блоков цилиндров, а также деталей трансмиссии и подвески.
На мониторе у конструктора Юрия Натепрова — трехмерная модель обычной рядной «четверки» 2.2: один турбокомпрессор, непосредственный впрыск, 245 л.с. и 380 Нм крутящего момента. Но это топ-версия, а на основе того же блока готовится и «народный» вариант — атмосферник с распределенным впрыском. Первую «четверку» должны собрать уже в этом году.
А в середине сентября Алексей Теренченко на конференции автомобильных инженеров в Тольятти объявил, что, помимо этого, НАМИ на основе унифицированного модуля способен разработать еще и компактные рядные агрегаты с тремя, двумя и даже одним цилиндром. Применять такие моторчики можно не только на автомобилях, но и на катерах, мотоциклах и даже на садовой и строительной технике. Турботройка объемом 1,65 л будет развивать 181 л.с., атмосферная «двойка» 1.1 — 76 л.с. Ну а самым скромным в линейке должен стать одноцилиндровый 550-кубовый мотор на 41 л.с.
Кроме того, в инженерном заделе НАМИ есть семейство рядных атмосферных и наддувных дизелей тех же конфигураций, от одноцилиндрового мощностью 15 л. с. до четырехцилиндрового 2.2 на 184 л.с. Правда, все двигатели меньше бензиновой «четверки» существуют пока только в виде виртуальных проектов, подготовку которых поручили студентам университета имени Баумана. Так что царь-мотоцикл и царь-бетономешалку придется еще немного подождать.
машина на свадьбу и кортежи
Всегда хочется, чтобы важные события в нашей жизни проходили на высшем уровне, и свадьба не исключение. Важно правильно спланировать праздничного мероприятия от бутоньерок до организации вечера, чтобы всё было идеально. И не последней составляющей будет машина на свадьбу. Следует учесть все пожелания и потребности не только молодоженов, но и приглашенных родственников и друзей, которые зачастую всюду сопровождают жениха и невесту.
Собственные автомобили не всегда готовы, подходят или имеются в необходимом количестве, поэтому большинство пользуется услугами прокатного авто. Чтобы иметь возможность выбора и быть уверенным в надежности предоставленных услуг, лучше обратиться в специализированную компанию.
Транспортная компания Белый лев предлагает большой парк автомобилей для аренды на свадьбу на выгодных условиях. Наши офисы и точки проката представлены в городах Владимир, Нижний Новгород, Ярославль. Наш девиз — в нужном месте в точное время – является определяющим! Мы подберем для вас автотранспорт идеально соответствующие вашим желаниям и бюджету.
Хорошие свадебные автомобили пользуются большой популярностью, поэтому многие молодожены поступают правильно, заранее заказывая машину на свадьбу, как минимум за месяц. Самые распространенные автомобили относятся к представительскому классу, т. к. перед машиной ставится множество задач, от простой надежности, до соответствия стилю пары и создания атмосферы праздника.
Основные критерии, с которых стоит начать выбирать машину на свадьбу:
- Стоимость проката авто за час и общее количество часов.
- Количество пассажирских мест.
- Время и место прибытия в день свадьбы.
Условия заказа.
Мы работаем только на основе официального договора, в котором прописываются данные нюансы, характеристики арендованных авто, выбранные дополнительные услуги, маршрут следования. Это позволит рассчитать время проката и быть уверенными в качестве оказываемых услуг.
Можно составить свадебный кортеж. При этом стоит обратить внимание на гармонию машин по моделям и цветам.
Выберете сформированный кортеж или составьте собственный. Мы готовы предложить для Вас следующие автомобили:
- Mercedes CLA 200;
- Mercedes C 200;
- Volkswagen Polo;
- Peugeot 408;
- Nissan Terrano;
- Ford Focus III;
- минивэны Hyundai Grand Starex (пассажирских мест: 8).
В нашем автопарке только новые автомобили (большинство не старше 3-х лет), любого класса (от Эконом до Премиум), которые обслуживаются исключительно у официальных дилеров марок и имеют полное покрытие страховой компании. Наш опыт сопровождения свадебных торжеств более 8 лет.
Что бы Вы не выбрали, мы хотим пожелать вам веселого праздника, семейного счастья и долгих лет совместной жизни!
Автомобильный двигатель проекта «Кортеж» адаптировали для авиации
25 ноября 2019 г., AEX.RU – Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») завершил научно-исследовательскую работу «Адаптация» по превращению автомобильного двигателя «Кортежа» в авиационный, сообщили РИА Новости в пресс-службе института.
«Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова завершил научно-исследовательскую работу «Адаптация» успешными испытаниями двигателя в составе силовой установки с воздушным винтом», — сказали в ЦИАМ.
Как отметил руководитель работы, начальник отдела ЦИАМ Лев Финкельберг, была проведена оценка возможного использования двигателя, созданного по такой схеме, на двухдвигательном девятиместном и однодвигательном шестиместном самолетах местных воздушных линий. По словам руководителя работы, наиболее трудоемкой задачей стала адаптация под авиационные правила систем топливопитания, зажигания, управления, обеспечивающих работу двигателя.
«Инженеры ЦИАМ решили ряд задач, связанных с конструктивными особенностями адаптируемых агрегатов и трудностями их расположения на двигателе. Главной же сложностью стало получение требуемых характеристик, поскольку на «авиационных» режимах автомобильный двигатель практически никогда не работает», — сказали в ЦИАМ.
В институте добавили, что испытания проведены на винтовом стенде ООО «ОКБМ» (Воронеж) силами специалистов ЦИАМ, НАМИ (разработчик «Кортежа») и ОКБМ.
«В ходе испытаний получены характеристики двигателя в диапазоне от земного малого газа до взлетного режима, проверены его запуски и приемистость. Результаты работы подтвердили заявленные в техническом задании удельные характеристики по литровой мощности, расходу топлива и весу двигателя», — уточнили в институте.
В ЦИАМ сообщили, что исследование созданного на базе двигателя «Кортеж» демонстратора АПД-500 планируется продолжить в термобарокамере института и в дальнейшем провести испытания на экспериментальном летательном аппарате.
Ранее о проведении в России научно-исследовательских работ в области превращения автомобильного двигателя от проекта «Кортеж» в авиационный сообщил в интервью генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин. По его словам, основная цель данного проекта – понять, что конкретно нужно поменять в автомобильном двигателе, чтобы на нем полетел самолет. Гордин отметил, что автомобильные двигатели — крупносерийные, их себестоимость существенно ниже, поэтому есть возможность сделать относительно дешевый авиационный двигатель.
Согласно данным открытых источников, в рамках проекта «Кортеж» ФГУП НАМИ совместно с Porsche Engineering разработало семейство модульных двигателей. Самым мощным из них является V12 с четырьмя турбинами, непосредственным впрыском топлива и системой изменения фаз газораспределения. Впервые он был продемонстрирован на стенде НАМИ на Московском автосалоне в 2016 году. Объем этого силового агрегата — 6,6 л, а мощность и крутящий момент составляют 850 л.с. и 1320 Нм соответственно.
Раскрыты характеристики базового мотора проекта «Кортеж»
Настоящим я выражаю свое согласие ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» (ОГРН 1027739435570, ИНН 7703247653) при оформлении Заказа товара/услуги на сайте www.4tochki.ru в целях заключения и исполнения договора купли-продажи обрабатывать — собирать, записывать, систематизировать, накапливать, хранить, уточнять (обновлять, изменять), извлекать, использовать, передавать (в том числе поручать обработку другим лицам), обезличивать, блокировать, удалять, уничтожать — мои персональные данные: фамилию, имя, номера домашнего и мобильного телефонов, адрес электронной почты.
Также я разрешаю ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» направлять мне сообщения информационного характера о товарах и услугах ООО «Пауэр Интернэшнл–шины», а также о партнерах.
Согласие может быть отозвано мной в любой момент путем направления ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» письменного уведомления по адресу: 129337, г. Москва, ул. Красная Сосна, д.30
Конфиденциальность персональной информации
1. Предоставление информации Клиентом:
1.1. При оформлении Заказ товара/услуги на сайте www.4tochki.ru (далее — «Сайт») Клиент предоставляет следующую информацию:
— Фамилию, Имя, Отчество получателя Заказа товара/услуги;
— адрес электронной почты;
— номер контактного телефона;
— адрес доставки Заказа (по желанию Клиента).
1.2. Предоставляя свои персональные данные, Клиент соглашается на их обработку (вплоть до отзыва Клиентом своего согласия на обработку его персональных данных) компанией ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» (далее – «Продавец»), в целях исполнения Продавцом и/или его партнерами своих обязательств перед Клиентом, продажи товаров и предоставления услуг, предоставления справочной информации, а также в целях продвижения товаров, работ и услуг, а также соглашается на получение информационных сообщений. При обработке персональных данных Клиента Продавец руководствуется Федеральным законом «О персональных данных» и локальными нормативными документами.
1.2.1. Если Клиент желает уничтожения его персональных данных в случае, если персональные данные являются неполными, устаревшими, неточными, либо в случае желания Клиента отозвать свое согласие на обработку персональных данных или устранения неправомерных действий ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» в отношении его персональных данных, то он должен направить официальный запрос Продавцу по адресу: 129337, г. Москва, ул. Красная Сосна, д.30
1.3. Использование информации предоставленной Клиентом и получаемой Продавцом.
1.3.1 Продавец использует предоставленные Клиентом данные в целях:
· обработки Заказов Клиента и для выполнения своих обязательств перед Клиентом;
- для осуществления деятельности по продвижению товаров и услуг;
- оценки и анализа работы Сайта;
- определения победителя в акциях, проводимых Продавцом;
· анализа покупательских особенностей Клиента и предоставления персональных рекомендаций;
· информирования клиента об акциях, скидках и специальных предложениях посредством электронных и СМС-рассылок.
1.3.2. Продавец вправе направлять Клиенту сообщения информационного характера. Информационными сообщениями являются направляемые на адрес электронной почты, указанный при Заказе на Сайте, а также посредством смс-сообщений и/или push-уведомлений и через Службу по работе с клиентами на номер телефона, указанный при оформлении Заказа, о состоянии Заказа, товарах в корзине Клиента.
2. Предоставление и передача информации, полученной Продавцом:
2.1. Продавец обязуется не передавать полученную от Клиента информацию третьим лицам. Не считается нарушением предоставление Продавцом информации агентам и третьим лицам, действующим на основании договора с Продавцом, для исполнения обязательств перед Клиентом и только в рамках договоров. Не считается нарушением настоящего пункта передача Продавцом третьим лицам данных о Клиенте в обезличенной форме в целях оценки и анализа работы Сайта, анализа покупательских особенностей Клиента и предоставления персональных рекомендаций.
2.2. Не считается нарушением обязательств передача информации в соответствии с обоснованными и применимыми требованиями законодательства Российской Федерации.
2.3. Продавец получает информацию об ip-адресе посетителя Сайта www.4tochki.ru и сведения о том, по ссылке с какого интернет-сайта посетитель пришел. Данная информация не используется для установления личности посетителя.
2.4. Продавец не несет ответственности за сведения, предоставленные Клиентом на Сайте в общедоступной форме.
2.5. Продавец при обработке персональных данных принимает необходимые и достаточные организационные и технические меры для защиты персональных данных от неправомерного доступа к ним, а также от иных неправомерных действий в отношении персональных данных.
именованных кортежей Python: что, как и когда использовать | Кристофер Тао | Ноябрь, 2021 г.
Рецепты именованных кортежей Python и почему мы должны их использовать
В Python есть «особый» тип кортежей, который называется «именованный кортеж». Изучающие Python довольно часто не понимают этого, особенно когда и почему мы должны его использовать.
Именованный кортеж — это кортеж, поэтому он делает все, что может кортеж. Однако это выходит за рамки обычного кортежа Python. Это больше похоже на «структуру» в других языках программирования, таких как C ++.Это особый подкласс кортежа, который программно создается в соответствии с вашей спецификацией с именованными полями и фиксированной длиной.
В этой статье я познакомлю вас с именованными кортежами Python и попытаюсь продемонстрировать, как их использовать, когда и почему мы должны их использовать.
Изображение Dirk Hoenes с сайта PixabayВот небольшая подсказка перед тем, как мы начали. Начиная с Python 3.1 существует важная встроенная константа с именем tuple, указывающая на версию Python, которую мы используем прямо сейчас. Мы можем получить это следующим образом.
import sys
sys.version_info
Если мы хотим использовать его в нашей программе, нам нужно импортировать его из модуля сбора.
из коллекции import namedtuple
namedtuple
из модуля коллекции является фабрикой классов. Другими словами, он производит классы. Нам нужно предоставить следующие вещи для создания желаемого класса.
- Имя класса, которое мы хотим использовать
- Последовательность имен полей, которые мы хотим назначить, в порядке элементов в кортеже.
- Нам нужно назначить этот класс имени переменной в нашем коде, чтобы мы могли использовать его для создания экземпляров.
Например, если мы хотим определить класс Coords
с двумя атрибутами, широтой и долготой, мы можем реализовать его следующим образом.
Coords = namedtuple ('Coords', ['latitude', 'longitude'])
Затем мы можем использовать класс Coords
для создания экземпляра объекта, который будет именованным кортежем.
home = Координаты (широта = -37.8871270826, longitude = 144.7558373041)
Мы можем проверить, что это кортеж, хотя у него есть имена полей.
isinstance (home, tuple)
Кроме того, для создания экземпляра именованного кортежа из класса нам не нужно каждый раз указывать имена полей, поскольку порядок и длина именованного кортежа фиксированы.
home = Coords (-37.8871270826, 144.7558373041)
1.1 Простой способ определения класса именованного кортежа
Вместо того, чтобы использовать список для указания полей, мы можем легко использовать для этого строку.Например, мы можем использовать общие для разделения имен полей.
Coords = namedtuple ('Coords', 'latitude, longitude')
Мы даже можем использовать пробелы в качестве разделителя, что совершенно нормально.
Triangle = namedtuple ('Triangle', 'first_side second_side third_side')
t1 = Triangle (5, 5, 5)
1.2 Создание из суперкласса с помощью подсказок типов
Начиная с Python 3.6, мы также можем определять именованный класс кортежей более формально. Это также будет поддерживать подсказки типов для названных полей.
от ввода import NamedTuple # 3.6 + class Coords (NamedTuple):
"" "Координата состоит из широты и долготы" ""
latitude: float
longitude: floathome = Coords (-37.8871270826, 144.7558373041)
Разница в том, что нам нужно использовать суперкласс NamedTuple
из модуля набора текста.
Когда мы определяем именованный класс кортежа, хотя мы можем использовать строки для имен полей, они будут отражены как свойство класса. Следовательно, на эти имена полей будут накладываться некоторые ограничения.
Во-первых, мы не можем использовать имя поля, которое начинается с символа подчеркивания.
MyNamedTuple = namedtuple ('MyNamedTuple', ['_attr1', 'attr2'])
Некоторые зарезервированные ключевые слова также запрещены, например def
.
MyNamedTuple = namedtuple ('MyNamedTuple', ['def', 'attr2'])
Кроме того, имена полей не могут дублироваться, поскольку класс не может иметь два атрибута с одинаковым именем.
MyNamedTuple = namedtuple ('MyNamedTuple', ['attr1', 'attr1'])
Однако, поскольку Python 3.1, мы можем установить флаг переименовать
в True, чтобы любые недопустимые имена полей были автоматически переименованы без выдачи ошибки.
MyNamedTuple = namedtuple (
'MyNamedTuple',
['_attr1', 'def', 'attr2', 'attr2'],
rename = True
)
Определение именованного кортежа в приведенном выше коде нарушило как три правила, но поскольку мы установили флаг переименования в значение true, он пропустит его без ошибок.
Есть небольшой трюк, чтобы проверить имена полей именованного класса кортежа, который использует свой частный атрибут _fields
.
MyNamedTuple._fieldsИзображение Герда Альтманна с сайта Pixabay
Чтобы продемонстрировать, как использовать именованный кортеж, давайте повторим пример, который мы использовали в предыдущих разделах. Мы можем определить класс Coords
и создать именованный кортеж home
.
Coords = namedtuple ('Coords', 'latitude, longitude')
home = Coords (-37.8871270826, 144.7558373041)
3.1 Доступ к значениям
Затем мы можем получить доступ к значениям в названном кортеже. Очень интуитивно мы можем использовать имена полей для доступа к их соответствующим значениям.Это одно из основных преимуществ использования именованных кортежей. Это также улучшает читаемость наших кодов.
print (home.latitude)
print (home.longitude)
Также не забывайте, что именованный кортеж является кортежем. Следовательно, мы можем использовать индекс и для получения значений.
print (home [0])
print (home [1])
3.2 Преобразование именованного кортежа в словарь
Именованный кортеж очень похож на словарь с точки зрения его представления. Имена полей можно рассматривать как ключи словаря, и оба они имеют соответствующие значения.
