ННГУ, курс "Методы программирования" 2022г.
Презентация по курсу (обновляемая): https://docs.google.com/presentation/d/1wmYjy5QDoYECEHi7NAAINPulU9pLsaIi-aLaUppspps/edit?usp=sharing
Для работы необходим python 3.9 и выше. Библиотеки: numpy, pandas, matplotlib, tensorflow, Pillow, scipy.signal. Редактор любой. Из неплохих: IDLE (родной, идёт вместе с установщиком), Visual Studio Code, notepad++, PyCharm, vim (для любителей сначала страдать, потом наслаждаться).
Работа с блокнотами онлайн, с возможностью подключения удалённых мощностей гугла (GPU, TPU): https://colab.research.google.com/
Таблица, где я буду отмечать сданные работы: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ukuncwEtZQ2gwp6FhGD3waF9M96D4eBTSghJeSzotjg/edit?usp=sharing
Сервер в Дискорд, где буду дублировать: https://discord.gg/MzPkCYf4Dh (получить роль в канале "Основной") Мой контакт: nsmorozov@rf.unn.ru
В своей папке можете делать все что угодно, в чужие не залезать, в корневую тоже. Я буду ориентироваться на файлы, где в названии будет номер лабораторной.
- Используйте скрипт gen_lab_origin.py из папки _lab-1, запустите и заберите в свою папку сгенерированный лабиринт, в котором точка входа на верхней границе, а точка выхода - на нижней.
- Ввести с клавиатуры точку (указать в каких пределах) расположения "сокровища", найти к нему путь (любой, поиск в глубину).
- От точки сокровища узнать длину кратчайшего пути (поиск в ширину) к выходу (вывести) и построить его.
- Сохранить в файл 'maze-for-me-done.txt', в котором точка сокровища будет указана как '*', а сам маршрут построен точками к сокровищу и запятыми от него к выходу.
-
ВАЖНО! В первую очередь, это работа по построению объектно-ориентированной архитектуры, и только во вторую - работающий код. Начните с создания классов с пустыми методами-заглушками, посмотрите как они будут взаимодействовать, какие данные каждому для работы нужны, раскидайте внутри классов поля, сделайте конструкторы. И только после того, как у вас будет готовый скелет (еще раз, БЕЗ наполнения методов и БЕЗ фактической работы, достаточно написать в каждом print('Generator->signal'), т.е. писать что за метод и какого класса вызывается. И только после того, как вам окончательо станет понятно что за чем следует и как это выстроить, начинайте наполнять кодом.
-
Проект по моделированию прохождения сигнала через цепь должен содержать каждый отдельный класс в своем файле.
-
Класс генератора простых сигналов имеет функционал:
- создания сигнала каждой из заданных форм: гармонический, треугольный, ШИМ с заданной скважностью, пила;
- параметры: частота (период), частота дискретизации, длительность (как в сэмплах, так и в секундах), амплитуда;
- возвращать как весь сигнал (всю длительность в виде массива), так и отдельную его выборку по номеру сэмпла или по отметке времени (во втором случае - ближайшую);
- иметь функцию-генератор, возвращающий по запросу следующую выборку сигнала (yield).
-
Класс-наследник генератора простых сигналов, содающий амлитудно-моделированный сигнал:
- огибающая задана в виде заранее заданного набора выборок (цифровой сигнал) с указанной частотой дискретизации этих выборок;
- частота модулирующего сигнала или задается, или автоматически подбирается (по умолчанию можно уменьшать частоту огибающей в 20 раз относительно заполнения);
- возвращать как весь сигнал (всю длительность в виде массива), так и отдельную его выборку по номеру сэмпла или по отметке времени (во втором случае - ближайшую);
- иметь функцию-генератор, возвращающий по запросу следующую выборку сигнала (yield).
-
Класс анализатора сигнала должен:
- строить график по полученному временнОму представлению сигнала;
- строить его спектр Фурье;
- возвращать дисперсию, среднее, медианное, минимальное и максимальное значения, размах сигнала, отображать по запросу их в виде горизонтальных линий на графике;
- строить примерный (прогнозируемый) сигнал с помощью обратного преобразования Фурье, используя первые несколько максимальных гармоник (частот) спектра Фурье (по умолчанию - 5, но можно задать любое).
-
Класс цепи должен уметь работать как с сигналом в виде массива, так и с последовательно приходящими выборками (из методов-генераторов yield):
- пропускать сигнал без изменений (bypass);
- преобразовывать его указанным в п.6 алгоритмом;
- хранить входной и выходной сигналы в буфере (заполнять массив), по умолчанию - без ограничения размера (весь), но с возможностью этот размер задать (хранить только последние пришедшие и ушедшие);
- возвращать как полным массивом, так и генератором yield.
-
Номер конкретно вашего задания получаете из вашего ФИО следующим образом: len("Морозов Никита Сергеевич")%5 = ваш номер задания:
0- свертка (convolve) сигнала с гармоническим, заданной амплитуды и частоты;
1- свертка (convolve) сигнала с пилообразным (sawtooth), заданной амплитуды и частоты;
2- свертка (convolve) сигнала с прямоугольным (square), заданной амплитуды и частоты;
3- прохождение сигнала через фильтр Баттерворта (butter) с частотой среза (по умолчанию 0.4) и заданного порядка N (по умолчанию 4);
4- прохождение сигнала через фильтр Бесселя (bessel) с частотой среза (по умолчанию 0.4) и заданного порядка N (по умолчанию 4);
Реализовать в функциональной парадигме приближенное вычисление корней уравнения f(x) с заданной (с клавиатуры при запуске) точностью epsilon. Вариант задания рассчитывается аналогично предыдущему.
0- методом касательных
1- методом половинного деления
2- методом простых итераций
3- методом хорд
4- на промежутке (2.5, 2.6) методом простых итераций