729G06 Programmering och logik. OOP: Arv Allmänt: Undantagshantering

Transkript

1 729G06 Programmering och logik OOP: Arv Allmänt: Undantagshantering

2 Upplägg av Python-delen

3 Dagens föreläsning Arv: hierarkisk återanvändning av kod Undantag och undantagshantering: ett system för att hantera saker som inte fungerar som de ska.

4 Klassdiagram ett slags pseudokod för OOP

5 UML: Unified Modelling Language Klassnamn namn : attributtyp namn : attributtyp = defaultvärde operation() operation() : returdatatyp operation(parameterlista) operation(parameterlista) : returdatatyp

6 UML, klassdiagram: relationer mellan objekt Objekt kan ha någon form av relation till andra objekt association: allmän relation. kardinalitet (antal) och roll kan anges. "Student har läst 0..* böcker" aggregering: typ av association. "har en", "del av". "Student äger 0..* böcker" komposition: typ av association. "består av". "Student har 1 hjärta" (starkare beroende mellan objekten, tänk "kan inte finnas utan") arv (basklass/härledd klass): ärver attribut/operation från (kommer mer om detta strax) beroende: svag relation. t.ex. någon metod får in en instans som argument. implementation: man kan använda klassdefinitioner som mallar för andra klasser. Denna association kan användas för att visa när en klass implementerar en sådan klassmall (abstrakta klasser)

7 UML: Relationer Yanpas. Wikimedia Commons En dubbelriktad association kan ritas utan pilar.

8 NinjaZombieSimulation NinjaZombieSimulation screen : turtle.screen zombie_color : str ninja_color : str ninjas : Swarm zombies : Swarm add_zombie( turtle : turtle.turtle ) add_ninja( turtle : turtle.turtle ) move_zombies_towards_ninjas() move_ninjas_away_from_zombies() scatter_all() run_timestep()

9 turtle.turtle, Swarm & NinjaZombieSimulation NinjaZombieSimulation Swarm screen : turtle.screen turtle.turtle 0 * 1 friction : float away_towards_multiplier : float bounds : tuple move_speed : float 2 1 zombie_color : str ninja_color : str ninjas : Swarm zombies : Swarm pref_swarm_spacing : float turtle_swarm : list turtle_velocities : list add_zombie( turtle : turtle.turtle ) add_ninja( turtle : turtle.turtle ) move_zombies_towards_ninjas() run_swarm_behaviours() move_ninjas_away_from_zombies() scatter_all() run_timestep()

10 Arv i Python

11 Hierarkiska relationer

12 Arv / härleda klasser När en klass ärver från en annan, följer alla attribut, dvs instansvariabler och metoder med. Syfte: Abstraktion och kodåtervinning

13 Exempel object class DataFile(object): str () : str def init (self, filepath=none): self.filepath = filepath data = DataFile("data.txt") print(data) DataFile filepath : str

14 Arv i Python Alla klasser i Python har en basklass - en klass som de bygger vidare på. Klassen object är den mest grundläggande klassen i Python. Klassen object har metoder som alla andra klasser ärver som t.ex. str () Om klassen DataFile bygger vidare på object, kallar man object för basklassen för klassen DataFile(eng. base class). DataFile är en klass, härledd (eng. derived) från klassen object.

15 Syntax klass med arv class Base(object): pass class Derived(Base): pass

16 Arv i Python forts En härledd klass har alla attribut (instansvariabler och metoder) som dess basklass har. En härledd klass kan ges ytterligare attribut. En härledd klass kan överrida attribut från dess basklass.

17 Arv - exempel class Animal(object): def init (self): self.food = "plants" def run(self): print("i run like the wind.") # Härledda klasser ärver alla attribut från # sin basklass, dvs instansvariabler och # metoder class Horse(Animal): pass >>> h = Horse() >>> h.run() I run like the wind.

18 Basklass - härledd klass: med init class Base(object): def init (self, arg1): self.arg1 = arg1 class DerivedA(Base): def init (self, arg1, arg2): # Explicit anrop av basklassens init ()-metod Base. init (self, arg1) self.arg2 = arg2 class DerivedB(Base): def init (self, arg1, arg2): # Användning av super för att referera till basklassen # syntax: super(härledd_klass, instans_av_härledd_klass) super(derivedb, self). init (arg1) self.arg2 = arg2

19 Undantag Exceptions

20 Exceptions - undantag Exceptions (sv undantag) är ett sätt att hantera fel i kod som kan utlösas (eng throw/raise). Vid fel kan ett undantag utlösas. Programmet avbryter sitt normala flöde för att gå in i "undantagsläge". Finns inget specificerat undantagsläge, kraschar programmet.