Действительно, именованный кортеж имеет встроенный частный метод для преобразования себя в упорядоченный словарь.
home._asdict ()
В этом есть смысл. Возможно, наиболее важным различием между именованным кортежем и словарем является то, что порядок полей имеет значение в именованном кортеже. Это означает, что именованный кортеж и упорядоченный словарь могут быть взаимозаменяемыми.
Однако что, если нам не важен порядок ключей, и нам просто нужен словарь? Мы можем просто добавить еще одно приведение типов к упорядоченному словарю следующим образом.
dict (home._asdict ())
3.
3 Замена значения поляПоскольку именованный кортеж является кортежем, а кортежи неизменяемы, невозможно изменить значение поля.
home.latitude = 10
В этом случае мы должны использовать другой частный метод _replace ()
для замены значений поля.
home1 = home._replace (latitude = 10)
Метод _replace ()
вернет новый именованный кортеж. Это важно, потому что мы по-прежнему не можем изменить именованный кортеж даже с помощью этого метода.
Если мы проверим исходный именованный кортеж, он не изменился.
3.4 Именованный кортеж со значениями по умолчанию
Как и в обычном классе, мы можем установить значения по умолчанию для свойств, именованный класс кортежа также может быть установлен со значениями по умолчанию. Однако, поскольку поля со значением по умолчанию должны располагаться после любых полей без значения по умолчанию, значения по умолчанию применяются к крайним правым параметрам .
Например, давайте снова определим класс Coords
только с одним значением по умолчанию.
Coords = namedtuple ('Coords', 'latitude, longitude', defaults = [100])
home = Coords (-37.8871270826)
Если мы создадим экземпляр именованного кортежа только с одним значением, значение по умолчанию 100
будет для долготы, которая является самой правой в нашем определении.
Что, если мы явно установим в поле долготу, будет ли использоваться значение по умолчанию для широты?
home = Coords (долгота = -37,8871270826)
Ответ, конечно, нет.Порядок полей в именованном кортеже довольно строгий. Чтобы избежать путаницы и потенциальных проблем, значения по умолчанию должны быть самыми правыми, даже если мы что-то явно указываем.
Если мы дадим значения по умолчанию всем полям, что означает, что количество предоставленных значений по умолчанию такое же, как количество полей, нам не нужно будет передавать какие-либо значения при создании экземпляра именованного кортежа.
Coords = namedtuple ('Coords', 'latitude, longitude', defaults = [- 50, 100])
home = Coords ()
Уловка для проверки значений по умолчанию для именованного класса кортежей заключается в использовании его частных свойство _field_defaults
.
Coords._field_defaults
3.5 Преобразование кортежа в именованный кортеж
Если у нас есть нормальный кортеж и именованный класс кортежа, мы можем легко преобразовать кортеж в именованный кортеж с помощью частного метода _make ()
. Обратите внимание, что длина кортежа должна быть такой же, как и у названного кортежа.
t1 = (-37.8871270826, 144.7558373041)Изображение Герда Альтманна с сайта Pixabay
home = Coords._make (t1)
Итак, мы представили почти все, что касается именованного кортежа в Python.Почему он есть в Python и когда мы должны его использовать?
Ответ следующий:
- Сравните с обычным кортежем, использование именованного кортежа может улучшить наш код, чтобы выразить семантику элементов кортежа.
- По сравнению с классом Python, использование именованного кортежа может улучшить читаемость кода и значительно сократить количество строк кода.
Первый пункт довольно очевиден. Что касается второго, давайте рассмотрим следующий пример. Предположим, нам нужно определить класс Student
.Не обязательно иметь какие-либо методы. Другими словами, он просто содержит данные объекта студента.
класс Студент:
def __init __ (self, student_no, first_name, last_name, Birth_year, пол):
self.student_no = student_no
self.first_name = first_name
self.last_name = last_name
self.birth_year = Birth_year
self.gender = пол
Если мы используем именованный кортеж, определение будет таким простым, как показано ниже.
Student = namedtuple ('Student', 'student_no, first_name, last_name, Birth_year, пол')
Следовательно, для этого сценария использование именованного кортежа намного проще и аккуратнее, чем класс. Однако, если нам понадобится какой-либо метод класса, названный кортеж больше не будет подходить.
Еще одно преимущество использования именованного кортежа — его итеративность. То есть именованный кортеж является итеративным, поэтому его можно использовать во многих сценариях, таких как цикл и генератор.
Давайте воспользуемся классом Student
для создания экземпляра именованного кортежа
s1 = Student (123, 'Chris', 'Tao', 1900, 'Male')
Затем мы можем зациклить его значения.
для attr в s1:Изображение от congerdesign с Pixabay
print (attr)
В этой статье я представил именованный кортеж в Python, что это такое, как создать именованный класс кортежа и как создать экземпляр класса в именованные кортежи.Затем я проиллюстрировал, когда нам следует использовать именованный кортеж, а когда нет. Надеюсь, вам понравится чтение!
Если вы считаете, что мои статьи полезны, рассмотрите возможность присоединения к Среднему членству, чтобы поддержать меня и тысячи других авторов! (Щелкните ссылку выше)
(PDF) Технологии координации на основе кортежей
Исследования показали, что с помощью Linda можно эффективно выразить большой класс параллельных и распределенных проблем
, тем самым устраняя многие из ловушек
построение сетевых систем [?]. Это продемонстрировало, что кортежные системы
не только просты и элегантны, но и выразительны. Примитивы
Linda предоставляют агентам средства для управления общим пространством кортежей
, тем самым вводя операции координации. Кортеж может быть передан в пространство
кортежа агентом, выполняющим примитив out. Например,
out («количество», 10, a) испускает кортеж с тремя полями: количество строк, целое число
10 и содержимое программной переменной a.
Предусмотрены два примитива для ассоциативного извлечения данных из кортежа
space: in и rd. Правило сопоставления управляет выбором кортежа из пространства кортежей
ассоциативным образом: операции ввода принимают шаблон в качестве аргумента, а возвращаемый кортеж
соответствует шаблону. Для соответствия шаблон
и кортеж должны иметь одинаковую длину, типы полей должны быть одинаковыми, а значения постоянных полей
должны быть идентичными.Например, операция
in («amount», 10,? B) ищет кортеж, содержащий строку amount в качестве своего первого поля
, за которым следует целое число 10, за которым следует значение того же типа, что и
программная переменная b: обозначение? B указывает, что извлеченное значение должно быть
привязано к переменной b после извлечения. Разница между in и rd состоит в том, что
первая удаляет совпадающий кортеж, а rd оставляет его в пространстве кортежей.
Обе операции являются блокирующими, то есть они возвращаются только тогда, когда найден соответствующий кортеж
.Если несколько кортежей соответствуют заданному шаблону, Линда не указывает, как
должен работать механизм выбора кортежей. Как следствие, если кортеж
должен активировать приостановленную операцию, не дается никакой гарантии, какая приостановленная операция
будет фактически выбрана.
Другие операции Linda включают inp, rdp — предикативные, неблокирующие
версии in и rd, которые возвращают true, если в соответствующем кортеже было найдено bee n
, и false в противном случае — и eval.eval создает активный кортеж, то есть кортеж
, в котором одно или несколько полей не имеют определенного значения, но должны быть вычислены
вызовами функций. Когда такой кортеж испускается, создается новый процесс для
каждого вызова функции, которая должна быть вычислена. В конце концов, когда все эти процессы выполнили вычисление
, активный кортеж заменяется обычным (пассивным) кортежем
, вызовы функций которого заменяются соответствующими вычисленными значениями.
Эта функция обеспечивает динамическое создание процессов в системе Linda.
Было продемонстрировано [?], Что Линда способна выразить все основные стили координации
в параллельных программах.
В целом операции Linda определяют координационный язык [?]: Сочетание координационного языка и последовательного языка программирования
создает новый язык, подходящий для параллельных систем. Эта комбинация
, которая называется внедрением, может быть реализована различными способами — путем изменения синтаксиса и среды выполнения языка последовательного программирования
, предварительной обработки исходного кода
, предоставления соответствующих библиотек или расширения операционной системы
.услуг [?].
Хотя Linda-подобная координация определена в рамках параллельной (и обычно закрытой) системы
, она также привлекательна для программирования открытых распределенных приложений
, за счет использования ее функций, которые кратко описаны ниже:
2
Обеспечение конфиденциальности в модели пространства кортежа | Journal of Internet Services and Applications
Концептуально пространство кортежей можно рассматривать как объект общей памяти, который обеспечивает операции для хранения и извлечения упорядоченных наборов данных, называемых кортежами. Затем процессы в распределенной системе могут взаимодействовать через эту абстракцию разделяемой памяти. Кортеж — это упорядоченная последовательность полей, где поле, содержащее значение, называется определенным. Кортеж t , в котором определены все поля, называется записью (или кортежем). Кортеж \ (\ overline {t} \) называется шаблоном, если какое-либо из его полей не имеет определенного значения. Кортеж t и шаблон \ (\ overline {t} \) объединяются (или совпадают) тогда и только тогда, когда оба имеют одинаковое количество полей и все значения и типы определенных полей в \ (\ overline {t} \) идентичны значениям и типам соответствующих полей в t .Например, кортеж 〈JISA, 2017, SBC〉 объединяется / совпадает с шаблоном 〈JISA, ∗, ∗〉 (’∗’ обозначает неопределенное поле, называемое подстановочным знаком).
Координация процессов через пространства кортежей, представленная языком программирования LINDA для параллельных систем [4], поддерживает независимую связь в пространстве (процессы не должны знать местоположения друг друга) и во времени (процессы не должны быть активными в в то же время). Кроме того, эта модель координации обеспечивает некоторую синхронизирующую способность.
Манипуляции, выполняемые в пространствах кортежей, состоят в вызове трех основных операций [4]: out ( t ), который сохраняет кортеж t в пространстве; \ (in (\ overline {t}) \), который удаляет из пространства кортеж, соответствующий шаблону \ (\ overline {t} \); \ (rd (\ overline {t}) \), используется для чтения из пространства кортежа, соответствующего шаблону \ (\ overline {t} \), без его удаления. Операции в и rd являются блокирующими, т.е. если в пространстве нет кортежа, соответствующего шаблону, процесс блокируется до тех пор, пока он не станет доступным.Распространенным расширением этой модели является включение неблокирующих вариантов этих операций, обозначенных как inpn и rdp . Эти операции работают точно так же, как и предыдущие, за исключением того факта, что они возвращают, даже если нет кортежа, соответствующего шаблону (что указывает на его отсутствие).
Другая операция, реализованная в некоторых пространствах кортежей (например, DEPSPACE [5]), — это \ (cas (\ overline {t}) {t} \) (условный атомарный своп) [12, 13]. Эта операция работает как атомарное выполнение кода: , если \ (\ neg \ rdp (\ overline {t}) \) , затем из ( t ) (\ (\ overline {t} \) — это шаблон, а t — запись / кортеж).Операция вставляет t в пространство, если \ (rdp (\ overline {t}) \) не возвращает ни одного кортежа, т.е. если в пространстве нет кортежа, который соответствует \ (\ overline {t} \); в противном случае он возвращает кортеж, соответствующий \ (\ overline {t} \).
Обратите внимание, что согласно предыдущим определениям, пространства кортежей работают как ассоциативная память: доступ к кортежам / данным осуществляется по их содержимому, а не по их адресам. На рисунке 1 показаны операции out, ( t ), \ (rdp (\ overline {t}) \) и \ (inp (\ overline {t}) \), показаны операции, отправленные клиентом, серверами. ответы и конечное состояние пространства кортежа.
Рис. 1Основные операции с пространством кортежей. a из (t): серверы получают кортеж t от клиента, сохраняют t в пространстве кортежа и возвращают «ok». б \ (rdp (\ bar {t}) \): серверы получают шаблон \ (\ bar {t} \), находят кортеж t, который соответствует \ (\ bar {t} \), и возвращают t, сохраняя его в кортеже Космос. Если кортеж не найден, серверы возвращают ноль. с \ (inp (\ bar {t}) \): серверы получают шаблон \ (\ bar {t} \), находят кортеж t , который соответствует \ (\ overline {t} \), и возвращают t, удаляя его из пространство кортежей.Если кортеж не найден, серверы возвращают null
DEPSPACE: Координационная система BFT
Система DEPSPACE [5] предоставляет услугу координации Byzantine Fault-Tolerant (BFT) [14], основанную на модели пространства кортежей. Для этой модели необходимы следующие атрибуты (или свойства) безопасности и надежности [1]: (1) надежность — операции, выполняемые в пространстве кортежей, изменяют свое состояние в соответствии с их спецификацией; (2) доступность — пространство кортежа всегда готово для выполнения операций, требуемых уполномоченными сторонами; (3) целостность — недопустимое неправильное изменение пространства кортежа; (4) конфиденциальность — содержимое полей кортежа не может быть раскрыто неавторизованным сторонам.Чтобы обеспечить эти свойства, DEPSPACE построен на наборе слоев, каждый из которых отвечает за выполнение различных функций.
Уровни DEPSPACE
В этом разделе представлены слои DEPSPACE, подчеркивающие уровень конфиденциальности, который отвечает за аспекты, связанные с этой работой. На рисунке 2 показаны уровни и их расположение в стеке как на клиентах, так и на серверах.
Фиг.2Репликация. Для поддержания согласованности в пространстве кортежей DEPSPACE использует репликацию конечного автомата [15, 16] в качестве нижнего уровня. Этот механизм связан в основном со свойствами доступности, целостности и конфиденциальности. Рассматривая систему с n репликами / серверами, он гарантирует, что операции выполняются в соответствии с их спецификацией, даже если до f = ( n −1) / 3 реплик являются вредоносными (правильные реплики маскируют поведение злонамеренные). Через эти протоколы правильные реплики выполняют одну и ту же последовательность операций и возвращают одни и те же значения, эволюционируя синхронно.
Конфиденциальность. Поскольку кортежи поддерживаются реплицируемыми на наборе серверов, обеспечение конфиденциальности (и секретности) не должно относиться к одному серверу, потому что до или из них могут выйти из строя и раскрыть содержимое кортежа неавторизованным сторонам.
Следовательно, DEPSPACE реализует конфиденциальность посредством использования схемы ( n, f +1) -Publicly Verifiable Secret Sharing (PVSS) [15]. Клиенты, которые представляют дилеров в схеме, генерируют секрет, который они используют для шифрования кортежей.Позже они генерируют набор из n долей этого секрета, и на каждый сервер отправляется по одной отдельной доле. Секрет может быть восстановлен только с помощью комбинации из f +1 общих ресурсов, что делает невозможным сговор до f злонамеренных серверов для раскрытия содержимого кортежа.
Поскольку серверы не могут получить доступ к содержимому кортежа (поскольку они зашифрованы клиентом), протокол использует отпечаток для кортежа, что позволяет реализовать и вычислить соответствия между кортежами и шаблонами на серверах.Отпечаток вычисляется в соответствии с типом каждого поля кортежа, который можно классифицировать следующим образом:
Public (PU) : само содержимое поля используется в качестве его отпечатка пальца, то есть к содержимому поля не применяется криптографический метод, и оно остается открытым.
Comparable (CO) : хэш содержимого поля используется в качестве его отпечатка (с использованием хеш-функции, устойчивой к коллизиям), что позволяет серверам выполнять поиск / сопоставление в полях этого типа, в то же время обеспечивая некоторый уровень безопасность.
Private (PR) : специальный символ (PR) используется как отпечаток пальца этих полей. Хотя он обеспечивает уровень безопасности выше, чем классификация CO, на серверах нет информации в этом поле, чтобы проверить, соответствует ли кортеж шаблону.
Если невозможно отправить разные версии запроса для разных серверов в подходе репликации конечного автомата (содержащем только свою долю секрета, используемого для шифрования кортежа), клиент шифрует каждый общий ресурс секретным ключом, совместно используемым с сервер, на котором он будет храниться.Следовательно, каждый сервер будет иметь доступ только к своему общему ресурсу, и, поскольку злонамеренный сервер не имеет доступа ко всем общедоступным ресурсам, он не может восстановить и раскрыть содержимое кортежей.
Вкратце, операция вставки ( из ) работает следующим образом:
Клиент генерирует секрет s и шифрует кортеж, используя этот секрет.
Клиент использует схему PVSS для создания n долей из s .
Клиент шифрует каждый общий ресурс секретным ключом, общим для каждого сервера (по одному общему ресурсу на сервер).
Клиент вычисляет отпечаток пальца в соответствии с классификацией полей.
Клиент использует протокол репликации конечного автомата для отправки запроса на серверы (в этом протоколе он должен ждать ответов f +1, чтобы завершить выполнение запроса).Запрос содержит зашифрованный кортеж, зашифрованные общие ресурсы, доказательство того, что эти общие ресурсы действительны, и отпечаток кортежа.
Когда сервер выполняет этот запрос, он сохраняет только все полученные данные и отправляет подтверждение клиенту в качестве ответа.
С другой стороны, протокол чтения / удаления кортежа работает следующим образом:
Клиент вычисляет отпечаток пальца для шаблона в соответствии с классификацией полей.Отпечаток неопределенного поля — это сам подстановочный знак.
