Posobie_po_informatike

тической силы линзы метод возвращает либо значение «собирающая», либо значение «рассеивающая».

Далее применяется перезагрузка метода __str__() и __add__(). Результатом работы метода __str__(self) является формирование текстовой строки, содержащей вызов всех методов данного класса. Полученный текст с параметрами линзы и пояснениями можно выводить на экран для восприятия пользователя. Метод __add__(self, other) вызывается тогда, когда над объектами выполняется операция сложения. В данном случае при сложении двух объектов класса тонких линз будут складываться их оптические силы, что соответствует законам оптики, и выведен комментарий.

После этого создается еще один класс Lens(Thin_Lens), который является прямым наследником класса Thin_Lens, наследующий все его атрибуты и методы. Однако, созданный класс линз должен учитывать толщину линзы d, поэтому метод инициализации класса __init__(self, n, R1, R2, d) необходимо перегрузить. Также нужно изменить метод расчета оптической силы данной линзы self.D() с учетом атрибута d. Остальные методы останутся неизменными.

Вданном случае можно видеть воплощение полиморфизма в Python, означающего, что смысл операции зависит от объекта, над которым она выполняется. То есть расчет оптической силы линзы вызывается одним и тем же методом self.D(), однако, результат будет зависеть от того, к какому классу относится объект.

Врезультате выполнения программы будет создан объект L1 класса

Thin_Lens с относительным показателем преломления n = 1.5, радиусами кривизны линзы R1 = 0.4 и R2 = 0.4. Затем информация об этом объекте будет выведена на экран. После этого будет создан объект L2 класса Lens с относительным показателем преломления n = 2.0, радиусами кривизны линзы R1 = 0.1 и R2 = 0.15, толщиной линзы d = 0.01. Затем информация об этом объекте также будет выведена на экран. В результате сложения этих двух объектов будет получена оптическая сила комбинации линз и выведена на экран:

Оптическая сила D = 1.25

Фокусное расстояние F = 0.8 Преломляющие свойства - собирающая

Оптическая сила D = 4.0 Фокусное расстояние F = 0.25

Преломляющие свойства - собирающая

Оптическая сила комбинации линз D = 5.25

Объектно-ориентированный стиль программирования практически всегда уменьшает избыточность программного кода в сравнении с процедурным подходом, делает его более читабельным и универсальным.

171

6.6.7 Работа с графическими файлами

Язык программирования Python должен быть интересен оптотехникам, так как содержит множество мощных библиотек обработки графических данных. Широкая поддержка операций с графическими файлами обеспечивается различными модулями сторонних разработчиков, из которых наиболее функ-

циональной является библиотека Python Imaging Library (www.pythonware.com/products/pil). Рассмотрим принципы работы с данной библиотекой на конкретном примере:

from PIL import Image

from PIL import ImageFilter

im = Image.open("krater.jpg") out = im.rotate(45) out.save("krater45.jpg")

out = im.rotate(180) out.save("krater180.jpg")

out = im.filter(ImageFilter.BLUR) out.save("blur.jpg")

imageW = im.size[0] imageH = im.size[1] r, g, b = 0, 1, 2

pixels = list(im.getdata()) if (im.mode == "RGB"):

y = 0

while y < imageH: x = 0

while x < imageW:

color = pixels[y*imageW + x] Red=color[r]*x*x/imageW/imageW*0.9 Green=color[g]*y*y/imageH/imageH*0.8 Blue=color[b]*x*y/imageW/imageH*0.7 im.putpixel((x, y), (Red, Green, Blue)) x += 1

y += 1 im.show() im.save("filter.jpg")

Как видно из примера, сначала подключается два класса Image и ImageFilter из библиотеки PIL. Затем вызывается метод open() класса Image, возвращающий объект графического файла krater.jpg, которому присваивается имя im (рисунок 6.10, а). Этот объект можно преобразовывать стандартными методами класса Image , например, повернув графический файл с помощью метода rotate() на 45° (рисунок 6.10, б) или 180° (рисунок 6.10, в).

172

Для этого создается новый объект out, сохранить информацию в отредактированном графическом файле необходимо с помощью метода save().

Рисунок 6.10 – Изображение графического файла krater.jpg

Рисунок 6.11 – Примеры обработки графического файла krater.jpg с помощью Python

173

Также можно использовать стандартные фильтры обработки графических файлов, которые находятся в классе ImageFilter. Для того, чтобы получить размытие графического файла нужно вызвать метод filter класса Image, параметром которого является атрибут BLUR класса ImageFilter (рису-

нок 6.10, г).