21 Undantag i Python Om man vill hantera undantag i Python lägger man koden som kan utlösa undantag i ett try-block. Undantag hanteras sedan i ett except-block.

22 Exempel på undantag i Python ZeroDivisionError IOError IndexError KeyError TypeError

23 Mönster för undandagshantering i Python try: # här lägger man koden som kan utlösa ett undantag except [namn på exception] [as <namn på undantagsinstans>]: # här lägger man koden för vad som ska hända Här ska inte hakparenteserna skrivas ut, utan visar att det som står innanför dem är valfritt. Det som står inom mindre än/större än-tecken måste vara med. I det här fallet bara om 'as' används. Mindre än/större än-tecknena ska inte heller stå med.

24 Exempel: Fånga undantag letters = ["a", "b", "c", "d", "e", "f"] try: l_index = 0 while True: print(letters[l_index]) l_index += 1 except: print("an exception was raised.")

25 Exempel: Fånga och instansiera undantag letters = ["a", "b", "c", "d", "e", "f"] try: l_index = 0 while True: print(letters[l_index]) l_index += 1 except Exception as error: print("an exception was raised.") print(error)

26 Exempel: Fånga specifikt undantag letters = ["a", "b", "c", "d", "e", "f"] try: l_index = 0 while True: print(letters[l_index]) l_index += 1 except IndexError: print("index " + str(l_index) + " is out of bounds.")

27 Exempel: Fånga och instansiera specifikt undantag letters = ["a", "b", "c", "d", "e", "f"] try: l_index = 0 while True: print(letters[l_index]) l_index += 1 except IndexError as index_error: print("index " + str(l_index) + " is out of bounds.") print(index_error)

28 Olika sätt att använda undantag För att fånga potentiella fel i koden och åtgärda dem Som ett alternativ till "vanlig" flödeskontroll/if-satser

29 Kontroll av argument med hjälp av flera undantag def get_dog_desc(dog_dict): try: output_string = "My name is " + dog_dict['name'] + " " output_string += "and I am " + str(dog_dict['age']) + " years old." return output_string except TypeError as type_error: print("argument not a dictionary") print(type_error) except KeyError as key_error: print("wrong keys in dictionary.") print(key_error)

30 Kontroll av argument med hjälp av flera undantag som ett fall def get_dog_desc(dog_dict): try: output_string = "My name is " + dog_dict['name'] + " " output_string += "and I am " + str(dog_dict['age']) + " years old." return output_string except (TypeError, KeyError) as error: print("not a dictionary or key not present in dictionary.") print(error)

31 Mera arv

32 Exempel på OOP med arv Datorspel vi har figurer vissa är fordon vissa är individer vissa kan flyga vissa kan gå vissa har bränsle vissa kan gå sönder Vilka egenskaper och beteenden har olika karaktärer gemensamt? Kan vi gruppera dem?

33 Några figurer i spelet Super Truck Copter X Bowl Space Cat No Face Mr. Jetpack Sad Face Mini Bob

34 Klassdiagram klassens namn variabler metoder

35 Några figurer i spelet Super Truck x_pos Super ypos Truck image fuel forward backward Space Cat x_pos ypos Space Cat image fuel fly_up fly_down forward Sad Face backward Sad Face x_pos y_pos image forward backward No Face Copter X x_pos y_pos image fuel fly_up fly_down forward backward No Face x_pos ypos image forward backward jump Copter X Bowl Mr. Jetpack Mini Bob x_pos ypos image fuel forward backward Mini Bob Bowl x_pos ypos image fly_up fly_down forward backward Mr. Jetpack x_pos y_pos image fuel fly_up fly_down forward backward jump

36 Två klasser implementerade i Python class SuperTruck(object): def init (self): self.x_pos = 0 self.y_pos = 0 self.image = "supertruck.png" self.fuel = 100 def forward(self): self.x_pos += 10 def backward(self): self.x_pos -= 10 class SadFace(object): def init (self): self.x_pos = 0 self.y_pos = 0 self.image = "sadface.png" def forward(self): self.x_pos += 10 def backward(self): self.x_pos -= 10 LiU EXPANDING REALITY

37 Några figurer i spelet Super Truck x_pos Super ypos Truck image fuel forward backward Space Cat x_pos ypos Space Cat image fuel fly_up fly_down forward Sad Face backward Sad Face x_pos y_pos image forward backward No Face Copter X x_pos y_pos image fuel fly_up fly_down forward backward No Face x_pos ypos image forward backward jump Copter X Bowl Mr. Jetpack Mini Bob x_pos ypos image fuel forward backward Mini Bob Bowl x_pos ypos image fly_up fly_down forward backward Mr. Jetpack x_pos y_pos image fuel fly_up fly_down forward backward jump