Клиент использует протокол репликации конечного автомата для отправки операции чтения / удаления на серверы, содержащие сгенерированный отпечаток пальца.
Когда сервер выполняет этот запрос, он детерминированно выбирает кортеж так, чтобы его отпечаток совпадал с полученным отпечатком (если это операция удаления, этот кортеж удаляется из пространства).Если его доля еще не была проверена, он извлекает свою долю и проверяет, действительна ли эта доля, используя доказательства, полученные во время операции из . После этого сервер отвечает клиенту с зашифрованным кортежем, своим зашифрованным общим ресурсом (чтобы избежать перехвата ответов), отпечатком кортежа и доказательствами того, что общий ресурс действителен.
Клиент ожидает ответов f +1, расшифровывает общие ресурсы, проверяет их достоверность и объединяет их для восстановления секрета s .Наконец, клиент расшифровывает кортеж, используя s .
Клиент проверяет, действителен ли использованный им отпечаток пальца для восстановленного кортежа. Если отпечаток действителен, операция завершена. В противном случае выполняется процедура восстановления, чтобы удалить недопустимые данные из пространства, и операция повторяется.
Обратите внимание, что в соответствии с определениями отпечатков пальцев поиск возможен только в общедоступных и сопоставимых полях, т.е.е. частные поля не могут использоваться для проверки соответствия кортежа шаблону и всегда используются как неопределенные поля в шаблоне. Это ограничение приводит как минимум к двум последствиям. С одной стороны, кортеж со многими частными полями делает поиск очень ограниченным, теряя гибкость при разработке приложений, потому что шаблон со многими неопределенными полями не позволяет выполнять точное сопоставление на серверах. С другой стороны, кортеж со многими общедоступными и / или сопоставимыми полями подвержен множеству атак, таких как атаки корреляции и прообраза.
Применение политики. Этот уровень позволяет выполнять детальную политику доступа [7], которая принимает во внимание три параметра (идентификатор вызывающей стороны, операцию и аргументы, а также текущие кортежи, хранящиеся в пространстве), чтобы решить, одобрена ли операция или отклонена. Эти политики определяются пользователями и загружаются на серверы во время настройки системы.
Контроль доступа.
Контроль доступа — это фундаментальный механизм для сохранения целостности и конфиденциальности информации (кортежей), хранящейся в DEPSPACE, поскольку он предотвращает доступ неавторизованных клиентов к кортежам.Более того, этот механизм не позволяет злоумышленникам переполнять пространство кортежей, отправляя большое количество кортежей. В настоящее время DEPSPACE реализует управление доступом на основе учетных данных: для каждого кортежа, вставленного в DEPSPACE, необходим набор учетных данных для доступа к нему, как для чтения, так и для удаления его из пространства (управление доступом на уровне кортежа). Эти учетные данные определяются процессом, вставляющим кортеж. Более того, можно определить, какие учетные данные необходимы для вставки кортежа в пространство (контроль доступа на уровне пространства) во время его настройки.Реализация этой функции реализуется путем связывания списков управления доступом с каждым кортежем и пространством.
Анализ безопасности
Ниже мы кратко резюмируем некоторые определения безопасности. Согласно [17], атаки на криптографические схемы направлены на получение открытого текста или ключа дешифрования с помощью следующих методов:
Атака только зашифрованного текста (COA) : В этом типе атаки злоумышленник пытается получить ключ дешифрования или открытый текст, имея в своем распоряжении только зашифрованный текст.Это более слабый тип атаки, поэтому система, уязвимая для этой атаки, считается небезопасной.
Атака с использованием известного открытого текста (KPA) : В этой атаке злоумышленник имеет в своем распоряжении значительное количество открытых текстов и соответствующих им шифрованных текстов. Путем сравнения открытых текстов и соответствующих им зашифрованных текстов злоумышленник пытается обнаружить ключ дешифрования или расшифровать другой зашифрованный текст.
Атака по выбранному открытому тексту (CPA) : злоумышленник выбирает открытый текст и получает соответствующий зашифрованный текст для анализа, что может позволить ему / ей обнаружить открытый текст, соответствующий другому зашифрованному тексту.
Адаптивная атака с выбранным открытым текстом (CPA2) : Эта атака похожа на CPA, однако злоумышленник может выбирать новые открытые тексты в зависимости от полученного ответа.
Атака с выбранным зашифрованным текстом (CCA) В этом виде атаки злоумышленник выбирает зашифрованный текст и получает (без доступа к ключу дешифрования) соответствующий открытый текст. Злоумышленник использует анализ этой корреляции для обнаружения открытого текста, соответствующего другому зашифрованному тексту.
Адаптивная атака с выбранным шифротекстом (CCA2) : Эта атака аналогична CCA, однако злоумышленник может выбирать новые зашифрованные тексты в зависимости от полученного ответа.Эта атака считается очень сильной, и ее труднее реализовать.
Вышеуказанные атаки представлены в порядке возрастания сложности. Система, уязвимая для слабой атаки, будет классифицироваться с более низким уровнем безопасности, даже если она противостоит более сильной атаке. Хотя это основные атаки, рассматриваемые в литературе, многие другие атаки могут быть возможны в зависимости от характеристик системы. Например, в [3] авторы показывают, что можно выполнить атаку логического вывода посредством корреляции зашифрованных текстов с дополнительной общедоступной информацией.В этом случае, если существует сильная корреляция между зашифрованными и общедоступными данными, открытые тексты могут быть восстановлены с высокой точностью. Рассматривая зашифрованные базы данных больниц, [3] представил исследование, в котором более 60% детерминированно зашифрованных (раздел 3.1) данных (например, пол, раса и риск смертности) могут быть обнаружены в 60% больниц, в то время как более чем 80% данных, зашифрованных с помощью шифрования с сохранением порядка (раздел 3.2) (например, возраст и степень тяжести заболевания), были восстановлены в 95% больниц.
Поскольку на практике невозможно достичь полной защиты от этих атак для всех математически возможных противников , необходимо более слабое определение безопасности, принимая во внимание только вычислительно возможных противников . В этом контексте система неформально определяется как семантически безопасная , если она способна с высокой вероятностью противостоять атакам, выполняемым любым противником, обладающим вычислительной эффективностью [18]. Основываясь на формальных определениях из [19], мы неформально определяем, что для любого эффективного противника \ (\ mathcal {A} \), шифр E = ( E, D ), определенный над ( K, M, C ) предлагает:
Неразличимость против атак с выбранным открытым текстом (IND-CPA) : шифр предлагает IND-CPA, если для всех попыток i = 1,2 ,… q , дано два сообщения \ (m_ {i0}, m_ {i1} \ in \ mathcal {M} \) одинакового размера, выбранные \ (\ mathcal {A} \) и отправленные оракулу который отвечает зашифрованным текстом \ (c_ {i} = E (k, m_ {ib}) \ in \ mathcal {C} \) для некоторого ключа k , выбранного случайным образом в \ (\ mathcal {K} \) и b ∈ {0,1}, вероятность того, что \ (\ mathcal {A} \) сможет различить c и = E ( k, м i 0 ) или c и = E ( k, м i 1 ) незначительно.
Неразличимость от атак с выбранным шифротекстом (IND-CCA) : шифр предлагает IND-CCA, если при тех же условиях IND-CPA злоумышленник \ (\ mathcal {A} \) также может получить доступ к оракулу что задано зашифрованный текст c и ∉ { c 1 ,…, с i −1 } отвечает с соответствующим открытым текстом m и = D ( к, с и ) и точно так же вероятность того, что \ (\ mathcal {A} \) сможет различить c и = E ( k, м i 0 ) или c и = E ( k, м i 1 ) незначительно.В этом случае \ (\ mathcal {A} \) может делать сколько угодно запросов к оракулу дешифрования, но только до тех пор, пока он не получит шифрованный текст запроса от оракула шифрования.
Неразличимость от атак с адаптивным выбранным шифротекстом (IND-CCA2) : шифр предлагает IND-CCA2, если, помимо условий, установленных для IND-CCA, злоумышленник может продолжать использовать оракул дешифрования даже после того, как он получил криптограмму вызова.Единственное ограничение — нельзя отправлять эту криптограмму для расшифровки.
Кроме того, у нас есть следующие ослабления IND-CPA для детерминированных (раздел 3.1) и сохраняющих порядок (раздел 3.2) шифров, соответственно:
Неразличимость против различных атак с выбранным открытым текстом (IND-DCPA) : шифр \ (\ mathcal {E} \) предлагает IND-DCPA, если он детерминирован и для всех попыток i = 1,2 ,…, q , учитывая два сообщения \ (m_ {i0}, m_ {i1} \ in \ mathcal {M} \) одинакового размера, выбранного \ (\ mathcal {A} \), разных для каждой попытки (∀ i, j ∈ {1,2, …, q }, м i 0 ≠ м j 0 и m i 1 ≠ м j 1 ), представленный оракулу, который отвечает зашифрованным текстом \ (c_ {i} = E (k, m_ {ib}) \ in \ mathcal {C} \) для некоторого ключа k , выбранного случайным образом в \ (\ mathcal {K} \) и b ∈ {0,1} вероятность того, что \ (\ mathcal {A} \) сможет различить c и = E ( k, м i 0 ) или c и = E ( k, м i 1 ) незначительно [19].
Неразличимость от атак с упорядоченным выбранным открытым текстом (IND-OCPA) : шифр \ (\ mathcal {E} \) предлагает IND-OCPA, если он сохраняет порядок между открытыми текстами и для всех попыток i = 1,2, …, q , учитывая два сообщения \ (m_ {i0}, m_ {i1} \ in \ mathcal {M} \) одинакового размера, выбираемых \ (\ mathcal {A} \) и отправляемых всегда в том же порядке (т.э., м i 0 < м 0 ⇔ м и 1 < м j 1 для всех 1≤ i, j ≤ q ) оракулу, который отвечает зашифрованным текстом \ (c_ {i} = E (k, m_ {ib}) \ in \ mathcal {C } \) для любого ключа k , случайно выбранного в \ (\ mathcal {K} \) и b ∈ {0,1}, вероятность того, что \ (\ mathcal {A} \) сможет различить c и = E ( k, м i 0 ) или c и = E ( k, м i 1 ) незначительно [20].
Используя эти определения, можно выделить некоторые уязвимости DEPSPACE. Основное внимание в расследовании уделяется способу создания отпечатка пальца. Ниже мы обсудим уязвимости, связанные с сопоставимыми и общедоступными классификациями полей:
Сопоставимые поля позволяют выбирать / сопоставления кортежей без ведома серверов содержимого поля, но использование хеш-функций делает систему уязвимой для атак на основе коллизий и прообраза.Фактически, злоумышленник может получить желаемое количество входов и соответствующих выходов, вычисляя свои хэши. Следовательно, если набор значений, которые может принимать сопоставимое поле, невелик и известен, то злоумышленник может вычислить хэши для всех возможных значений, изучая соответствие между открытыми текстами и зашифрованными текстами. Эта атака аналогична атаке с использованием известного открытого текста, за исключением того, что в данном случае отсутствуют функции шифрования и дешифрования.
Общедоступные поля не подвергаются атаке раскрытия, поскольку их содержимое уже является общедоступным.Однако эти поля могут предоставить полезную информацию злоумышленнику, который может сопоставить зашифрованное содержимое кортежа с общедоступной базой данных и выполнить атаку логического вывода. Сопоставимые поля также могут использоваться для этих атак, поскольку их содержимое может быть выведено.
Определение вашей собственной функции Python — Настоящий Python
Смотреть сейчас В этом руководстве есть связанный видеокурс, созданный командой Real Python.Просмотрите его вместе с письменным руководством, чтобы углубить свое понимание: Определение и вызов функций Python
На протяжении предыдущих руководств этой серии вы видели множество примеров, демонстрирующих использование встроенных функций Python. В этом руководстве вы узнаете, как определить вашу собственную функцию Python . Вы узнаете, когда разделить вашу программу на отдельные пользовательские функции и какие инструменты вам понадобятся для этого.
Из этого руководства вы узнаете:
- Как функции работают в Python и почему они полезны
- Как определить и вызвать вашу собственную функцию Python
- Механизмы передачи аргументов вашей функции
- Как вернуть данные из вашей функции обратно в вызывающую среду
Функции в Python
Возможно, вы знакомы с математической концепцией функции .Функция — это связь или отображение между одним или несколькими входами и набором выходов. В математике функция обычно представлена так:
Здесь f
— это функция, которая работает на входах x
и y
. Результатом функции будет z
. Однако функции программирования гораздо более обобщены и универсальны, чем это математическое определение. Фактически, правильное определение и использование функций настолько критично для правильной разработки программного обеспечения, что практически все современные языки программирования поддерживают как встроенные, так и определяемые пользователем функции.
В программировании функция — это автономный блок кода, который инкапсулирует конкретную задачу или связанную группу задач. В предыдущих руководствах этой серии вы познакомились с некоторыми встроенными функциями, предоставляемыми Python. id ()
, например, принимает один аргумент и возвращает уникальный целочисленный идентификатор этого объекта:
>>> s = 'foobar'
>>> id (s)
56313440
len ()
возвращает длину переданного ему аргумента:
>>> a = ['foo', 'bar', 'baz', 'qux']
>>> len (а)
4
any ()
принимает в качестве аргумента итерацию и возвращает Истина,
, если какой-либо из элементов в итерации является истинным, и Ложь
в противном случае:
>>> любое ([False, False, False])
Ложь
>>> любое ([False, True, False])
Правда
>>> any (['bar' == 'baz', len ('foo') == 4, 'qux' в {'foo', 'bar', 'baz'}])
Ложь
>>> any (['bar' == 'baz', len ('foo') == 3, 'qux' в {'foo', 'bar', 'baz'}])
Правда
Каждая из этих встроенных функций выполняет определенную задачу.Код, выполняющий задачу, где-то определен, но вам не нужно знать, где и даже как он работает. Все, что вам нужно знать, это интерфейс функции:
- Какие аргументов (если есть) нужно
- Какие значения (если есть) возвращает
Затем вы вызываете функцию и передаете ей соответствующие аргументы. Выполнение программы переходит к обозначенному фрагменту кода и выполняет свои полезные функции. Когда функция завершена, выполнение возвращается к вашему коду с того места, где оно было остановлено.Функция может возвращать или не возвращать данные для использования вашим кодом, как в приведенных выше примерах.
Когда вы определяете свою собственную функцию Python, она работает точно так же. Где-то в коде вы вызываете функцию Python, и выполнение программы передается в тело кода, составляющего функцию.
Примечание: В этом случае вы будете знать, где находится код и как именно он работает, потому что вы его написали!
Когда функция завершена, выполнение возвращается в то место, где функция была вызвана.В зависимости от того, как вы спроектировали интерфейс функции, данные могут передаваться при вызове функции, а возвращаемые значения могут передаваться обратно после ее завершения.
Важность функций Python
Практически все языки программирования, используемые сегодня, поддерживают определенные пользователем функции, хотя их не всегда называют функциями. На других языках вы можете встретить их как одно из следующих:
- Подпрограммы
- Процедуры
- Методы
- Подпрограммы
Итак, зачем вообще определять функции? Есть несколько очень веских причин.Давайте пройдемся по нескольким.
Абстракция и возможность повторного использования
Предположим, вы пишете код, который делает что-то полезное. По мере продолжения разработки вы обнаружите, что задача, выполняемая этим кодом, вам часто требуется во многих различных местах вашего приложения. Что вы должны сделать? Что ж, вы можете просто копировать код снова и снова, используя возможность копирования и вставки вашего редактора.
Позже вы, вероятно, решите, что данный код нужно изменить.Вы либо обнаружите, что с ним что-то не так, что нужно исправить, либо захотите как-то улучшить его. Если копии кода разбросаны по всему приложению, вам нужно будет внести необходимые изменения в каждом месте.
Примечание: На первый взгляд это может показаться разумным решением, но в долгосрочной перспективе это может стать кошмаром для обслуживания! Хотя ваш редактор кода может помочь, предоставляя функцию поиска и замены, этот метод подвержен ошибкам, и вы можете легко внести в код ошибки, которые будет трудно найти.
Лучшее решение — определить функцию Python, которая выполняет задачу . В любом месте вашего приложения, где вам нужно выполнить задачу, вы просто вызываете функцию. В дальнейшем, если вы решите изменить способ работы, вам нужно будет изменить код только в одном месте, то есть в том месте, где определена функция. Изменения будут автоматически приняты везде, где вызывается функция.
Абстракция функциональности в определение функции является примером принципа «не повторяйся» (DRY) при разработке программного обеспечения.Это, пожалуй, самая сильная мотивация для использования функций.
Модульность
Функциипозволяют разбивать сложные процессы на более мелкие этапы. Представьте, например, что у вас есть программа, которая читает файл, обрабатывает его содержимое, а затем записывает выходной файл. Ваш код может выглядеть так:
# Основная программа
# Код для чтения файла в
<заявление>
<заявление>
<заявление>
<заявление>
# Код для обработки файла
<заявление>
<заявление>
<заявление>
<заявление>
# Код для записи файла
<заявление>
<заявление>
<заявление>
<заявление>
В этом примере основная программа — это связка кода, связанного в длинную последовательность, с пробелами и комментариями, которые помогают упорядочить ее.Однако, если бы код стал намного длиннее и сложнее, вам было бы все труднее осмыслить его.
