Knjiga - mrežno i paralelno programiranje

1. Mrežno programiranje 3

Zadatak

Na klijentskom računalu upisuje se broj, a poslužitelj šalje poruku je li zbroj znamenaka poslanog broja prost. 

Treba dopuniti poslužiteljsku aplikaciju i provjeriti radi li te predati na linku mrezno3

U naredbenom retku ili drugom računalu pokrenite poslužiteljsku aplikaciju, a standardno iz Pythona pokrenite klijentsku aplikaciju.

##poslužitelj

from socket import *

class Posluzitelj:

   def __init__(self, host, port):

      self.s = socket()

      self.h = host

      self.p = port

      self.s.bind((self.h, self.p))

      self.s.listen(5)

      print('Čekam klijenta...')

      c, a = self.s.accept()

      print('Spojio se',a)

      self.komuniciraj(c)

      c.close()

   def prost(self,x):

      for i xxxxxxxxxx

         if xxxxxxxxxx

            return False

      return True

   def suma(self,x):

      xxxxx

      while x > 0:

         xxxxxxxxxx

         xxxxxxxxxx

      return s

   def komuniciraj(self,c):

      while True:

         x = int(c.recv(1024).decode('utf-8'))

         if x < 2:

            c.send('Kraj'.encode('utf-8'))

            return

         rezultat = str(self.prost(self.suma(x)))

         c.send(rezultat.encode('utf-8'))

Posluzitelj('DESKTOP-59PTT3J',10000)

##klijent

from socket import *

class Klijent:

   def __init__(self, host, port):

      self.s = socket()

      self.h = host

      self.p = port

      self.s.connect((self.h,self.p))

      while True:

         x = input('Upiši broj: ')

         self.s.send(x.encode('utf-8'))

         rezultat = self.s.recv(1024).decode('utf-8')

         if rezultat == 'True':

            print('Zbroj znamenaka broja {} je prost'.format(x))

         elif rezultat=='False':

            print('Zbroj znamenaka broja {} nije prost'.format(x))

         else:

            print('Kraj...')

            break

Klijent('DESKTOP-59PTT3J',10000)

Podsjetnik:

Unutar naredbenog retka možete saznati:

IPv4 adresu:
C:\Users\Korisnik>ipconfig
.............................................
IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 192.168.1.3

Ime računala:
C:\Users\Korisnik>hostname
DESKTOP-59PTT3J

2. Višedretveno programiranje

Istovremeno odvijanje zadaća unutar jednog programa – višedretveno programiranje

U prethodnim smo primjerima imali jedan poslužitelj na kojega se mogao spojiti jedan ili više klijenata te su oni putem dogovorenog protokola komunicirali. U takvoj komunikaciji bili smo izuzetno ograničeni. Primjerice, čak i kada se na poslužitelj moglo spojiti više klijenata oni su, nakon što su poslali jednu poruku poslužitelju, mogli samo čekati poruke od poslužitelja. Takvi primjeri su u praksi vrlo rijetki. U nastavku će biti riječi o jednom realnijem problemu. Ideja problema je:

Kreirajmo mrežnu aplikaciju koja će se sastojati od poslužitelja na kojeg će se moći spojiti više klijenata. Nakon što se spoje, klijenti će moći poslužitelju slati upite koji će se odnositi na to je li broj koji je klijent poslao poslužitelju prost ili složen. Poslužitelj treba omogućiti bilo kojem klijentu da u bilo koje vrijeme može poslati upit. Isto tako u bilo kojem trenutku na računalo se može spojiti novi klijent, itd.

Aktivnosti na strani klijenta nakon što se spoji na poslužitelj:

• čeka da korisnik upiše broj
• pošalje broj poslužitelju
• čeka da poslužitelj vrati poruku
• ispiše poruku na ekranu

Nakon što se uspostavi komunikacija između klijenta i poslužitelja na klijentskoj strani će se izvoditi jedna petlja koja će izvoditi gore opisane radnje.

