729G06 Programmering och logik. OOP: Klassdiagram, arv Allmänt: Undantagshantering

Transkript

1 729G06 Programmering och logik OOP: Klassdiagram, arv Allmänt: Undantagshantering

2 Upplägg av Python-delen

3 Dagens föreläsning En sista repetition av begreppen klass, instans, instansvariabel, instansmetod, konstruktor, self Klassdiagram: Vad? Varför? Hur? Arv: hierarkisk återanvändning av kod Undantag och undantagshantering: ett system för att hantera saker som inte fungerar som de ska.

4 Begrepp dess tillämpningar som ni måste förstå och kunna använda Om ni inte kan dem, lär er dem genast! Klass och instans: skillnad och relation mellan begreppen instansvariabler, instansmetoder, self Skapa en instans: Vad är en konstruktor? Hur ser anrop till en konstruktor ut? Vad gör metoden init ()? Syntax: Punkt-notation för moduler, klasser, instanser import av moduler

5 En klass är en mall som används för att skapa ett objekt objekt kallas också för instanser

6 En klass är definierar de instansvariabler och metoder som dess instanser kommer ha.

7 Instansvariabler och metoder kallas ibland gemensamt för en klass attribut

8 Instansiering Pokemon name : str my_turtle : turtle.turtle my_spit : turtle.turtle def move_to(self, x, y): self.my_turtle.setpos(x, y) draw_square(self): for i in range(4): p1 = Pokemon("Bulbasaur") name: "Bulbasaur" my_turtle : <turtle.turtle at 0x105f1a3c8> my_spit : <turtle.turtle at 0x105fb9160> move_to(self, x, y) draw_square(self) spit(self) p1 : Pokemon def spit(self): self.my_spit.fd(100) self.my_spit.bk(100)

9 Metodanrop Pokemon name : str my_turtle : turtle.turtle my_spit : turtle.turtle def move_to(self, x, y): self.my_turtle.setpos(x, y) draw_square(self): for i in range(4): p1 = Pokemon("Bulbasaur") name: "Bulbasaur" my_turtle : <turtle.turtle at 0x105f1a3c8> my_spit : <turtle.turtle at 0x105fb9160> move_to(self, x, y) draw_square(self) spit(self) p1 : Pokemon def spit(self): self.my_spit.fd(100) self.my_spit.bk(100) p1.move_to(100, 400) I Python är p1.move_to(100, 400) samma sak som Pokemon.move_to(p1, 100, 400) OBS! Detta är inte fallet för alla objektorienterade språk

10 Grammatik och lexikon för importer import_stmt ::= "import" module ["as" name] ( "," module ["as" name] )* "from" relative_module "import" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* "from" relative_module "import" "(" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* [","] ")" "from" module "import" "*" module ::= (identifier ".")* identifier relative_module ::= "."* module "."+ name ::= identifier Ovanstående notation är BNF (Backus Normal Form) som ofta används inom datavetenskap för att beskriva kontextfria grammatiker.

11 Grammatik och lexikon för importer import_stmt ::= "import" module ["as" name] ( "," module ["as" name] )* "from" relative_module "import" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* "from" relative_module "import" "(" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* [","] ")" "from" module "import" "*" Det finns 4 varianter - import random, turtle as t

12 Grammatik och lexikon för importer import_stmt ::= "import" module ["as" name] ( "," module ["as" name] )* "from" relative_module "import" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* "from" relative_module "import" "(" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* [","] ")" "from" module "import" "*" Det finns 4 varianter -import random, turtle as t - from random import randint, choice as random_choice

13 Grammatik och lexikon för importer import_stmt ::= "import" module ["as" name] ( "," module ["as" name] )* "from" relative_module "import" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* "from" relative_module "import" "(" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* [","] ")" "from" module "import" "*" Det finns 4 varianter -import random, turtle as t -from random import randint, choice as random_choice - from random import (randint, choice as random_choice)

14 Grammatik och lexikon för importer import_stmt ::= "import" module ["as" name] ( "," module ["as" name] )* "from" relative_module "import" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* "from" relative_module "import" "(" identifier ["as" name] ( "," identifier ["as" name] )* [","] ")" "from" module "import" "*" Det finns 4 varianter -import random, turtle as t -from random import randint, choice as random_choice -from random import (randint, choice as random_choice) - from random import *

15 Klassdiagram ett slags pseudokod för OOP

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

17 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)

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

19 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()

20 Swarm Swarm friction : float away_towards_multiplier : float bounds : tuple move_speed : float pref_swarm_spacing : float turtle_swarm : list turtle_velocities : list run_swarm_behaviours() add_turtle( turtle : turtle.turtle ) keep_swarm_distance() move_away_or_towards_positions( positions : list, towards : bool = True ) move_away_or_towards_position( position : turtle.vec2d, towards : bool = True ) calculate_unit_vec( vector : turtle.vec2d ) : turtle.vec2d calc_velocity( a_turtle : turtle.turtle, another_turtle : turtle.turtle ) : turtle.vect2d accelarate_turtle( turtle_index : int, accelaration : float ) update_velocities() wrap_turtles() wrap_turtle( a_turtle : turtle.turtle ) scatter_turtles() get_swarm_positions() : list get_swarm_center() : turtle.vec2d

21 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()

22 Arv i Python

23 Hierarkiska relationer

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

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

26 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.

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

28 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.

29 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.

30 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

31 Undantag Exceptions

32 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.

33 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.

34 Exempel på undantag i Python ZeroDivisionError IOError IndexError KeyError TypeError

35 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.

36 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.")

37 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)

38 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.")

39 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)

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

41 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)

42 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)