В качестве альтернативы вы можете структурировать код примерно так:
def read_file ():
# Код для чтения файла в
<заявление>
<заявление>
<заявление>
<заявление>
def process_file ():
# Код для обработки файла
<заявление>
<заявление>
<заявление>
<заявление>
def write_file ():
# Код для записи файла
<заявление>
<заявление>
<заявление>
<заявление>
# Основная программа
read_file ()
process_file ()
write_file ()
Этот пример — модульный .Вместо того, чтобы связывать весь код вместе, он разбит на отдельные функции, каждая из которых ориентирована на конкретную задачу. Эти задачи: чтение , процесс и запись . Теперь основной программе просто нужно вызвать каждый из них по очереди.
Примечание: Ключевое слово def
вводит новое определение функции Python. Вы все об этом узнаете очень скоро.
В жизни вы делаете такие вещи все время, даже если явно не думаете об этом.Если бы вы захотели переместить несколько полок, заполненных вещами, из одной стороны гаража в другую, то, надеюсь, вы не станете просто стоять и бесцельно думать: «Ой, блин. Мне нужно перевезти все это туда! Как это сделать???» Вы бы разделили задание на управляемые шаги:
- Уберите все с полок.
- Разобрать полки.
- Перенесите части полки через гараж на новое место.
- Снова соберите полки.
- Отнесите вещей через гараж.
- Положите вещей обратно на полки.
Разделение большой задачи на более мелкие и небольшие подзадачи помогает упростить рассмотрение большой задачи и управление ею. По мере того, как программы становятся более сложными, становится все более выгодным модулировать их таким образом.
Разделение пространств имен
Пространство имен — это область программы, в которой идентификаторов имеют значение.Как вы увидите ниже, когда вызывается функция Python, для этой функции создается новое пространство имен, которое отличается от всех других уже существующих пространств имен.
Практический результат этого состоит в том, что переменные можно определять и использовать в функции Python, даже если они имеют то же имя, что и переменные, определенные в других функциях или в основной программе. В этих случаях не будет путаницы или вмешательства, потому что они хранятся в отдельных пространствах имен.
Это означает, что, когда вы пишете код внутри функции, вы можете использовать имена и идентификаторы переменных, не беспокоясь о том, использовались ли они где-то еще вне функции.Это помогает значительно минимизировать ошибки в коде.
Надеюсь, вы достаточно убедились в достоинствах функций и хотите их создать! Посмотрим как.
Вызов функций и определение
Обычный синтаксис для определения функции Python следующий:
def <имя_функции> ([<параметры>]):
<заявление (я)>
Компоненты определения поясняются в таблице ниже:
Компонент | Значение |
---|---|
деф | Ключевое слово, информирующее Python о том, что функция определяется |
<имя_функции> | Действительный идентификатор Python, который называет функцию | .
<параметры> | Необязательный список параметров, разделенных запятыми, которые могут быть переданы функции |
: | Пунктуация, обозначающая конец заголовка функции Python (имя и список параметров) |
<выписки> | Блок действительных операторов Python |
Последний элемент,
, называется телом функции.Тело — это блок операторов, который будет выполняться при вызове функции. Тело функции Python определяется отступом в соответствии с правилом off-side. Это то же самое, что и блоки кода, связанные со структурой управления, например, if
или while
statement.
Синтаксис для вызова функции Python следующий:
<имя_функции> ([<аргументы>])
<аргументы>
— значения, переданные в функцию.Они соответствуют <параметры>
в определении функции Python. Вы можете определить функцию, которая не принимает никаких аргументов, но круглые скобки по-прежнему необходимы. И определение функции, и вызов функции всегда должны включать круглые скобки, даже если они пусты.
Как обычно, вы начнете с небольшого примера, а затем добавите сложности. Помня об освященной веками математической традиции, вы вызовете свою первую функцию Python f ()
. Вот файл сценария foo.py
, который определяет и вызывает f ()
:
1def f ():
2 s = '- Внутри f ()'
3 отпечатка (ов)
4
5print ('Перед вызовом f ()')
6f ()
7print ('После вызова f ()')
Вот как работает этот код:
Строка 1 использует ключевое слово
def
, чтобы указать, что функция определяется. Выполнение оператораdef
просто создает определениеf ()
. Все следующие строки с отступом (строки 2–3) становятся частью телаf ()
и сохраняются как его определение, но еще не выполняются.Строка 4 — это небольшой пробел между определением функции и первой строкой основной программы. Хотя это и не является синтаксически необходимым, но иметь. Чтобы узнать больше о пробелах вокруг определений функций Python верхнего уровня, прочтите статью Написание красивого кода Python с помощью PEP 8.
Строка 5 — это первый оператор без отступа, потому что он не является частью определения
f ()
. Это начало основной программы.Когда выполняется основная программа, этот оператор выполняется первым.Линия 6 — это звонок на номер
f ()
. Обратите внимание, что пустые круглые скобки всегда требуются как в определении функции, так и при ее вызове, даже если нет параметров или аргументов. Выполнение переходит кf ()
, и выполняются операторы в телеf ()
.Строка 7 — это следующая строка, которая выполняется после завершения тела
f ()
.Выполнение возвращается к этому операторуprint ()
.
Последовательность выполнения (или поток управления ) для foo.py
показана на следующей диаграмме:
Когда foo.py
запускается из командной строки Windows, результат будет следующим:
C: \ Users \ john \ Documents \ Python \ doc> python foo.py
Перед вызовом f ()
- Внутри f ()
После вызова f ()
Иногда вам может понадобиться определить пустую функцию, которая ничего не делает.Это называется заглушкой , которая обычно является временным заполнителем для функции Python, которая будет полностью реализована позже. Как блок в управляющей структуре не может быть пустым, так и тело функции не может быть пустым. Чтобы определить функцию-заглушку, используйте оператор pass
:
>>> def f ():
... проходить
...
>>> f ()
Как видно выше, вызов функции-заглушки синтаксически допустим, но ничего не делает.
Передача аргумента
До сих пор в этом руководстве функции, которые вы определили, не принимали никаких аргументов. Иногда это может быть полезно, и вы иногда будете писать такие функции. Однако чаще вы хотите, чтобы передавал данные в функцию , чтобы ее поведение могло изменяться от одного вызова к другому. Посмотрим, как это сделать.
Позиционные аргументы
Самый простой способ передать аргументы функции Python — использовать позиционных аргументов (также называемых обязательных аргументов ).В определении функции вы указываете в скобках список параметров, разделенных запятыми:
>>> >>> def f (кол-во, шт., Цена):
... print (f '{qty} {item} cost $ {price: .2f}')
...
При вызове функции указывается соответствующий список аргументов:
>>> >>> f (6, 'бананы', 1.74)
6 бананов стоят 1,74 доллара
Параметры ( кол-во
, предмет
и цена
) ведут себя как переменные , которые определены локально для функции.Когда функция вызывается, переданные аргументы ( 6
, «бананы»,
и 1.74
) привязывают к параметрам по порядку, как если бы путем присвоения переменной:
Параметр | Аргумент | |
---|---|---|
шт. | ← | 6 |
товар | ← | бананов |
цена | ← | 1.74 |
В некоторых текстах по программированию параметры, указанные в определении функции, называются формальными параметрами , а аргументы в вызове функции называются фактическими параметрами :
Хотя позиционные аргументы являются наиболее простым способом передачи данных в функцию, они также обеспечивают наименьшую гибкость. Во-первых, порядок аргументов в вызове должен соответствовать порядку параметров в определении.Конечно, ничто не мешает вам указывать позиционные аргументы не по порядку:
>>> >>> f ('бананы', 1.74, 6)
бананы 1.74 стоят $ 6.00
Функция может даже работать, как в приведенном выше примере, но маловероятно, что она даст правильные результаты. Это ответственность программиста, который определяет функцию, чтобы задокументировать, какими должны быть соответствующие аргументы , и ответственность пользователя функции — знать эту информацию и соблюдать ее.
С позиционными аргументами аргументы в вызове и параметры в определении должны согласовываться не только по порядку, но и по номеру . По этой причине позиционные аргументы также называются обязательными аргументами. Вы не можете ничего пропустить при вызове функции:
>>> >>> # Слишком мало аргументов
>>> f (6, 'бананы')
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
f (6, 'бананы')
TypeError: f () отсутствует 1 обязательный позиционный аргумент: 'цена'
Вы также не можете указать лишние:
>>> >>> # Слишком много аргументов
>>> f (6, 'бананы', 1.74, кумкваты)
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
f (6, «бананы», 1,74, «кумкват»)
TypeError: f () принимает 3 позиционных аргумента, но было дано 4
Позиционные аргументы концептуально просты в использовании, но они не очень снисходительны. Вы должны указать такое же количество аргументов в вызове функции, как и параметры в определении, и в точно таком же порядке. В следующих разделах вы увидите некоторые приемы передачи аргументов, которые снимают эти ограничения.
Аргументы ключевого слова
При вызове функции можно указать аргументы в форме <ключевое слово> = <значение>
. В этом случае каждое <ключевое слово>
должно соответствовать параметру в определении функции Python. Например, ранее определенная функция f ()
может быть вызвана с аргументами ключевого слова следующим образом:
>>> f (qty = 6, item = 'bananas', price = 1,74)
6 бананов стоят 1,74 доллара
Ссылка на ключевое слово, не соответствующее ни одному из заявленных параметров, генерирует исключение:
>>> >>> f (qty = 6, item = 'bananas', cost = 1.74)
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
TypeError: f () получил неожиданный аргумент ключевого слова 'стоимость'
Использование аргументов ключевого слова снимает ограничение на порядок аргументов. Каждый аргумент ключевого слова явно обозначает конкретный параметр по имени, поэтому вы можете указать их в любом порядке, и Python все равно будет знать, какой аргумент соответствует какому параметру:
>>> >>> f (item = 'bananas', price = 1.74, qty = 6)
6 бананов стоят 1 доллар.74
Однако, как и в случае с позиционными аргументами, количество аргументов и параметров должно совпадать:
>>> >>> # Еще слишком мало аргументов
>>> f (кол-во = 6, элемент = 'бананы')
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
f (кол-во = 6, элемент = 'бананы')
TypeError: f () отсутствует 1 обязательный позиционный аргумент: 'цена'
Итак, аргументы ключевого слова допускают гибкость в порядке указания аргументов функции, но количество аргументов остается жестким.
Вы можете вызвать функцию, используя как позиционные, так и ключевые аргументы:
>>> >>> f (6, цена = 1.74, item = 'bananas')
6 бананов стоят 1,74 доллара
>>> f (6, 'бананы', цена = 1,74)
6 бананов стоят 1,74 доллара
Когда присутствуют как позиционные аргументы, так и аргументы ключевого слова, все позиционные аргументы должны идти первыми:
>>> >>> f (6, item = 'bananas', 1.74)
SyntaxError: позиционный аргумент следует за аргументом ключевого слова
После того, как вы указали аргумент ключевого слова, справа от него не может быть никаких позиционных аргументов.
Параметры по умолчанию
Если параметр, указанный в определении функции Python, имеет форму <имя> = <значение>
, тогда <значение>
становится значением по умолчанию для этого параметра. Параметры, определенные таким образом, называются параметрами по умолчанию или дополнительными параметрами . Пример определения функции с параметрами по умолчанию показан ниже:
>>> def f (qty = 6, item = 'bananas', price = 1.74):
... print (f '{qty} {item} cost $ {price :.2f} ')
...
Когда вызывается эта версия f ()
, любой аргумент, который не указан, принимает значение по умолчанию:
>>> f (4, 'яблоки', 2.24)
4 яблока стоят 2,24 доллара.
>>> f (4, 'яблоки')
4 яблока стоят 1,74 доллара
>>> f (4)
4 банана стоят 1,74 доллара
>>> f ()
6 бананов стоят 1,74 доллара
>>> f (item = 'кумкватов', кол-во = 9)
9 кумкватов стоят 1,74 доллара
>>> f (цена = 2,29)
6 бананов стоят 2,29 доллара
Итого:
- Позиционные аргументы должны соответствовать по порядку и номеру параметрам, объявленным в определении функции.
- Аргументы ключевого слова должны соответствовать количеству объявленных параметров, но их можно указывать в произвольном порядке.
- Параметры по умолчанию позволяют опускать некоторые аргументы при вызове функции.
Изменяемые значения параметров по умолчанию
Все может стать странным, если вы укажете значение параметра по умолчанию, которое является изменяемым объектом . Рассмотрим это определение функции Python:
>>> >>> def f (my_list = []):
... my_list.append ('###')
... вернуть my_list
...
f ()
принимает единственный параметр списка, добавляет строку '###'
в конец списка и возвращает результат:
>>> f (['foo', 'bar', 'baz'])
['foo', 'bar', 'baz', '###']
>>> f ([1, 2, 3, 4, 5])
[1, 2, 3, 4, 5, '###']
Значение по умолчанию для параметра my_list
— пустой список, поэтому, если f ()
вызывается без каких-либо аргументов, то возвращаемое значение представляет собой список с одним элементом '###'
:
Пока все имеет смысл.Что вы ожидаете, если вызовите f ()
без каких-либо параметров второй и третий раз? Посмотрим:
>>> f ()
['###', '###']
>>> f ()
['###', '###', '###']
Ой! Вы могли ожидать, что каждый последующий вызов также будет возвращать одноэлементный список ['###']
, как и первый. Вместо этого возвращаемое значение продолжает расти. Что случилось?
В Python значениями параметров по умолчанию являются , определенные только один раз, , когда функция определена (то есть, когда выполняется инструкция def
).Значение по умолчанию не определяется заново каждый раз при вызове функции. Таким образом, каждый раз, когда вы вызываете f ()
без параметра, вы выполняете .append ()
в том же списке.
Вы можете продемонстрировать это с помощью id ()
:
>>> def f (my_list = []):
... печать (id (my_list))
... my_list.append ('###')
... вернуть my_list
...
>>> f ()
140095566958408
['###']
>>> f ()
140095566958408
['###', '###']
>>> f ()
140095566958408
['###', '###', '###']
Отображаемый идентификатор объекта подтверждает, что, когда для my_list
разрешено значение по умолчанию, значение будет одним и тем же объектом при каждом вызове.Поскольку списки изменяемы, каждый последующий вызов .append ()
заставляет список удлиняться. Это распространенная и довольно хорошо задокументированная ошибка, когда вы используете изменяемый объект в качестве значения параметра по умолчанию. Это потенциально приводит к путанице в поведении кода, и, вероятно, лучше этого избегать.
В качестве обходного пути рассмотрите возможность использования значения аргумента по умолчанию, которое сигнализирует , что аргумент не указан . Практически любое значение подойдет, но Нет.
— это обычный выбор. Когда значение дозорного показывает, что аргумент не задан, создайте новый пустой список внутри функции:
>>> def f (my_list = None):
... если my_list - None:
... my_list = []
... my_list.append ('###')
... вернуть my_list
...
>>> f ()
['###']
>>> f ()
['###']
>>> f ()
['###']
>>> f (['фу', 'бар', 'баз'])
['foo', 'bar', 'baz', '###']
>>> f ([1, 2, 3, 4, 5])
[1, 2, 3, 4, 5, '###']
Обратите внимание, как это гарантирует, что my_list
теперь действительно будет по умолчанию использовать пустой список всякий раз, когда f ()
вызывается без аргумента.
Передача по значению и передача по ссылке в Pascal
В разработке языков программирования используются две общие парадигмы передачи аргумента функции:
- Передаваемое значение: Копия аргумента передается функции.
- Передача по ссылке: Ссылка на аргумент передается функции.
Существуют и другие механизмы, но они по сути являются вариациями этих двух. В этом разделе вы сделаете небольшой отход от Python и вкратце рассмотрите Pascal, язык программирования, который делает особенно четкое различие между этими двумя.
Примечание: Не волнуйтесь, если вы не знакомы с Паскалем! Концепции аналогичны концепциям Python, а показанные примеры сопровождаются достаточно подробным объяснением, чтобы вы могли составить общее представление.Как только вы увидели, как передача аргументов работает в Паскале, мы вернемся к Python, и вы увидите его сравнение.
Вот что вам нужно знать о синтаксисе Паскаля:
- Процедуры: Процедура в Паскале похожа на функцию Python.
- Двоеточие равно: Этот оператор (
: =
) используется для присваивания в Паскале. Это аналог знака равенства (=
) в Python. -
Writeln ()
: Эта функция отображает данные на консоли, аналогично функции print () в Python.
Имея такую основу, вот первый пример Pascal:
1 // Пример # 1 для Паскаля
2
3процедура f (fx: целое число);
4начать
5 Writeln ('Начать f (): fx =', fx);
6 FX: = 10;
7 Writeln ('Конец f (): fx =', fx);
8end;
9
10 // Основная программа
11вар
12 x: целое число;
13
14начало
15 х: = 5;
16 Writeln ('Перед f (): x =', x);
17 f (x);
18 Writeln ('После f (): x =', x);
19 конец.
