python accuracy_Python實用技巧——類，屬性與裝飾器

規範的程式設計模式，即使在很小的程式中也能使程式可讀性更高。以一個簡單的電力計算類為例，可以看出Python的類，屬性與裝飾器的一些用法與技巧。

專業背景

LoadCalculation類是用于計算試驗負載（loadbank）參數的。LoadBank是試驗室常用的裝置之一，通常由無感電阻器和空心電抗器組成，在開關電器的短路、壽命等試驗中作為負載使用，以保證試驗過程嚴格按照标準規範進行。标準要求的試驗參數一般包括電壓、電流和功率因數，相應的負載參數計算是以歐姆定律為基礎，根據電壓、電流和功率因數參數，計算需要投入的電阻與電感值，進而在理論上滿足試驗要求。

依賴子產品

本程式運作在python3.6.5下，需要導入以下子產品支援

from math import sqrt,pi
from functools import wraps
           

類的建立

以下為python中定義LoadCalculation類并對其初始化的代碼。

class LoadCalculation:
    def __init__(self,voltage,current,cosf):
        """
        負載計算必須初始化輸入電壓、電流與功率因數作為參數
        機關分别為V，A
        :param voltage:
        :param current:
        :param cosf:
        根據輸入參數計算出 電阻、電抗以及電感值
        """
        self._voltage=voltage
        self._current=current
        self._cosf=cosf
        self._sinf= self.sinf
        self._impedance=self.impedance #計算總阻抗，機關歐姆
        self._resistance=self.resistance # 電阻的阻抗值，機關歐姆
        self._reactance=self.reactance   # 電感的感抗值，機關歐姆
        self._inductance=self.inductance #電感的電感值，機關  毫亨
···

為了提高程式的執行效率，我們在類初始化的時候，便對所有需要的參數進行了計算，這些計算後的參數通過屬性的形式将私有變量儲存在Python類中。

##屬性與裝飾器
裝飾器是Python中一個非常好用的功能，簡單而言，是針對函數進行一個外部包裝，以統一實作某種通用的功能。在本類的計算過程中，由于涉及大量浮點運算，保留統一的小數位數非常有必要，利用python内置的round（）函數，可以實作指定小數位數的保留，比如round(x,2)，為參數x保留2位小數，但是如果在程式中多處都要指定小數位數，那麼就會有許多round函數分散在程式中，如果要求對小數位數進行修改，查找起來很不友善。是以為程式寫一個setround的裝飾器來實作該功能。
這個裝飾器内置了accuracy參數，設定預設小數位數為4位，如果在調用裝飾器時需要修改精度，隻需要指定accuracy參數即可。

```python
   def setround(func,accuracy=4):
    """
    裝飾器，用于确定函數傳回的浮點值位數,預設保留4位小數
    :param func:
    :return:
    """
    @wraps(func)
    def wrapper(*args,**kwargs):
        result=round(func(*args,**kwargs),accuracy)
        return result
    return wrapper
           

除了自己寫的裝飾器外，python也内置了很多現成的裝飾器，property便是其中應用最廣泛的一個，在本類中，我們對各個主要參數均使用了property裝飾器以簡化實作。

@property
    @setround
    def sinf(self):
        #self._sinf=round(sqrt(1-self._cosf**2),4)
        self._sinf = sqrt(1 - self._cosf ** 2)
        return self._sinf

    @property
    @setround
    def impedance(self):
        if self._current!=0:
            self._impedance=self._voltage/self._current
        else:
            self._impedance=-1
        return self._impedance

    @property
    @setround
    def resistance(self):
        if self._impedance!=-1:
            self._resistance=self._impedance*self._cosf
        else:
            self._resistance=-1
        return self._resistance

    @property
    @setround
    def reactance(self):
        if self._impedance!=-1:
            self._reactance=self._impedance*self.sinf
        else:
            self._reactance=-1
        return self._reactance

    @property
    @setround
    def inductance(self):
        if self._impedance!=-1:
            self._inductance=10*self.reactance/pi
        else:
            self._inductance=-1
        return self._inductance
···

## 單元測試

由于本類内容較少，采用doctest子產品進行測試，即可滿足要求。測試部分直接寫在類的docstring中。

```python
    """
    用于計算阻抗相關參數的類
    #Doctest String
    >>> load=LoadCalculation(voltage=24,current=100,cosf=0.25)
    >>> print(load.sinf)
    0.9682
    >>> print(load.impedance)
    0.24
    >>> print(load.resistance)
    0.06
    >>> print(load.reactance)
    0.2324
    >>> print(load.inductance)
    0.7398
    """
           

當然，上述程式隻是簡單的負載計算類的建立，在實際的工程應用中，我們在此基礎上建立了完整的負載模型，包括不同電阻的電阻率、載流量、空心電抗器參數等計算，可以根據使用者測試要求，快速生成從理論模組化到工程生産需要的各項參數，并根據計算參數進行生産與驗證。

此外，該類還用于對成套負載進行參數計算，結合負載不同檔位與參數值，程式可以快速計算出不同試驗要求下需要投切的負載檔位，在使用者實際使用的過程中，可以根據阻抗自身的特性（主要是回路和檔位固有功率因數的影響），對計算值進行調節與更新，以便在後續的試驗中能夠更加快速與準确。

所有過程資料儲存在sqlite資料庫中。