zrumov_inf_pos

if self.D()>0:

return "собирающая" else:

return "рассеивающая" def __str__(self):

x = "Оптическая сила D = %s\n" %(self.D()) x+= "Фокусное расстояние F = %s\n" %(self.F()) x+= "Преломляющие свойства - %s\n" %(self.pr()) return x

def __add__(self, other):

x = "Оптическая сила комбинации линз D = " return x + str(self.D() + other.D())

class Lens(Thin_Lens):

def __init__(self, n, R1, R2, d): self.n = n

self.R1 = R1 self.R2 = R2 self.d = d

def D(self):

x = (self.n-1)*self.d/(self.n*self.R1*self.R2) return (self.n-1)*(1/self.R1 - 1/self.R2 + x)

L1 = Thin_Lens(1.5, 0.2, 0.4) print(L1)

L2 = Lens(2.0, 0.1, 0.15, 0.02) print(L2)

print(L1 + L2)

Как видно из примера, сначала создается класс тонких линз Thin_Lens, который является прямым наследником класса object. В этом классе сначала перегружается метод инициализации класса __init__(self, n, R1, R2), где устанавливаются начальные значения атрибутов: относительный показатель преломления n, радиусы кривизны линзы R1 и R2. Затем создается метод D(self), необходимый для расчета оптической силы линзы по начальным значениям. Этот метод создается с помощью инструкции def, после чего происходит расчет значения оптической силы, которое возвращается с помощью инструкции return. Далее создается еще один метод F(self), применяемый для нахождения фокусного расстояния линзы. Расчет фокусного расстояния осуществляется на основе вызова ранее описанного метода этого же класса self.D(), после чего полученное значение также возвращается с помощью инструкции return. После этого создается метод pr(self) для оценки преломляющих свойств линзы, который построен на применении условного оператора и вызове метода self.D(). В зависимости от значения оптической силы

170

линзы метод возвращает либо значение «собирающая», либо значение «рас-

сеивающая».

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 сформированное 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 программирова-

ния Objective-C?

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

8.Каково назначение метода __init__() в объектно-ориентированной модели Python?

9.Зачем внутри блока программного кода оператора цикла используются команды break и continue?

10.Опишите порядок создания собственных фильтров обработки изобра-

жения 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