Вот что происходит:
- Строка 12: Основная программа определяет целочисленную переменную
x
. - Строка 15: Первоначально
x
присваивается значение5
. - Строка 17: Затем он вызывает процедуру
f ()
, передаваяx
в качестве аргумента. - Строка 5: Внутри
f ()
инструкцияwriteln ()
показывает, что соответствующий параметрfx
изначально равен5
, переданному значению. - Строка 6:
fx
затем присваивается значение10
. - Строка 7: Это значение проверяется этим оператором
writeln ()
, выполняемым непосредственно перед выходом изf ()
. - Строка 18: Вернувшись в вызывающую среду основной программы, этот оператор
Writeln ()
показывает, что после возвратаf ()
x
все еще остается5
, как это было до вызова процедуры. .
Запуск этого кода дает следующий результат:
Перед f (): x = 5
Начать f (): fx = 5
Конец f (): fx = 10
После f (): x = 5
В этом примере x
— это , переданное по значению , поэтому f ()
получает только копию.Когда соответствующий параметр fx
изменяется, x
не изменяется.
Примечание: Если вы хотите увидеть это в действии, вы можете запустить код самостоятельно, используя онлайн-компилятор Pascal.
Просто выполните следующие действия:
- Скопируйте код из поля кода выше.
- Посетите онлайн-компилятор Паскаля.
- В поле кода слева замените любое существующее содержимое кодом, который вы скопировали на шаге 1.
- Щелкните Выполнить .
Вы должны увидеть тот же результат, что и выше.
Теперь сравните это со следующим примером:
1 // Пример # 2 на Паскале
2
3процедура f (var fx: integer);
4начать
5 Writeln ('Начать f (): fx =', fx);
6 FX: = 10;
7 Writeln ('Конец f (): fx =', fx);
8end;
9
10 // Основная программа
11вар
12 x: целое число;
13
14начало
15 х: = 5;
16 Writeln ('Перед f (): x =', x);
17 f (x);
18 Writeln ('После f (): x =', x);
19 конец.
Этот код идентичен первому примеру, с одним изменением.Это наличие слова var
перед fx
в определении процедуры f ()
в строке 3. Это означает, что аргумент f ()
— это , переданный по ссылке . Изменения, внесенные в соответствующий параметр fx
, также изменят аргумент в вызывающей среде.
Вывод этого кода такой же, как и раньше, за исключением последней строки:
Перед f (): x = 5
Начать f (): fx = 5
Конец f (): fx = 10
После f (): x = 10
Опять же, fx
присваивается значение 10
внутри f ()
, как и раньше.Но на этот раз, когда возвращается f ()
, x
в основной программе также было изменено.
Во многих языках программирования это, по сути, различие между передачей по значению и передачей по ссылке:
- Если переменная передается по значению, , тогда у функции есть копия для работы, но она не может изменить исходное значение в вызывающей среде.
- Если переменная передается по ссылке, , то любые изменения, которые функция вносит в соответствующий параметр, повлияют на значение в вызывающей среде.
Причина, по которой «почему» происходит от того, что означает ссылка на этих языках. Значения переменных хранятся в памяти. В Паскале и подобных языках ссылка — это, по сути, адрес этой ячейки памяти, как показано ниже:
На диаграмме слева x
— это память, выделенная в пространстве имен основной программы. Когда вызывается f ()
, x
— это , переданное значением , поэтому память для соответствующего параметра fx
выделяется в пространстве имен f ()
, а значение x
копируется туда. .Когда f ()
изменяет fx
, изменяется именно эта локальная копия. Значение x
в среде вызова остается неизменным.
На диаграмме справа x
— это , переданное по ссылке . Соответствующий параметр fx
указывает на фактический адрес в пространстве имен основной программы, где хранится значение x
. Когда f ()
изменяет fx
, он изменяет значение в этом месте, точно так же, как если бы основная программа сама изменяла x
.
Передача по значению и передача по ссылке в Python
Являются ли параметры в Python передачей по значению или по ссылке? Ответ таков: ни то, ни другое. Это потому, что ссылка в Python означает не то же самое, что в Паскале.
Напомним, что в Python каждая часть данных представляет собой объект . Ссылка указывает на объект, а не на конкретную ячейку памяти. Это означает, что присваивание не интерпретируется в Python так же, как в Паскале. Рассмотрим следующую пару операторов в Паскале:
Они интерпретируются следующим образом:
- Переменная
x
ссылается на конкретную ячейку памяти. - Первый оператор помещает в это место значение
5
. - Следующий оператор перезаписывает
5
и помещает вместо него10
.
Напротив, в Python аналогичные операторы присваивания выглядят следующим образом:
Эти операторы присваивания имеют следующее значение:
- Первый оператор заставляет
x
указывать на объект, значение которого составляет5
. - Следующий оператор переназначает
x
как новую ссылку на другой объект, значение которого составляет10
. Другими словами, второе присвоение повторно привязываетx
к другому объекту со значением10
.
В Python, когда вы передаете аргумент функции, происходит аналогичное повторное связывание . Рассмотрим этот пример:
>>> 1 >>> def f (fx):
2 ... fx = 10
3 ...
4 >>> х = 5
5 >>> f (x)
6 >>> х
75
В основной программе оператор x = 5
в строке 5 создает ссылку с именем x
, привязанную к объекту, значение которого составляет 5
.Затем в строке 7 вызывается f ()
с x
в качестве аргумента. При первом запуске f ()
создается новая ссылка с именем fx
, которая изначально указывает на тот же объект 5
, что и x
:
Однако, когда выполняется инструкция fx = 10
в строке 2, f ()
выполняет повторную привязку fx
к новому объекту, значение которого составляет 10
. Две ссылки, x
и fx
, не связаны друг с другом.Ничто другое из того, что делает f ()
, не повлияет на x
, и когда f ()
завершится, x
по-прежнему будет указывать на объект 5
, как это было до вызова функции:
Все это можно подтвердить с помощью id ()
. Вот слегка расширенная версия приведенного выше примера, которая отображает числовые идентификаторы задействованных объектов:
1 >>> def f (fx): 2 ... печать ('fx =', fx, '/ id (fx) =', id (fx)) 3... fx = 10 4 ... печать ('fx =', fx, '/ id (fx) =', id (fx)) 5 ... 6 7 >>> х = 5 8 >>> печать ('x =', x, '/ id (x) =', id (x)) 9x = 5 / id (x) = 1357
8 14 15 >>> печать ('x =', x, '/ id (x) =', id (x)) 16x = 5 / id (x) = 13578 10 11 >>> f (x) 12fx = 5 / id (FX) = 1357
8 13fx = 10 / id (FX) = 1357
8
При первом запуске 8 f ()
fx
и x
указывают на один и тот же объект, чей id ()
равен 1357
.После того, как f ()
выполнит оператор fx = 10
в строке 3, fx
указывает на другой объект, чей id ()
равен 1357
8 . Связь с исходным объектом в вызывающей среде теряется.
Передача аргументов в Python — это своего рода гибрид между передачей по значению и передачей по ссылке. В функцию передается ссылка на объект, но ссылка передается по значению.
Примечание. Механизм передачи аргументов Python был назван передачей по назначению .Это связано с тем, что имена параметров привязаны к объектам при вводе функции в Python, а присвоение также является процессом привязки имени к объекту. Вы также можете увидеть термины «передача по объекту», «передача по ссылке на объект» или «передача по совместному использованию».
Ключевой вывод здесь заключается в том, что функция Python не может изменить значение аргумента, переназначив соответствующий параметр чему-то другому. Следующий пример демонстрирует это:
>>> >>> def f (x):
... х = 'фу'
...
>>> для i в (
... 40,
... dict (foo = 1, bar = 2),
... {1, 2, 3},
... 'бар',
... ['foo', 'bar', 'baz']):
... f (я)
... печать (я)
...
40
{'foo': 1, 'bar': 2}
{1, 2, 3}
бар
['фу', 'бар', 'баз']
Здесь объекты типа int
, dict
, set
, str
и list
передаются в f ()
в качестве аргументов. f ()
пытается назначить каждый объект строковому объекту 'foo'
, но, как вы можете видеть, вернувшись в вызывающую среду, все они не изменились.Как только f ()
выполнит присвоение x = 'foo'
, ссылка будет rebound , и соединение с исходным объектом будет потеряно.
Означает ли это, что функция Python вообще никогда не может изменять свои аргументы? На самом деле нет, это не так! Посмотрите, что здесь происходит:
>>> >>> def f (x):
... x [0] = '---'
...
>>> my_list = ['foo', 'bar', 'baz', 'qux']
>>> f (мой_лист)
>>> мой_лист
['---', 'bar', 'baz', 'qux']
В этом случае аргумент f ()
является списком.Когда вызывается f ()
, передается ссылка на my_list
. Вы уже видели, что f ()
не может переназначить my_list
оптом. Если бы x
было назначено чему-то другому, то он был бы привязан к другому объекту, и соединение с my_list
было потеряно.
Однако f ()
может использовать ссылку для внесения изменений в my_list
. Здесь f ()
модифицировал первый элемент.Вы можете видеть, что после возврата из функции my_list
фактически был изменен в вызывающей среде. То же самое относится и к словарю:
>>> def f (x):
... x ['bar'] = 22
...
>>> my_dict = {'foo': 1, 'bar': 2, 'baz': 3}
>>> f (my_dict)
>>> my_dict
{'foo': 1, 'bar': 22, 'baz': 3}
Здесь f ()
использует x
в качестве ссылки для внесения изменений в my_dict
.Это изменение отражается в вызывающей среде после возврата f ()
.
Сводка по передаче аргументов
Передачу аргумента в Python можно резюмировать следующим образом. Передача неизменяемого объекта , такого как int
, str
, tuple
или frozenset
, в функцию Python действует как передача по значению. Функция не может изменять объект в вызывающей среде.
Передача изменяемого объекта , такого как список
, dict
или набор
, действует в некоторой степени — но не совсем — как передача по ссылке.Функция не может переназначить объект оптом, но она может изменять элементы на месте внутри объекта, и эти изменения будут отражены в вызывающей среде.
Побочные эффекты
Итак, в Python вы можете изменить аргумент из функции, чтобы изменение отражалось в вызывающей среде. Но стоит ли вам это делать? Это пример того, что на жаргоне программирования называется побочным эффектом .
В более общем смысле говорят, что функция Python вызывает побочный эффект, если она каким-либо образом изменяет среду своего вызова.Изменение значения аргумента функции — лишь одна из возможностей.
Примечание: Вы, вероятно, знакомы с побочными эффектами в области здоровья человека, где этот термин обычно относится к непреднамеренным последствиям лекарств. Часто последствия нежелательны, например, рвота или седативный эффект. С другой стороны, побочные эффекты можно использовать намеренно. Например, некоторые лекарства вызывают стимуляцию аппетита, что может быть полезно, даже если это не является основным назначением лекарства.
Концепция аналогична в программировании. Если побочный эффект является хорошо задокументированной частью спецификации функции, и пользователь функции четко знает, когда и как вызывающая среда может быть изменена, тогда все в порядке. Но программист не всегда может должным образом документировать побочные эффекты или даже не подозревать о возникновении побочных эффектов.
Когда они скрыты или неожиданны, побочные эффекты могут привести к программным ошибкам, которые очень трудно отследить.Как правило, их лучше избегать.
Возврат
ОтчетЧто тогда делать функции Python? В конце концов, во многих случаях, если функция не вызывает каких-либо изменений в вызывающей среде, тогда нет никакого смысла в ее вызове. Как функция должна влиять на вызывающего?
Что ж, одна из возможностей — использовать значение , возвращаемое функцией . Оператор return
в функции Python служит двум целям:
- Он немедленно завершает функцию и передает управление выполнением обратно вызывающей стороне.
- Он предоставляет механизм, с помощью которого функция может передавать данные обратно вызывающей стороне.
Выход из функции
Внутри функции оператор return
вызывает немедленный выход из функции Python и передачу выполнения обратно вызывающей стороне:
>>> def f ():
... печать ('фу')
... печать ('полоса')
... возвращение
...
>>> f ()
фу
бар
В этом примере оператор return
фактически лишний.Функция вернется к вызывающему, когда упадет с конца , то есть после выполнения последнего оператора тела функции. Таким образом, эта функция будет вести себя идентично без оператора return
.
Однако возвращает
оператор не обязательно в конце функции. Они могут появляться в любом месте тела функции и даже несколько раз. Рассмотрим этот пример:
1 >>> def f (x):
2 ... если x <0:
3... возвращение
4 ... если x> 100:
5 ... вернуться
6 ... печать (x)
7 ...
8
9 >>> f (-3)
10 >>> f (105)
11 >>> f (64)
1264
Первые два вызова f ()
не вызывают никакого вывода, потому что выполняется оператор return
и функция завершается преждевременно, до того, как будет достигнут оператор print ()
в строке 6.
Такая парадигма может быть полезна для проверки ошибок в функции. Вы можете проверить несколько условий ошибки в начале функции: вернет
операторов, которые выйдут из строя, если возникнет проблема:
def f ():
если error_cond1:
возвращение
если error_cond2:
возвращение
если error_cond3:
возвращение
<нормальная обработка>
Если ни одно из условий ошибки не обнаружено, функция может продолжить свою обычную обработку.
Возврат данных вызывающему абоненту
Помимо выхода из функции, оператор return
также используется для передачи данных обратно вызывающей стороне . Если за заявлением return
внутри функции Python следует выражение, то в вызывающей среде вызов функции оценивается как значение этого выражения:
1 >>> def f ():
2 ... вернуть 'foo'
3 ...
4
5 >>> s = f ()
6 >>> с
7'фу '
Здесь значение выражения f ()
в строке 5 равно 'foo'
, которое впоследствии присваивается переменной s
.
Функция может возвращать любой тип объекта . В Python это означает что угодно. В вызывающей среде вызов функции может использоваться синтаксически любым способом, который имеет смысл для типа объекта, который возвращает функция.
Например, в этом коде f ()
возвращает словарь. Тогда в вызывающей среде выражение f ()
представляет словарь, а f () ['baz']
является действительной ключевой ссылкой в этот словарь:
>>> def f ():
... return dict (foo = 1, bar = 2, baz = 3)
...
>>> f ()
{'foo': 1, 'bar': 2, 'baz': 3}
>>> f () ['баз']
3
В следующем примере f ()
возвращает строку, которую можно разрезать, как любую другую строку:
>>> def f ():
... вернуть 'foobar'
...
>>> f () [2: 4]
'ob'
Здесь f ()
возвращает список, который можно индексировать или разрезать:
>>> def f ():
... return ['foo', 'bar', 'baz', 'qux']
...
>>> f ()
['foo', 'bar', 'baz', 'qux']
>>> f () [2]
'баз'
>>> f () [:: - 1]
['qux', 'baz', 'bar', 'foo']
Если в инструкции return
указано несколько выражений, разделенных запятыми, они упаковываются и возвращаются как кортеж:
>>> def f ():
... вернуть 'foo', 'bar', 'baz', 'qux'
...
>>> тип (f ())
<класс 'кортеж'>
>>> t = f ()
>>> т
('фу', 'бар', 'баз', 'qux')
>>> a, b, c, d = f ()
>>> print (f'a = {a}, b = {b}, c = {c}, d = {d} ')
a = foo, b = bar, c = baz, d = qux
Если возвращаемое значение не указано, функция Python возвращает специальное значение Python Нет
:
>>> def f ():
... возвращение
...
>>> print (f ())
Никто
То же самое происходит, если тело функции вообще не содержит оператора return
и функция падает с конца:
>>> def g ():
... проходить
...
>>> print (g ())
Никто
Напомним, что Нет
является ложным при оценке в логическом контексте.
Так как функции, которые выходят с помощью простого оператора , возвращают
или падают в конце, возвращают Нет
, вызов такой функции может использоваться в логическом контексте:
>>> def f ():
... возвращение
...
>>> def g ():
... проходить
...
>>> если f () или g ():
... печать ('да')
... еще:
... печать ('нет')
...
нет
Здесь вызовы как f (),
, так и g ()
являются ложными, поэтому f () или g ()
также являются ложными, и выполняется предложение else
.
Возвращаясь к побочным эффектам
Предположим, вы хотите написать функцию, которая принимает целочисленный аргумент и удваивает его. То есть вы хотите передать в функцию целочисленную переменную, и когда функция вернется, значение переменной в вызывающей среде должно быть вдвое больше, чем было.В Паскале это можно сделать с помощью передачи по ссылке:
1процедура double (var x: integer);
2начало
3 х: = х * 2;
4end;
5
6вар
7 x: целое число;
8
9начало
10 х: = 5;
11 Writeln ('Перед вызовом процедуры:', x);
12 двойных (х);
13 Writeln ('После вызова процедуры:', x);
14 конец.