38 Några figurer i spelet med arv Super Truck fuel MiniBob CopterX fuel fly_up fly_down SuperTruck fuel MrJetpack fuel fly_up fly_down jump Sad Face Space Cat SpaceCat fuel fly_up fly_down BasicCharacter x_pos y_pos image forward backward No Face jump Copter X NoFace Bowl fly_up fly_down SadFace Bowl Mr. Jetpack Mini Bob

39 Överskuggning (eng overriding) Klassen object definierar en metod str () som berättar hur den ska visas som sträng. En klass som har object som basklass, kan i sin tur definera om str (). Detta kallas för att metoden str () överskuggas.

40 Överskuggning - exempel class Animal(object): def init (self): self.food = "plants" def run(self): print("i run like the wind.") class Horse(Animal): def run(self): print("clippety-cloppety") Horse.run() överskuggar (eng. overrides) metoden Animal.run()

41 Implementation m. arv class BasicCharacter(object): def init (self): self.x_pos = 0 self.y_pos = 0 self.image = "default_image.png" def forward(self): self.x_pos += 5 def backward(self): self.x_pos -= 5 class SuperTruck(BasicCharacter): def init (self): super(supertruck, self). init () self.fuel = 100 self.image = "supertruck.png" class SadFace(BasicCharacter): def init (self): super(sadface, self). init () self.image = "sadface.png" SuperTruck. init () sätter en annan bild en basklassen.

42 Några figurer i spelet med arv Super Truck fuel MiniBob CopterX fuel fly_up fly_down SuperTruck fuel MrJetpack fuel fly_up fly_down jump Sad Face Space Cat SpaceCat fuel fly_up fly_down BasicCharacter x_pos y_pos image forward backward No Face jump Copter X NoFace Bowl fly_up fly_down SadFace Bowl Mr. Jetpack Mini Bob

43 Några figurer i spelet med mer arv Super Truck BasicCharacter x_pos y_pos image forward backward Copter X Bowl SadFace image: sadface FuelCharacter fuel FlyingJumpingFuelCharacter fuel Space Cat fly_up fly_down jump JumpingCharacter jump FlyingFuelCharacter fuel fly_up fly_down FlyingCharacter fly_up fly_down No Face Mr. Jetpack SuperTruck image: supertruck MiniBob image: minibob Sad Face MrJetpack image: mrjetpack NoFace image: noface SpaceCat image: spacecat Mini Bob CopterX image: copterx Bowl image: bowl

44 Multipla arv (överkurs) I Python kan klasser ärva attribut från fler än en basklass. Python stödjer multipla arv. Multipla arv är mer komplicerade än enkla arv eftersom konflikter kan uppstå. Oftast räcker det med enkla arv.

45 Några figurer i spelet med multipelt arv Super Truck MiniBob image: minibob SuperTruck image: supertruck MrJetpack image: mrjetpack FuelCharacter fuel Copter X SpaceCat image: spacecat Bowl Sad NoFace Space Cat JumpingCharacter jump image: noface No Face BasicCharacter x_pos y_pos image forward backward SadFace image: sadface CopterX image: copterx fly_up fly_down Mr. Jetpack FlyingCharacter Bowl image: bowl Mini Bob

46 Diamantproblemet BasicCharacter x_pos y_pos image forward backward FuelCharacter och FlyingCharacter ärver alla attribut från BasicCharacter FuelCharacter fuel FlyingCharacter fly_up fly_down CopterX image: copterx Vem ärver CopterX sina attribut från? Beror på ordning på arvet och om super() används eller om init () anropas explicit från en viss basklass

47 Diamantproblemet 2 food run Animal Horse has_wings: False run Bird has_wings: True run Pegasus Vem ärver Pegasus attributet has_wings från? Metoden run()?

48 Multipla arv class BasicCharacter(object): def init (self): self.x_pos = 0 self.y_pos = 0 self.image = "default_image.png" def forward(self): self.x_pos += 5 def backward(self): self.x_pos -= 5 class FlyingCharacter(BasicCharacter): def init (self): super(flyingcharacter, self). init () def fly_up(self): self.y_pos += 5 def fly_down(self): self.y_pos -= 5 class FuelCharacter(BasicCharacter): def init (self): super(fuelcharacter, self). init () self.fuel = 100 def forward(self): super(fuelcharacter, self).forward() self.fuel -= 1 def backward(self): super(fuelcharacter, self).backward() self.fuel -= 1 class CopterX(FlyingCharacter, FuelCharacter): def init (self): super(copterx, self). init ()