Slika: Petlja koja se izvodi na strani klijenta nakon uspostave komunikacije s poslužiteljem

Na strani poslužitelja je situacija nešto kompleksnija jer poslužitelje treba istovremeno:

• čekati i prihvaćati nove klijente
• za svakog klijenta na socketu čekati poruku (broj), za dobiveni broj provjeriti je li prost te pripadnom klijentu vratiti odgovarajući poruku.

Ne postoji pravilo po kojem klijenti šalju zahtjeve poslužitelju. Ako je u nekom trenutku na poslužitelj spojeno 3 klijenta (klijent 1, klijent 2, klijent 3) tada oni primjerice zahtjeve mogu slati na sljedeći način:

·        klijent 1: 7

·        Klijent 1: 9

·        klijent 2: 3

·        klijent 1: 5

·        klijent 2: 19

·        klijent 2: 22

·        klijent 3: 14

·        …

Može se dogoditi da jedan klijent pošalje nekoliko zahtjeva za redom, neki drugi klijent može slati zahtjeve vrlo rijetko itd.

Dakle, nećemo moći imati jednu petlju unutar koje ćemo redom zaprimati zahtjeve od prvog klijenta, zatim drugog, potom trećeg itd. Dakle „istovremeno“ ćemo morati čekati poruke na socketima svih klijenata što znači da bi se za svakog klijenta na poslužitelju trebala neovisno jedna od druge odvijati petlja sljedećeg oblika.

Slika: Petlja koja bi se na poslužitelju istovremeno trebala odvijati za sve klijente
(za svakog klijenta po jedna ovakva petlja)

Istovremeno sa svim tim petljama poslužitelj treba još i izvoditi još jednu petlju unutar koje će prihvaćati nove klijente.

Problem: u našim dosadašnjim mrežnim programima petlje su bile na neki način beskonačne (izvode se dok je klijet spojen) i ne mogu slijediti jedna nakon druge (prva nikada nije gotova…). Iz istog razloga one ne mogu biti niti jedna unutar druge.

U ovom i sličnim primjerima koristit ćemo tzv. dretve (engl. Thread). Na dretvu možemo gledati kao na program koji je u mogućnosti pokrenuti se unutar nekog „glavnog“ programa te će se u tom slučaju izvoditi paralelno s glavnim programom.

Dakle, na strani poslužitelja imat ćemo:

• glavnu dretvu – čeka novog klijenta te ga prihvaća
• za svakog klijenta po jedna dretva – čeka poruku (broj) od klijenta; provjerava je li broj prost; vraća pripadnom klijentu odgovarajuću poruku.

Lako se uočava da će broj dretvi na poslužitelju biti ukupno n + 1, pri čemu je n broj klijenata koji su u nekom trenutku spojeni na poslužitelj.

Rad s dretvama – modul threading

Za rad s dretvama u Pythonu na raspolaganju nam je modul threading. Između ostaloga ovaj modul sadrži klasu Thread, čiji konstruktor dolazi u obliku:

Thread(target = ime_funkcije, args = (arg1, arg2,…))

Objekt tipa Thread predstavlja jednu dretvu. Dretva će u tom slučaju izvoditi neku funkciju (ime_funkcije), čije ćemo ime navesti kao parametar konstruktora klase Thread. U tom slučaju se navodi samo ime funkcije, bez parametara i zagrada. Ukoliko je funkcija definirana na način da ima nekih dodatnih parametara, oni se navode kao dodatni parametar konstruktora (args).

Nakon što smo kreirali objekt tipa Thread, nad njim se mogu izvoditi različite metode. Neke od češće korištenih metoda su:

• start() – započinje izvođenje dretve unutar programa

• join() – osigurava da program neće završiti sve dok pripadna dretva ne bude izvedena do kraja

3. Moduli i paralelno programiranje

Dragi moji učenici.