Выполнение этого кода дает следующий результат, который подтверждает, что double ()
действительно изменяет x
в вызывающей среде:
Перед процедурой вызов: 5
После вызова процедуры: 10
В Python это не сработает.Как вы теперь знаете, целые числа Python неизменяемы, поэтому функция Python не может изменить целочисленный аргумент с помощью побочного эффекта:
>>> >>> def double (x):
... х * = 2
...
>>> х = 5
>>> двойной (х)
>>> х
5
Однако вы можете использовать возвращаемое значение для получения аналогичного эффекта. Просто напишите double ()
, чтобы он принимал целочисленный аргумент, удваивал его и возвращал удвоенное значение. Затем вызывающий абонент отвечает за присвоение, изменяющее исходное значение:
>>> def double (x):
... вернуть x * 2
...
>>> х = 5
>>> х = двойной (х)
>>> х
10
Возможно, это предпочтительнее модификации по побочным эффектам. Совершенно ясно, что x
изменяется в вызывающей среде, потому что вызывающий делает это сам. В любом случае, это единственный вариант, потому что модификация с помощью побочного эффекта в этом случае не работает.
Тем не менее, даже в тех случаях, когда можно изменить аргумент с помощью побочного эффекта, использование возвращаемого значения может быть более ясным.Предположим, вы хотите удвоить каждый элемент в списке. Поскольку списки изменяемы, вы можете определить функцию Python, которая изменяет список на месте:
>>> >>> def double_list (x):
... я = 0
... пока я >> a = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> double_list (а)
>>> а
[2, 4, 6, 8, 10]
В отличие от double ()
в предыдущем примере, double_list ()
фактически работает так, как задумано.Если в документации к функции четко указано, что содержимое аргумента списка изменено, это может быть разумной реализацией.
Тем не менее, вы также можете написать double_list ()
, чтобы передать желаемый список обратно по возвращаемому значению и позволить вызывающей стороне выполнить назначение, аналогично тому, как double ()
был переписан в предыдущем примере:
>>> def double_list (x):
... r = []
... для i в x:
... р.добавить (я * 2)
... вернуть г
...
>>> a = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> а = двойной_лист (а)
>>> а
[2, 4, 6, 8, 10]
Оба подхода работают одинаково хорошо. Как это часто бывает, это вопрос стиля и личных предпочтений. Побочные эффекты не обязательно являются абсолютным злом, и они имеют свое место, но поскольку практически все может быть возвращено из функции, то же самое обычно можно достичь и с помощью возвращаемых значений.
Списки аргументов переменной длины
В некоторых случаях, когда вы определяете функцию, вы можете не знать заранее, сколько аргументов вы хотите, чтобы она принимала.Предположим, например, что вы хотите написать функцию Python, которая вычисляет среднее нескольких значений. Начать можно примерно так:
>>> >>> def avg (a, b, c):
... return (a + b + c) / 3
...
Все хорошо, если вы хотите усреднить три значения:
Однако, как вы уже видели, когда используются позиционные аргументы, количество переданных аргументов должно соответствовать количеству объявленных параметров. Тогда ясно, что с этой реализацией avg ()
для любого количества значений, кроме трех, не все в порядке:
>>> ср (1, 2, 3, 4)
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
средн. (1, 2, 3, 4)
TypeError: avg () принимает 3 позиционных аргумента, но было дано 4
Вы можете попробовать определить avg ()
с дополнительными параметрами:
>>> def avg (a, b = 0, c = 0, d = 0, e = 0):
....
....
....
...
Это позволяет указывать переменное количество аргументов. Следующие вызовы, по крайней мере, синтаксически верны:
в среднем (1)
ср (1, 2)
средн. (1, 2, 3)
средн. (1, 2, 3, 4)
средн. (1, 2, 3, 4, 5)
Но при таком подходе все еще есть несколько проблем. Во-первых, он по-прежнему позволяет использовать до пяти аргументов, а не произвольное число. Что еще хуже, нет способа отличить указанные аргументы от аргументов, которым разрешено использовать по умолчанию.У функции нет способа узнать, сколько аргументов было фактически передано, поэтому она не знает, на что делить:
>>> >>> def avg (a, b = 0, c = 0, d = 0, e = 0):
... return (a + b + c + d + e) / # На что делить ???
...
Очевидно, и этого не пойдет.
Вы можете написать avg ()
, чтобы получить единственный аргумент списка:
>>> def avg (a):
... всего = 0
... для v в:
... всего + = v
... return total / len (a)
...
>>> avg ([1, 2, 3])
2.0
>>> avg ([1, 2, 3, 4, 5])
3.0
По крайней мере, это работает. Он допускает произвольное количество значений и дает правильный результат. В качестве дополнительного бонуса это работает, когда аргумент также является кортежем:
>>> >>> t = (1, 2, 3, 4, 5)
>>> avg (t)
3.0
Недостатком является то, что дополнительный этап группировки значений в список или кортеж, вероятно, не является тем, чего ожидает пользователь функции, и это не очень элегантно.Каждый раз, когда вы находите код Python, который выглядит неэлегантно, вероятно, есть лучший вариант.
В данном случае действительно есть! Python предоставляет способ передать функции переменное количество аргументов с упаковкой и распаковкой кортежа аргументов с помощью оператора звездочки ( *
).
Упаковка кортежей аргументов
Когда имени параметра в определении функции Python предшествует звездочка ( *
), это указывает на упаковку кортежа аргументов . Все соответствующие аргументы в вызове функции упаковываются в кортеж, на который функция может ссылаться по заданному имени параметра.Вот пример:
>>> def f (* args):
... печать (аргументы)
... print (тип (аргументы), len (аргументы))
... для x в аргументах:
... печать (x)
...
>>> f (1, 2, 3)
(1, 2, 3)
<класс 'кортеж'> 3
1
2
3
>>> f ('foo', 'bar', 'baz', 'qux', 'quux')
('фу', 'бар', 'баз', 'qux', 'quux')
<класс 'кортеж'> 5
фу
бар
баз
qux
quux
В определении f ()
спецификация параметра * args
указывает на упаковку кортежа.При каждом вызове f ()
аргументы упаковываются в кортеж, на который функция может ссылаться по имени args
. Можно использовать любое имя, но аргументов
выбирают настолько часто, что это практически стандарт.
Используя упаковку кортежей, вы можете очистить avg ()
следующим образом:
>>> def avg (* args):
... всего = 0
... для i в аргументах:
... всего + = я
... вернуть total / len (args)
...
>>> avg (1, 2, 3)
2.0
>>> avg (1, 2, 3, 4, 5)
3.0
Более того, вы можете привести его в порядок, заменив цикл на
на встроенную функцию Python sum ()
, которая суммирует числовые значения в любой итерации:
>>> def avg (* args):
... вернуть сумму (аргументы) / len (аргументы)
...
>>> avg (1, 2, 3)
2.0
>>> avg (1, 2, 3, 4, 5)
3.0
Теперь avg ()
написан лаконично и работает по назначению.
Тем не менее, в зависимости от того, как этот код будет использоваться, может быть, еще есть над чем поработать. Как написано, avg ()
выдаст исключение TypeError
, если какие-либо аргументы не являются числовыми:
>>> avg (1, 'foo', 3)
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
Файл "", строка 2, в среднем
TypeError: неподдерживаемые типы операндов для +: 'int' и 'str'
Для максимальной надежности следует добавить код, проверяющий, что аргументы имеют правильный тип.Позже в этой серии руководств вы узнаете, как перехватывать исключения, такие как TypeError
, и обрабатывать их соответствующим образом. Вы также можете проверить исключения Python: Введение.
Распаковка кортежа аргументов
Аналогичная операция доступна на другой стороне уравнения в вызове функции Python. Когда аргументу в вызове функции предшествует звездочка ( *
), это указывает на то, что аргумент представляет собой кортеж, который должен быть распакован, и передан в функцию как отдельные значения:
>>> def f (x, y, z):
... print (f'x = {x} ')
... печать (f'y = {y} ')
... печать (f'z = {z} ')
...
>>> f (1, 2, 3)
х = 1
у = 2
г = 3
>>> t = ('фу', 'бар', 'баз')
>>> f (* t)
x = foo
y = бар
z = baz
В этом примере * t
в вызове функции указывает, что t
— это кортеж, который следует распаковать. Распакованные значения 'foo'
, 'bar'
и 'baz'
назначаются параметрам x
, y
и z
соответственно.
Хотя этот тип распаковки называется распаковкой кортежей , он работает не только с кортежами. Оператор звездочка ( *
) может применяться к любой итерации в вызове функции Python. Например, список или набор тоже можно распаковать:
>>> a = ['foo', 'bar', 'baz']
>>> тип (а)
<список классов>
>>> f (* а)
x = foo
y = бар
z = baz
>>> s = {1, 2, 3}
>>> тип (ы)
<класс 'набор'>
>>> f (* s)
х = 1
у = 2
г = 3
Вы даже можете использовать упаковку и распаковку кортежей одновременно:
>>> >>> def f (* args):
... print (тип (аргументы), аргументы)
...
>>> a = ['foo', 'bar', 'baz', 'qux']
>>> f (* а)
<класс 'кортеж'> ('foo', 'bar', 'baz', 'qux')
Здесь f (* a)
указывает, что список a
должен быть распакован, а элементы переданы в f ()
как отдельные значения. Спецификация параметра * args
заставляет значения упаковываться обратно в кортеж args
.
Упаковка словаря аргументов
Python имеет аналогичный оператор, двойную звездочку ( **
), который можно использовать с параметрами и аргументами функции Python для указания упаковки и распаковки словаря .Двойная звездочка ( **
) перед параметром в определении функции Python указывает на то, что соответствующие аргументы, которые, как ожидается, будут парами ключ = значение
, должны быть упакованы в словарь:
>>> def f (** kwargs):
... печать (kwargs)
... print (введите (kwargs))
... для ключа val в kwargs.items ():
... print (ключ, '->', val)
...
>>> f (foo = 1, bar = 2, baz = 3)
{'foo': 1, 'bar': 2, 'baz': 3}
<класс 'dict'>
foo -> 1
бар -> 2
баз -> 3
В этом случае аргументы foo = 1
, bar = 2
и baz = 3
упаковываются в словарь, на который функция может ссылаться по имени kwargs
.Опять же, можно использовать любое имя, но своеобразное kwargs
(сокращение от ключевого слова args ) почти стандартно. Вам не обязательно его придерживаться, но если вы это сделаете, то любой, кто знаком с соглашениями о кодировании Python, сразу поймет, что вы имеете в виду.
Распаковка словаря аргументов
Распаковка словаря аргументов аналогична распаковке кортежа аргументов. Когда двойная звездочка ( **
) предшествует аргументу в вызове функции Python, это указывает, что аргумент является словарем, который должен быть распакован, с полученными элементами, переданными в функцию как аргументы ключевого слова:
>>> def f (a, b, c):
... print (F'a = {a} ')
... печать (F'b = {b} ')
... печать (F'c = {c} ')
...
>>> d = {'a': 'foo', 'b': 25, 'c': 'qux'}
>>> е (** д)
a = foo
б = 25
c = qux
Элементы в словаре d
распаковываются и передаются в f ()
как аргументы ключевого слова. Итак, f (** d)
эквивалентно f (a = 'foo', b = 25, c = 'qux')
:
>>> f (a = 'foo', b = 25, c = 'qux')
a = foo
б = 25
c = qux
На самом деле, посмотрите это:
>>> >>> f (** dict (a = 'foo', b = 25, c = 'qux'))
a = foo
б = 25
c = qux
Здесь dict (a = 'foo', b = 25, c = 'qux')
создает словарь из указанных пар ключ / значение.Затем оператор двойной звездочки ( **
) распаковывает его и передает ключевые слова в f ()
.
Собираем все вместе
Думайте о * args
как о списке позиционных аргументов переменной длины, а о ** kwargs
как о списке аргументов ключевого слова переменной длины.
Все три — стандартные позиционные параметры, * args
и ** kwargs
— могут использоваться в одном определении функции Python. Если да, то их следует указывать в таком порядке:
>>> def f (a, b, * args, ** kwargs):
... print (F'a = {a} ')
... печать (F'b = {b} ')
... print (F'args = {args} ')
... печать (F'kwargs = {kwargs} ')
...
>>> f (1, 2, 'foo', 'bar', 'baz', 'qux', x = 100, y = 200, z = 300)
а = 1
Ь = 2
args = ('фу', 'бар', 'баз', 'qux')
kwargs = {'x': 100, 'y': 200, 'z': 300}
Это обеспечивает столько гибкости, сколько вам может понадобиться в функциональном интерфейсе!
Множественные распаковки в вызове функции Python
Python версии 3.5 представил поддержку дополнительных обобщений распаковки, как указано в PEP 448.Одна вещь, которую позволяют эти улучшения, — это нескольких распаковок за один вызов функции Python:
>>> >>> def f (* args):
... для i в аргументах:
... печать (я)
...
>>> a = [1, 2, 3]
>>> t = (4, 5, 6)
>>> s = {7, 8, 9}
>>> f (* а, * т, * с)
1
2
3
4
5
6
8
9
7
Вы также можете указать несколько распаковок словарей в вызове функции Python:
>>> >>> def f (** kwargs):
... для k, v в kwargs.items ():
... print (k, '->', v)
...
>>> d1 = {'a': 1, 'b': 2}
>>> d2 = {'x': 3, 'y': 4}
>>> е (** d1, ** d2)
а -> 1
б -> 2
х -> 3
у -> 4
Примечание: Это расширение доступно только в Python версии 3.5 или новее. Если вы попробуете это в более ранней версии, то получите исключение SyntaxError
.
Кстати, операторы распаковки *
и **
применяются не только к переменным, как в примерах выше.Вы также можете использовать их с литералами, которые повторяются:
>>> def f (* args):
... для i в аргументах:
... печать (я)
...
>>> f (* [1, 2, 3], * [4, 5, 6])
1
2
3
4
5
6
>>> def f (** kwargs):
... для k, v в kwargs.items ():
... print (k, '->', v)
...
>>> f (** {'a': 1, 'b': 2}, ** {'x': 3, 'y': 4})
а -> 1
б -> 2
х -> 3
у -> 4
Здесь литеральные списки [1, 2, 3]
и [4, 5, 6]
указаны для распаковки кортежей, а буквальные словари {'a': 1, 'b': 2}
и {'x': 3, 'y': 4}
указаны для распаковки словаря.
Аргументы только для ключевых слов
Функцию Python в версии 3.x можно определить так, чтобы она принимала аргументов только для ключевых слов . Это аргументы функции, которые должны быть указаны с помощью ключевого слова. Давайте рассмотрим ситуацию, в которой это может быть полезно.
Предположим, вы хотите написать функцию Python, которая принимает переменное количество строковых аргументов, объединяет их вместе, разделенные точкой ( "."
), и выводит их на консоль. Для начала подойдет что-то вроде этого:
>>> def concat (* args):
... print (f '-> {".". join (args)}')
...
>>> concat ('a', 'b', 'c')
-> a.b.c
>>> concat ('foo', 'bar', 'baz', 'qux').
-> foo.bar.baz.qux
В существующем виде выходной префикс жестко запрограммирован на строку '->'
. Что, если вы хотите изменить функцию, чтобы она также принимала это как аргумент, чтобы пользователь мог указать что-то еще? Это одна возможность:
>>> def concat (префикс, * args):
... print (f '{prefix} {".".join (аргументы)} ')
...
>>> concat ('//', 'a', 'b', 'c')
//a.b.c
>>> concat ('...', 'foo', 'bar', 'baz', 'qux')
... foo.bar.baz.qux
Работает так, как рекламируется, но в этом решении есть несколько нежелательных моментов:
Строка префикса
префикс
не является обязательным. Его всегда нужно включать, и нет возможности принять значение по умолчанию.
Вы могли подумать, что можете решить вторую проблему, указав параметр со значением по умолчанию, например, например:
>>> >>> def concat (prefix = '->', * args):
... print (f '{префикс} {".". join (args)}')
...
К сожалению, это работает не совсем правильно. Префикс
— это позиционный параметр , поэтому интерпретатор предполагает, что первый аргумент, указанный в вызове функции, является предполагаемым выходным префиксом.Это означает, что его нельзя пропустить и получить значение по умолчанию:
>>> concat ('a', 'b', 'c')
ab.c
Что если вы попытаетесь указать префикс
в качестве аргумента ключевого слова? Ну, вы не можете сначала указать это:
>>> concat (prefix = '//', 'a', 'b', 'c')
Файл "", строка 1
SyntaxError: позиционный аргумент следует за аргументом ключевого слова
Как вы видели ранее, когда даны оба типа аргументов, все позиционные аргументы должны предшествовать любым аргументам ключевого слова.
Однако вы также не можете указать последнее:
>>> >>> concat ('a', 'b', 'c', prefix = '...')
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
TypeError: concat () получил несколько значений для аргумента prefix
Опять же, префикс
является позиционным параметром, поэтому ему назначается первый аргумент, указанный в вызове (в данном случае это 'a'
). Затем, когда он снова указывается в качестве аргумента ключевого слова в конце, Python думает, что он был назначен дважды.