При необходимости можно разрабатывать и свои собственные фильтры обработки изображений. Рассмотрим, как реализуется градиентный фильтр. Для этого с помощью атрибута size класса Image определяется ширина imageW и высота imageH исходного изображения. Затем создаются три ссылки r, g, b на значения 0, 1, 2, соответствующие индексам основных цветов цветовой модели RGB: красного, зеленого и синего цветовых компонентов. Далее с помощью метода getdata() происходит обращение к данным графического файла, значения основных цветовых компонент которого для каждого пикселя изображения помещаются в список pixels с помощью функции list.

В случае, если цветовая модель графического файла RGB, то в цикле происходит перебор значений списка pixels, причем переменная цикла y указывает на номер строки и изменяется от 0 до imageH - 1, переменная цикла x указывает на номер столбца и изменяется от 0 до imageW – 1. Каждому значению списка pixels ставится в соответствие три значения: color[r] – красный цветовой компонент, color[g] – зеленый цветовой компонент, color[b] – синий цветовой компонент. Затем значение каждой из этих составляющих можно изменять. Например, значение красного цветового компонента нового изображения Red равно произведению старого значения, квадрата отношения координаты x к ширине изображения imageW и коэффициента 0.9. Следовательно, чем ближе пиксель будет находиться к левому краю изображения, тем он будет темнее, чем ближе к правому краю – тем светлее. Подобным образом формируются значения зеленого Green и синего Blue цветовых компонентов нового изображения. После этого с помощью метода putpixel() новое значение цвета устанавливается для пикселя с координатами (x, y) и значением цветовых компонентов (Red, Green, Blue). Затем вновь сформирование изображение графического файла выводится на экран с помощью метода show() и сохраняется в файл (рисунок 6.10, д).

Тезаурус

Алгоритм, блок-схема алгоритма, линейный алгоритм, ветвящийся алгоритм, циклический алгоритм, рекурсивный алгоритм, программа, алгоритмическое программирование, структурное программирование, объектно-ориенти- рованное программирование, язык программирования, синтаксис, семантика, инкапсуляция, наследование, полиморфизм, типы данных, ссылки на объекты, ввод и вывод информации на экран, коллекции данных, кортеж, список, условный оператор, оператор цикла, функция, класс, объект, метод, атрибут, конструктор, перезагрузка метода.

174

Контрольные вопросы

1)Как в блок-схемах алгоритмов обозначается предопределенный процесс, состоящий из одной или нескольких операций, которые определены в другом месте?

2)Раскройте смысл применения рекурсивного алгоритма при построении программ. Приведите практический пример использования рекурсивного алгоритма.

3)В чем принципиальное отличие процедурного подхода от объектноориентированного подхода в программировании?

4)Какой основной недостаток свойственен компиляторам при генерации текста программы в машинный код?

5)Перечислите базовые понятия объектно-ориентированного программирования и поясните их смысл.

6)В какой предметной области нашел применение язык программиро-

вания Objective-C?

7)С помощью какой функции можно получить количество элементов кортежа или списка в Python?

8)Каково назначение метода __init__() в объектно-ориентирован- ной модели Python?

9)Зачем внутри блока программного кода оператора цикла использу-

ются команды break и continue?

10)Опишите порядок создания собственных фильтров обработки изображения в Python.

Список рекомендуемой литературы

1)Воройский, Ф. С. Информатика : энциклопедический словарь-спра- вочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах [Текст] / Ф. С. Воройский. – М . : ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 768 с.

2)ГОСТ 19.701-90 Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения [Текст] Введ. 1992– 01–01. М . : Изд-во стандартов, 1992. – 24 с.

3)Информатика : базовый курс [Текст] / под ред. С. В. Симоновича. – СПб . : Питер, 2009. – 640 с.

4)Конев, Ф. Б. Информатика для инженеров [Текст] / Ф. Б. Конев. – М . : Высшая школа, 2004. – 272 с.

5)Лутц, М. Изучаем Python [Текст] / М. Лутц. – СПб . : Символ-Плюс,

2009. – 848 с.

6)Саммерфилд, М. Программирование на Python 3 : подробное руководство [Текст] / М. Саммерфилд. – СПб . : Символ-Плюс, 2009. – 608 с.

7)Соболь, Б. В. Информатика [Текст] / Б. В. Соболь, А. Б. Галин, Ю. В. Панов. – Ростов н/Д : Феникс, 2007. – 446 с.

175

176

177