Današnji je zadatak  kreirati aplikaciju unutar koja će se pokretati dvije dretve. Prva dretva neka ispisuje parne brojeve do 10 te nakon svakog ispisanog broja neka čeka jednu sekundu. Druga dretva neka ispisuje neparne brojeve do 10 s odgodom od dvije sekunde.

Da biste naučili kako, pogledajte prezentaciju.

Program predajte na 1. 4. Moduli i paralelno programiranje 

Programi.

mojmodul.py

poziv_modula.py

program1.py

program_modul.py

poziv_modula3.py

paralelno1.py

4. Objekti kao parametri metoda

Dragi moji učenici,

danas ćete naučiti nešto o specijalnim metodama __str__()  i __repr__() u Pythonu.

Definirati klasu Osoba koja ima dva svojstva ime i visinu, a zatim kreiraj 2 objekta s ulaznim vrijednostima („Ana”, 165 i „Ivo”, 178) te metodu visina() koja će ispisati ime osobe koja je viša. *

Link za predaju zadatka

Primjer za metodu __str__()

Koga zanima može istraživati i ostale specijalne metode:

5. Modul tkinter

Programi s grafičkim korisničkim sučeljima

Programi koje smo do sada radili unosili su podatke iz komandne linije. Današnji programi za komercijalnu upotrebu imaju grafička korisnička sučelja. U Pythonu za kreiranje takvih programa služi modul tkinter.

Osnovni element svakog programa s grafičkim korisničkim sučeljem je prozor. Na njega možemo dodavati druge elemente: okviri za unos teksta, različite vrste gumba, izbornici itd.

Za svaki od navedenih elemenata, pa i za sam prozor, kreirana je posebna klasa unutar modula tkinter, a dodavanje pojedinog elementa na sučelje programa svodi se na kreiranje instance pripadne klase, postavljanje parametara te smještanje objekta na sučelje.

Osnovni prozor programa – klasa Tk

Klasa koja će kreirati osnovni prozor programa je Tk(). Kreiranjem instance ove klase na ekranu će se pojaviti prozor kao na slici. 

>>> from tkinter import *
>>> t = Tk()
>>> mainloop()

Nakon kreiranja instance klase Tk() pozvali smo funkciju mainloop() koja kao i kod kornjačine grafike služi da da grafički prozor ostane aktivan sve dok ga ne zatvorimo klikom na gumb Close ( ). 

Naslov, veličinu ali i još niz drugih parametara prozora moguće je programski promijeniti:

• title(naslov) - definiranje naslova prozora
• config(p_1 = v_1, p_2 = v_2,...) - definiranje postavki prozora. Parametri mogu biti:

• • background, bg -  boja pozadine prozora
  • borderwidth, bd - debljina ruba prozora
  • cursor - oblik kursora dok je nad prozorom, neki od oblika kursora su: arrow, man, mouse, pencil, plus, clock, cross, sizing, draft_large, draft_small, exchange, hand1, hand2, heart, umbrella,...
  • height- visina
  • padx, pady - udaljenost sadržaja od rubova prozora
  • width - širina prozora

Boju možemo zadati engleskim nazivom ili RGB kodom, a naziv boje pišemo unutar navodnika.

ZADATAK 1

from tkinter import *
t = Tk()
t.config(width = 800, height = 600, bg = 'blue')
t.title('Moj prvi program s grafičkim sučeljem')
mainloop()

Isto tako moguće je odrediti je li veličina prozora fiksna ili promjenjiva. To ćemo definirati metodom:

• resizable(width, height) - određivanje mogućnosti da se prozoru mijenja veličina po širini odnosno visini ili je veličina prozora fiksna i nepromjenjiva. Ukoliko želimo da se veličina po nekoj komponenti može mijenjati postavit ćemo vrijednost pripadnog parametra na True, a inače ćemo postaviti vrijednost parametra na False.