Параметры только для ключевого слова помогают решить эту дилемму. В определении функции укажите * args
, чтобы указать переменное количество позиционных аргументов, а затем укажите префикс после этого
:
>>> def concat (* args, prefix = '->'):
... print (f '{префикс} {".". join (args)}')
...
В этом случае префикс
становится параметром только с ключевым словом. Его значение никогда не будет заполнено позиционным аргументом.Его можно указать только с помощью именованного аргумента ключевого слова:
>>> concat ('a', 'b', 'c', prefix = '...')
... a.b.c
Обратите внимание, что это возможно только в Python 3. В версии 2.x Python указание дополнительных параметров после параметра аргументов переменной * args
вызывает ошибку.
Аргументы, содержащие только ключевое слово, позволяют функции Python принимать переменное количество аргументов, за которыми следует одна или несколько дополнительных опций в качестве аргументов ключевого слова.Если вы хотите изменить concat ()
, чтобы можно было указать и символ-разделитель, вы можете добавить дополнительный аргумент, состоящий только из ключевых слов:
>>> def concat (* args, prefix = '->', sep = '.'):
... print (f '{префикс} {sep.join (args)}')
...
>>> concat ('a', 'b', 'c')
-> a.b.c
>>> concat ('a', 'b', 'c', prefix = '//')
//a.b.c
>>> concat ('a', 'b', 'c', prefix = '//', sep = '-')
// а-б-в
Если параметру, содержащему только ключевое слово, присвоено значение по умолчанию в определении функции (как в приведенном выше примере), а ключевое слово опущено при вызове функции, то предоставляется значение по умолчанию:
>>> >>> concat ('a', 'b', 'c')
-> а.до н.э
Если, с другой стороны, параметру не присвоено значение по умолчанию, то он становится обязательным, и если его не указать, возникает ошибка:
>>> >>> def concat (* аргументы, префикс):
... print (f '{префикс} {".". join (args)}')
...
>>> concat ('a', 'b', 'c', prefix = '...')
... a.b.c
>>> concat ('a', 'b', 'c')
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
TypeError: в concat () отсутствует 1 обязательный аргумент, содержащий только ключевое слово: 'prefix'
Что делать, если вы хотите определить функцию Python, которая принимает аргумент, состоящий только из ключевых слов, но не принимает переменное количество позиционных аргументов? Например, следующая функция выполняет указанную операцию с двумя числовыми аргументами:
>>> >>> def oper (x, y, op = '+'):
... если op == '+':
... вернуть x + y
... elif op == '-':
... вернуть x - y
... elif op == '/':
... вернуть x / y
... еще:
... return None
...
>>> опер (3, 4)
7
>>> опер (3, 4, '+')
7
>>> опер (3, 4, '/')
0,75
Если вы хотите сделать op
параметром, содержащим только ключевое слово, вы можете добавить посторонний параметр аргумента фиктивной переменной и просто игнорировать его:
>>> def oper (x, y, * ignore, op = '+'):
... если op == '+':
... вернуть x + y
... elif op == '-':
... вернуть x - y
... elif op == '/':
... вернуть x / y
... еще:
... return None
...
>>> oper (3, 4, op = '+')
7
>>> oper (3, 4, op = '/')
0,75
Проблема с этим решением заключается в том, что * ignore
поглощает любые посторонние позиционные аргументы, которые могут быть включены:
>>> oper (3, 4, «Мне здесь не место»)
7
>>> oper (3, 4, «Мне здесь не место», op = '/')
0.75
В этом примере дополнительного аргумента не должно быть (как объявляет сам аргумент). Вместо того, чтобы тихо добиться успеха, это действительно должно привести к ошибке. То, что это не так, в лучшем случае неопрятно. В худшем случае это может привести к вводящему в заблуждение результату:
Чтобы исправить это, версия 3 позволяет параметру аргумента переменной в определении функции Python быть просто звездочкой ( *
) с опущенным именем:
>>> def oper (x, y, *, op = '+'):
... если op == '+':
... вернуть x + y
... elif op == '-':
... вернуть x - y
... elif op == '/':
... вернуть x / y
... еще:
... return None
...
>>> oper (3, 4, op = '+')
7
>>> oper (3, 4, op = '/')
0,75
>>> oper (3, 4, «Мне здесь не место»)
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
TypeError: oper () принимает 2 позиционных аргумента, но было дано 3
>>> опер (3, 4, '+')
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
TypeError: oper () принимает 2 позиционных аргумента, но было дано 3
Параметр простого переменного аргумента *
указывает, что больше нет позиционных параметров.Это поведение генерирует соответствующие сообщения об ошибках, если указаны дополнительные. Он позволяет следовать параметрам, содержащим только ключевые слова.
Позиционные аргументы
Начиная с Python 3.8, параметры функции также могут быть объявлены только позиционно , то есть соответствующие аргументы должны быть предоставлены позиционно и не могут быть указаны с помощью ключевого слова.
Чтобы обозначить некоторые параметры как позиционные, вы указываете косую черту (/
) в списке параметров определения функции.Любые параметры слева от косой черты (/
) должны быть указаны позиционно. Например, в следующем определении функции x
и y
являются позиционными параметрами, но z
можно указать с помощью ключевого слова:
>>> # Это Python 3.8
>>> def f (x, y, /, z):
... print (f'x: {x} ')
... print (f'y: {y} ')
... print (f'z: {z} ')
...
Это означает, что действительны следующие вызовы:
>>> >>> f (1, 2, 3)
х: 1
г: 2
z: 3
>>> f (1, 2, z = 3)
х: 1
г: 2
z: 3
Однако следующий звонок на f ()
недействителен:
>>> f (x = 1, y = 2, z = 3)
Отслеживание (последний вызов последний):
Файл "", строка 1, в
TypeError: f () получила некоторые позиционные аргументы, переданные как аргументы ключевого слова:
'х, у'
Позиционные указатели и указатели только с ключевыми словами могут использоваться в одном определении функции:
>>> >>> # Это Python 3.8
>>> def f (x, y, /, z, w, *, a, b):
... print (x, y, z, w, a, b)
...
>>> f (1, 2, z = 3, w = 4, a = 5, b = 6)
1 2 3 4 5 6
>>> f (1, 2, 3, w = 4, a = 5, b = 6)
1 2 3 4 5 6
В этом примере:
-
x
иy
являются только позиционными. -
a
иb
— только ключевые слова. -
z
иw
можно указать позиционно или по ключевому слову.
Для получения дополнительной информации о позиционных параметрах см. Основные моменты выпуска Python 3.8.
Строки документов
Когда первая инструкция в теле функции Python является строковым литералом, она называется строкой документации функции . Строка документации используется для предоставления документации для функции. Он может содержать назначение функции, аргументы, которые она принимает, информацию о возвращаемых значениях или любую другую информацию, которая, по вашему мнению, будет полезной.
Ниже приведен пример определения функции со строкой документации:
>>> >>> def avg (* args):
... "" "Возвращает среднее значение списка числовых значений." ""
... вернуть сумму (аргументы) / len (аргументы)
...
Технически, строки документации могут использовать любой из механизмов цитирования Python, но рекомендуется использовать тройные кавычки с использованием символов двойных кавычек ( "" "
), как показано выше. Если строка документации умещается в одной строке, то котировки закрытия должны находиться на той же строке, что и котировки открытия.
Многострочные строки документации используются для более объемной документации.Многострочная строка документации должна состоять из итоговой строки, за которой следует пустая строка, за которой следует более подробное описание. Котировки закрытия должны быть на отдельной строке:
>>> >>> def foo (bar = 0, baz = 1):
... "" "Выполните преобразование foo.
...
... Аргументы ключевого слова:
... bar - величина по оси бара (по умолчанию = 0)
... baz - величина по оси baz (по умолчанию = 1)
... "" "
...
...
Форматирование строки документации и семантические соглашения подробно описаны в PEP 257.
Когда определена строка документации, интерпретатор Python назначает ее специальному атрибуту функции с именем __doc__
. Этот атрибут является одним из набора специализированных идентификаторов в Python, которые иногда называют магическими атрибутами или магическими методами , поскольку они предоставляют специальные языковые функции.
Примечание: Эти атрибуты также упоминаются с помощью атрибутов dunder с красочным псевдонимом и методов dunder. Слово dunder объединяет d из double и под из символа подчеркивания ( _
).В будущих уроках этой серии вы встретите еще много неприятных атрибутов и методов.
Вы можете получить доступ к строке документации функции с помощью выражения
. Строки документации для приведенных выше примеров могут отображаться следующим образом:
>>> print (ср .__ doc__)
Возвращает среднее значение списка числовых значений.
>>> печать (foo .__ doc__)
Выполните преобразование foo.
Аргументы ключевого слова:
bar - величина по оси бара (по умолчанию = 0)
baz - величина по оси baz (по умолчанию = 1)
В интерактивном интерпретаторе Python вы можете ввести help (
, чтобы отобразить строку документации для
:
>>> справка (средн.)
Справка по функции avg в модуле __main__:
avg (* аргументы)
Возвращает среднее значение списка числовых значений.>>> help (foo)
Справка по функции foo в модуле __main__:
foo (bar = 0, baz = 1)
Выполните преобразование foo.
Аргументы ключевого слова:
bar - величина по оси бара (по умолчанию = 0)
baz - величина по оси baz (по умолчанию = 1)
Считается хорошей практикой кодирования указывать строку документации для каждой определяемой вами функции Python. Дополнительные сведения о строках документации см. В документе «Документирование кода Python: полное руководство».
Аннотации функций Python
Начиная с версии 3.0, Python предоставляет дополнительную функцию для документирования функции, которая называется аннотацией функции . Аннотации позволяют прикреплять метаданные к параметрам функции и возвращаемому значению.
Чтобы добавить аннотацию к параметру функции Python, вставьте двоеточие (:
), за которым следует любое выражение после имени параметра в определении функции. Чтобы добавить аннотацию к возвращаемому значению, добавьте символы ->
и любое выражение между закрывающей скобкой списка параметров и двоеточием, завершающим заголовок функции.Вот пример:
>>> def f (a: '', b: '') -> '':
... проходить
...
Аннотация для параметра a
— это строка ''
, для b
строка ''
, а для значения, возвращаемого функцией, строка '
.
Интерпретатор Python создает словарь из аннотаций и назначает их другому специальному атрибуту dunder функции __annotations__
.Аннотации для функции Python f ()
, показанные выше, могут отображаться следующим образом:
>>> f .__ annotations__
{'a': '', 'b': '', 'return': ''}
Ключи для параметров — это имена параметров. Ключом для возвращаемого значения является строка return
:
>>> f .__ annotations __ ['a']
""
>>> f .__ аннотации __ ['b']
''
>>> е.__annotations __ ['return']
''
Обратите внимание, что аннотации не ограничиваются строковыми значениями. Это может быть любое выражение или объект. Например, вы можете аннотировать объекты типа:
>>> >>> def f (a: int, b: str) -> float:
... print (a, b)
... вернуть (3.5)
...
>>> f (1, 'фу')
1 фу
3.5
>>> f .__ annotations__
{'a': <класс 'int'>, 'b': <класс 'str'>, 'return': <класс 'float'>}
Аннотация может быть даже составным объектом, например списком или словарем, поэтому к параметрам и возвращаемому значению можно прикрепить несколько элементов метаданных:
>>> >>> def area (
... р: {
... 'desc': 'радиус круга',
... 'тип': поплавок
...}) -> \
... {
... 'desc': 'площадь круга',
... 'тип': поплавок
...}:
... return 3.14159 * (r ** 2)
...
>>> площадь (2.5)
19,6349375
>>> area .__ annotations__
{'r': {'desc': 'радиус круга', 'type': },
'return': {'desc': 'область круга', 'type': }}
>>> area .__ annotations __ ['r'] ['desc']
'радиус круга'
>>> Площадь.__annotations __ ['return'] ['type']
<класс 'float'>
В приведенном выше примере аннотация прикреплена к параметру r
и к возвращаемому значению. Каждая аннотация представляет собой словарь, содержащий описание строки и объект типа.
Если вы хотите назначить значение по умолчанию для параметра, имеющего аннотацию, то значение по умолчанию идет после аннотации:
>>> >>> def f (a: int = 12, b: str = 'baz') -> float:
... print (a, b)
... вернуть (3.5)
...
>>> f .__ annotations__
{'a': <класс 'int'>, 'b': <класс 'str'>, 'return': <класс 'float'>}
>>> f ()
12 баз
3.5
Что делают аннотации? Откровенно говоря, они почти ничего не делают. Они просто вроде как там. Давайте снова посмотрим на один из примеров сверху, но с небольшими изменениями:
>>> >>> def f (a: int, b: str) -> float:
... print (a, b)
... вернуть 1, 2, 3
...
>>> f ('фу', 2.5)
foo 2.5
(1, 2, 3)
Что здесь происходит? Аннотации для f ()
указывают, что первый аргумент — int
, второй аргумент — str
, а возвращаемое значение — float
. Но последующий вызов f ()
нарушает все правила! Аргументы: str
и float
соответственно, а возвращаемое значение — кортеж. И все же переводчик позволяет всему этому скользить без всяких нареканий.
Аннотации не накладывают никаких семантических ограничений на код вообще. Это просто биты метаданных, прикрепленные к параметрам функции Python и возвращаемому значению. Python послушно прячет их в словаре, присваивает словарю атрибут dunder функции __annotations__
, и все. Аннотации являются необязательными и вообще не влияют на выполнение функций Python.
Процитирую Амала в Амаль и ночные посетители : «Какая тогда польза от этого?»
Во-первых, аннотации — это хорошая документация .Вы, конечно, можете указать ту же информацию в строке документации, но размещение ее непосредственно в определении функции добавляет ясности. Типы аргументов и возвращаемое значение очевидны с первого взгляда для такого заголовка функции:
def f (a: int, b: str) -> float:
Конечно, интерпретатор не требует соблюдения указанных типов, но, по крайней мере, они понятны для тех, кто читает определение функции.
Deep Dive: принудительная проверка типов
Если бы вы были склонны, вы могли бы добавить код для принудительного применения типов, указанных в аннотациях к функциям.Вот функция, которая проверяет фактический тип каждого аргумента на соответствие тому, что указано в аннотации для соответствующего параметра. Он отображает
>>>Истинно
, если они соответствуютЛожь
, если нет:>>> def f (a: int, b: str, c: float): ... импорт осмотреть ... args = inspect.getfullargspec (f) .args ... аннотации = inspect.getfullargspec (f) .annotations ... для x в аргументах: ... print (x, '->', ... 'arg is', type (locals () [x]), ',', ... 'annotation is', annotations [x], ... '/', (type (locals () [x])) is annotations [x]) ... >>> f (1, 'foo', 3.3) a -> arg - это
, аннотация - это / True b -> arg - , аннотация - / True c -> arg - , аннотация - / True >>> f ('фу', 4.3, 9) a -> arg - , аннотация - / False b -> arg - , аннотация - / False c -> arg - , аннотация - / False >>> f (1, 'фу', 'бар') a -> arg - это , аннотация - это / True b -> arg - , аннотация - / True c -> arg - , аннотация - / False (Модуль
inspect
содержит функции, которые получают полезную информацию о живых объектах — в данном случае функцияf ()
.)Функция, определенная как указанная выше, при желании может предпринять какие-то корректирующие действия, когда обнаружит, что переданные аргументы не соответствуют типам, указанным в аннотациях.
Фактически, схема использования аннотаций для выполнения проверки статического типа в Python описана в PEP 484. Доступна бесплатная программа проверки статического типа для Python под названием mypy, основанная на спецификации PEP 484.
Есть еще одно преимущество использования аннотаций.Стандартизованный формат, в котором аннотационная информация хранится в атрибуте __annotations__
, позволяет анализировать сигнатуры функций автоматическими инструментами.
В аннотациях нет ничего особенного. Вы даже можете определить свой собственный без специального синтаксиса, предоставляемого Python. Вот определение функции Python с аннотациями объекта типа, прикрепленными к параметрам и возвращаемому значению:
>>> >>> def f (a: int, b: str) -> float:
... возвращение
...
>>> f .__ annotations__
{'a': <класс 'int'>, 'b': <класс 'str'>, 'return': <класс 'float'>}
По сути, это та же функция со словарем __annotations__
, созданным вручную:
>>> def f (a, b):
... возвращение
...
>>> f .__ annotations__ = {'a': int, 'b': str, 'return': float}
>>> f .__ annotations__
{'a': <класс 'int'>, 'b': <класс 'str'>, 'return': <класс 'float'>}
Эффект идентичен в обоих случаях, но первый на первый взгляд визуально более привлекателен и удобочитаем.
Фактически, атрибут __annotations__
существенно не отличается от большинства других атрибутов функции. Например, его можно динамически изменять. Вы можете использовать атрибут возвращаемого значения, чтобы подсчитать, сколько раз функция выполняется:
>>> def f () -> 0:
... f .__ аннотации __ ['return'] + = 1
... print (f "f () был выполнен {f .__ annotations __ ['return']} время (с)")
...
>>> f ()
f () выполнено 1 раз (а)
>>> f ()
f () было выполнено 2 раза (а)
>>> f ()
f () было выполнено 3 раза (а)
Аннотации функций Python — это не что иное, как словари метаданных.Просто так получилось, что вы можете создать их с помощью удобного синтаксиса, поддерживаемого интерпретатором. Это все, что вы хотите из них сделать.
Заключение
По мере роста приложений становится все более важным модулировать код, разбивая его на более мелкие функции управляемого размера. Надеюсь, теперь у вас есть все необходимые инструменты для этого.
Вы узнали:
- Как создать пользовательскую функцию в Python
- Несколько разных способов передать аргументов функции
- Как можно вернуть данные из функции ее вызывающей стороне
- Как добавить документацию к функциям со строками документации и аннотациями
Следующими в этой серии являются два руководства, которые охватывают поиск и сопоставление с образцом .Вы получите подробный обзор модуля Python под названием re , который содержит функции для поиска и сопоставления с использованием универсального синтаксиса шаблонов, называемого регулярным выражением .
Смотреть сейчас В этом руководстве есть связанный видеокурс, созданный командой Real Python. Просмотрите его вместе с письменным руководством, чтобы углубить свое понимание: Определение и вызов функций Python
Спецификация кластера• Документация Akka
В этом документе описываются концепции проекта Akka Cluster.Для руководства по использованию Akka Cluster см.
Введение
Akka Cluster предоставляет отказоустойчивую децентрализованную одноранговую службу членства в кластере без единой точки отказа или единой точки узкого места. Для этого используются протоколы сплетен и автоматический детектор отказов.
Akka Cluster позволяет создавать распределенные приложения, в которых одно приложение или сервис охватывает несколько узлов (на практике несколько ActorSystem
s).
Условия
- узел
- Логический член кластера. На физической машине может быть несколько узлов. Определяется кортежем hostname: port: uid .
- кластер
- Набор узлов, объединенных вместе через службу членства в кластере.
- лидер
- Единственный узел в кластере, который действует как лидер. Управление сходимостью кластера и переходами между состояниями членства.
Сплетни
Членство в кластере, используемое в Akka, основано на системе Amazon Dynamo и, в частности, на подходе, принятом в распределенной базе данных Basho ’Riak. Членство в кластере передается с помощью протокола сплетен, в котором текущее состояние кластера передается случайным образом через кластер, причем предпочтение отдается членам, которые не видели последнюю версию.
Векторные часы
Векторные часы — это тип структуры данных и алгоритма для генерации частичного упорядочивания событий в распределенной системе и обнаружения нарушений причинно-следственной связи.
Мы используем векторные часы для согласования и объединения различий в состоянии кластера во время сплетен. Векторные часы — это набор пар (узел, счетчик). Каждое обновление состояния кластера сопровождается обновлением векторных часов.
Конвергенция слухов
Информация о кластере сходится локально на узле в определенные моменты времени. Это когда узел может доказать, что наблюдаемое им состояние кластера наблюдалось всеми другими узлами в кластере. Конвергенция реализуется путем передачи набора узлов, которые видели текущую версию состояния во время сплетен.Эта информация называется увиденным набором в обзоре сплетен. Когда все узлы включены в видимый набор, происходит конвергенция.
Конвергенция слухов не может произойти, пока какие-либо узлы недоступны
. Узлы должны снова стать доступными
или переместиться на вниз
и удалить состояние
(см. Раздел «Жизненный цикл членства в кластере»). Это только блокирует выполнение лидером управления членством в кластере и не влияет на приложение, работающее поверх кластера.Например, это означает, что во время сетевого раздела невозможно добавить дополнительные узлы в кластер. Узлы могут присоединяться, но они не будут перемещены в состояние вверх и
, пока раздел не будет восстановлен или недоступные узлы не будут отключены.
Детектор отказа
Детектор сбоев в Akka Cluster отвечает за попытку определить, является ли узел недоступным
для остальной части кластера. Для этого мы используем реализацию детектора отказов Phi Accrual Failure.Чтобы иметь возможность пережить внезапные отклонения от нормы, такие как паузы при сборке мусора и временные сбои в сети, детектор отказов легко настраивается для настройки в соответствии с вашими средами и потребностями.
В кластере каждый узел контролируется несколькими (по умолчанию максимум 5) другими узлами. Узлы для мониторинга выбираются из соседей в хэшированном упорядоченном кольце узлов. Это сделано для увеличения вероятности мониторинга стоек и центров обработки данных, но порядок одинаков на всех узлах, что обеспечивает полное покрытие.
Когда какой-либо узел обнаруживается как недоступен
, эти данные распространяются на остальную часть кластера через слухи. Другими словами, только один узел должен пометить узел как недоступный
, чтобы остальная часть кластера отметила, что узел недоступен
.
Детектор отказов также определит, станет ли узел достижимым
снова. Когда все узлы, которые отслеживали недоступный узел
, снова обнаруживают его как достижимый
, кластер после распространения слухов будет считать его достижимым
.
Если системные сообщения не могут быть доставлены на узел, он будет помещен в карантин и не сможет вернуться из недоступен
. Это может произойти, если имеется слишком много неподтвержденных системных сообщений (например, наблюдение, завершено, удаленное развертывание актора, сбои акторов, контролируемых удаленным родителем). Затем узел необходимо переместить в вниз
или удалено состояние
(см. Жизненный цикл членства в кластере), а систему субъектов на карантинном узле необходимо перезапустить, прежде чем он сможет снова присоединиться к кластеру.
Подробнее см. Ниже:
Лидер
После схождения слухов может быть определен лидер
для кластера. Нет никакого процесса выбора лидера
, лидер
всегда может быть детерминированно распознан любым узлом всякий раз, когда происходит конвергенция сплетен. Лидер — это только роль, любой узел может быть лидером, и он может меняться между раундами конвергенции. Лидер
— это первый узел в отсортированном порядке, который может взять на себя роль лидера, где предпочтительные государства-члены для лидера
— это вверх,
и , покидая
(см. Жизненный цикл членства в кластере для получения дополнительной информации о государствах-членах. ).
Роль лидера
состоит в том, чтобы перемещать элементы в кластер и из кластера, изменяя , присоединяя элементы
к состоянию вверх,
или , выходя из
элементов, в состояние удалено
. В настоящее время действия лидера и
запускаются только при получении нового состояния кластера с конвергенцией слухов.
Узлы семян
Начальные узлы — это точки контакта для новых узлов, присоединяющихся к кластеру. Когда новый узел запускается, он отправляет сообщение всем начальным узлам, а затем отправляет команду соединения тому начальному узлу, который отвечает первым.
Значение конфигурации начальных узлов не влияет на сам работающий кластер, оно актуально только для новых узлов, присоединяющихся к кластеру, поскольку помогает им найти точки контакта для отправки команды присоединения; новый член может отправить эту команду любому текущему члену кластера, а не только начальным узлам.
Протокол слухов
Вариант двухтактных сплетен используется для уменьшения количества сплетен, передаваемых по кластеру. В сплетнях «пуш-пул» рассылается дайджест, представляющий текущие версии, но не фактические значения; получатель сплетен может затем отправить обратно любые значения, для которых у него есть более новые версии, а также запросить значения, для которых у него есть устаревшие версии.Akka использует одно общее состояние с векторными часами для управления версиями, поэтому вариант push-pull сплетни, используемый в Akka, использует эту версию только для того, чтобы подталкивать фактическое состояние по мере необходимости.
Периодически по умолчанию каждые 1 секунду каждый узел выбирает другой случайный узел, чтобы инициировать раунд сплетен. Если менее 1/2 узлов находится в видимом наборе (видели новое состояние), то кластер сплетничает 3 раза, а не один раз в секунду. Этот скорректированный интервал сплетен — способ ускорить процесс конвергенции на ранней стадии распространения после изменения состояния.
Выбор узла для сплетен случаен, но смещен в сторону узлов, которые, возможно, не видели текущую версию состояния. Во время каждого раунда обмена сплетнями, когда конвергенция еще не достигнута, узел использует очень высокую вероятность (которая настраивается), чтобы посплетничать с другим узлом, который не является частью видимого набора, т.е. который, вероятно, будет иметь более старую версию штат. В противном случае он сплетничает с любым случайным живым узлом.
Этот смещенный выбор — способ ускорить процесс сходимости на поздней фазе распространения после изменения состояния.
Для кластеров, превышающих 400 узлов (настраиваемых и предлагаемых на основе эмпирических данных), вероятность 0,8 постепенно снижается, чтобы избежать подавления отдельных отставших со слишком большим количеством одновременных запросов сплетен. Получатель сплетен также имеет механизм защиты от слишком большого количества одновременных сообщений сплетен, отбрасывая сообщения, которые были помещены в очередь в почтовом ящике слишком долго.
Пока кластер находится в конвергентном состоянии, сплетник отправляет только небольшое сообщение о состоянии сплетни, содержащее версию сплетни, в выбранный узел.Как только в кластере происходит изменение (то есть несогласованность), он снова возвращается к предвзятым сплетням.
Получатель статуса сплетни или статуса сплетни может использовать версию сплетни (векторные часы), чтобы определить, что:
- у него есть более новая версия состояния сплетен, и в этом случае он отправляет это обратно сплетнику
- он имеет устаревшую версию состояния, и в этом случае получатель запрашивает текущее состояние у сплетника, отправляя обратно свою версию состояния сплетни
- имеет противоречивые версии сплетен, и в этом случае разные версии объединяются и отправляются обратно
Если получатель и сплетня имеют одинаковую версию, то состояние сплетни не отправляется и не запрашивается.
Периодический характер сплетен имеет приятный эффект группирования изменений состояния, например быстрое присоединение нескольких узлов друг за другом к одному узлу приведет к тому, что только одно изменение состояния будет распространено на другие элементы кластера.
Сообщения сплетен сериализуются с помощью protobuf, а также архивируются с помощью gzip для уменьшения размера полезной нагрузки.
[PDF] Плановое решение для оптимизации кортежей — параллельное выполнение дорогостоящих функций, определяемых пользователем
ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 21 ССЫЛКИ
СОРТИРОВАТЬ ПО Релевантности Статьи, на которые больше всего повлияло Время действия
Методы оптимизации для запросов с дорогостоящими методами
Структура стоимости запроса, которая включает в себя как избирательность, так и оценки затрат для выборок, тщательно определен, и разработан алгоритм, называемый Predicate Migration, и доказано, что он создает оптимальные планы для запросов с помощью дорогостоящих методов.ExpandОснованное на правилах представление оптимизации запросов
В этом документе описываются его операции с помощью правил преобразования, которые генерируют различные QEP из исходных спецификаций запроса, и надеется, что принятый подход будет способствовать достижению более общей цели модульного оптимизатора запросов как части расширяемого система управления базами данных. РазвернутьОптимизация запросов с помощью определяемых пользователем предикатов
В этой работе представлены эффективные методы, которые могут гарантировать выбор оптимального плана в желаемом пространстве выполнения как для наивного алгоритма, так и для алгоритма оптимизации с полным упорядочением рангов, без ущерба для оптимальности.ExpandМиграция предикатов: оптимизация запросов с использованием дорогостоящих предикатов
В этой статье разрабатывается теория перемещения дорогостоящих предикатов в план запроса таким образом, чтобы общая стоимость плана — включая затраты на соединения и ограничения — была минимальной, и представлен алгоритм для реализовать теорию, а также результаты внедрения в ПОСТГРЭС. ExpandОптимизация планов оценки динамических запросов
В данной статье предлагается новая модель оптимизации, которая распределяет основную часть усилий по оптимизации на время компиляции и откладывает тщательно выбранные оптимизационные решения до времени выполнения, а также знакомит с методами, которые решают проблему построения динамических запросов. планы во время компиляции.РазвернутьEROC: набор инструментов для создания оптимизаторов запросов NEATO
Показано, как классы EROC были расширены для создания NEAT0 (усовершенствованный оптимизатор Teradata на основе EROC), оптимизатора соединений для среды с массовым параллелизмом и указание на экономию EROC, предусмотренную нас. РазвернутьОптимизация запросов к мультимедийным репозиториям
Эта работа определяет пространство выполнения, которое является минимальным для поиска, т. Е. Набор искомых индексов минимален, и показывает, что проблема оптимизации запросов, запрашивающих несколько объектов с самым высоким рейтингом, может быть рассмотрена , во многих случаях, как оценка условий отбора.ExpandОбъектно-реляционные СУБД: следующая большая волна
Эта книга содержит подробную информацию о том, как классифицировать приложения СУБД, где объектно-реляционные СУБД подходят для мира баз данных и какие механизмы необходимы для поддержки такого механизма. РазвернитеЗаполнение таблицы — документация по DataJoint Tutorials
Таблица без содержимого на самом деле не слишком полезна, поэтому давайте, заполним таблицу Mouse
, вставив некоторые данные
вручную. Давайте рассмотрим несколько различных способов вставки данных в таблицу, сначала по одной записи за раз,
а затем сразу несколько записей.
Вставка одной записи за раз
Давайте сначала узнаем, как можно вводить новые данные, по одной строке за раз.
Вставка кортежа / списка
Вы можете вставить одну запись (одну строку в таблице) как кортеж Python или список со значениями в порядке атрибутов в таблице:
mouse.insert1 ((0, '2017-03-01', 'M'))
Здесь мы использовали метод insert1
таблицы, чтобы вставить новую мышь с mouse_id
из 0
, dob
(дата рождения) 01.03.2017
и пол
M
(самец).
Проверьте новую запись, еще раз проверив содержимое таблицы:
>>> мышь * mouse_id доб секс + ---------- + + ------------ + + -------- + 0 2017-03-01 M (1 кортеж)
Вставка словаря
В качестве альтернативы вы можете сначала определить словарь с именами атрибутов в качестве ключей и ввести значения.
data = { 'mouse_id': 100, 'dob': '2017-05-12', 'секс': 'Ж' }
, а затем вставьте этот словарь в таблицу:
Получение новой записи:
>>> мышь * mouse_id доб секс + ---------- + + ------------ + + -------- + 0 2017-03-01 M 100 2017-05-12 F (2 кортежа)
Одновременная вставка нескольких записей
Вы можете вставить несколько записей за раз, передав список кортежей или список словарей в
метод insert
таблицы (вместо метода insert1
).Приготовим еще несколько записей
и вставьте их все вместе.
данных = [ (1, '2016-11-19', 'М'), (2, '2016-11-20', 'У'), (5, '2016-12-25', 'F') ] # теперь вставить все сразу mouse.insert (данные)
Проверить вставку:
>>> мышь * mouse_id доб секс + ---------- + + ------------ + + -------- + 0 2017-03-01 M 1 2016-11-19 м 2 2016-11-20 U 5 2016-12-25 F 100 2017-05-12 F (5 кортежей)
То же самое можно сделать и со списком словарей:
данных = [ {'mouse_id': 10, 'dob': '2017-01-01', 'sex': 'F'}, {'mouse_id': 11, 'dob': '2017-01-03', 'sex': 'F'}, ] # вставьте их все мышь.вставить (данные)
Это приводит к:
>>> мышь * mouse_id доб секс + ---------- + + ------------ + + -------- + 0 2017-03-01 M 1 2016-11-19 м 2 2016-11-20 U 5 2016-12-25 F 10 2017-01-01 F 11 2017-01-03 F 100 2017-05-12 F (7 кортежей)
Целостность данных
Одной из ключевых функций DataJoint является целостность данных — серия проверок и ограничений, чтобы убедиться, что наши данные остаются согласованными на протяжении всей своей жизни в конвейере данных.
Целостность данных в DataJoint начинается с данных
Вход. Что это значит? Скважина , дублирование данных предотвращается путем проверки и отклонения записей с уже существующими первичными
ключевые ценности. Вы можете увидеть эту проверку в действии, попытавшись вставить новую запись с mouse_id
, которая уже существует.
в таблице.
>>> mouse.insert1 ((0, '2015-03-03', 'U')) # мышь с ----------------------- -------------------------------------------------- - IntegrityError Traceback (последний вызов последним)в () ----> 1 мышь.insert1 ((0, '2015-03-03', 'U')) ... вывод усечен ... IntegrityError: (1062, «Повторяющаяся запись« 0 »для ключа« PRIMARY »»)
Как видите, попытка создать повторяющуюся запись приводит к ошибке IntegrityError
. По мере прохождения учебника
вы увидите больше примеров того, как DataJoint обеспечивает целостность данных на каждом этапе (но без
требующие больших усилий с вашей стороны).
Что дальше?
Теперь, когда вы успешно ввели некоторые данные в свою первую таблицу, конвейер данных имеет некоторые данные для работы. с участием.В следующем разделе мы рассмотрим, как запрашивать и извлекать данные из вашей таблицы! Но прежде чем мы это сделаем, давайте разберемся, как сохранить вашу работу в следующий раздел. Таким образом, вы можете сделать перерыв, а затем продолжить изучение этого урока. прямо с того места, где вы остановились, не опасаясь потерять свою работу!
.