Na prvoj slici klikom na ikonicu za povećavanje prozora, on će se povećati preko cijelog ekrana.

Na drugoj se može povećati samo po visini, na trećoj samo po širini, a na zadnjoj slici se prozor ne može povećavati.

Još neke metode su:

• destroy() - metoda za zatvaranje prozora (može i klikom na Close)
• cget(p) - metoda za dohvaćanje vrijednosti pojedinog parametra

from tkinter import *
t = Tk()
t.config(width = 400, height = 300, bg = 'blue')
t.title('Moj prvi program s grafičkim sučeljem')
print(t.cget('width'))
print(t.cget('bg'))
mainloop()

Osim pomoću config() neki parametar možemo promijeniti na način kao u primjeru:

Današnji zadatak je riješiti kviz kojim ćete provjeriti svoje znanje o osnovnim mogućnosti modula tkinter:
https://loomen.carnet.hr/mod/quiz/view.php?id=839028

6. Tkinter - okviri i gumbi

Okviri

Na prozor se postavljaju različiti elementi sučelja.

Prije vidljivih elemenata dodat ćemo okvir (frame) koji neće biti vidljiv ali služi  da na njega stavljamo ostale elemente. 

Glavni prozor se može sastojati od jednog ili više okvira.

Za postavljanje okvira na prozor koristit ćemo klasu Frame.

Parametar konstruktora ove klase je objekt tipa Tk. 

t = Tk()

Osim objekta tipa Tk u konstruktoru je moguće definirati i vrijednost za neki parametar.

Tri su načina na koje je moguće postavljati elemente sučelja na okvir, a zovemo ih upraviteljima geometrije prozora (eng. geometry management). Njihovi nazivi su:

• Grid – okvir se podijeli u retke i stupce te se elementi sučelja stavljaju u odgovarajuće ćelije
• Pack – za svaki element moguće je odrediti na koje mjesto okvira ćemo ga staviti (TOP, BOTTOM, LEFT, RIGHT), ukoliko više elemenata stavljamo na isto mjesto oni će se postaviti jedan pokraj drugoga
• Place – svaki element stavljamo na točno određeno mjesto (koordinate) na prozoru

 Za svaki od načina postavljanja elemenata kreirana je metoda nad klasom Frame i tom metodom naglašavamo koji ćemo upravitelj koristiti. Metode su: grid(), pack() i place()

Mi ćemo se uglavnom koristiti prvim načinom smještanja elementa na sučelje – stavljat ćemo elemente u tablicu (grid), dakle koristit ćemo metodu grid().

Parametri metode grid() su:

• rows – broj redaka tablice
• columns – broj stupaca tablice

Primjer 

from tkinter import *
t = Tk()
t.config(width=800, height=600, bg='blue')
mainloop()

from tkinter import *
t = Tk()
t.config(width=800, height=600, bg='blue')
f = Frame(t, width=400, height=300, bg='red')
f.grid(rows=4, columns=3)
mainloop()

from tkinter import *
 t = Tk()
 t.config()
 f = Frame(t)
 f.grid(rows=2, columns=2)
 a = Button(f, text='Gumb A', fg='blue', font=('Calibri', 14, 'bold'))
 a.grid(row = 1, column = 1)
 b = Button(f, text='Gumb B', fg='green', font=('Calibri', 14, 'bold'))
 b.grid(row=1, column=2)
 c = Button(f, text='Gumb C', fg='red', font=('Calibri', 14, 'bold'))
 c.grid(row=2, column=1, columnspan=2)
 mainloop()

from tkinter import *
from turtle import *
def trokut():
    for i in range(3):
        fd(200)
        lt(120)

def kvadrat():
    for i in range(4):
        fd(200)
        lt(90)
 
def krug():
    circle(100)

def brisanje():
    reset()
 
prozor = Tk()
prozor.config()
f = Frame(prozor)
f.grid(rows=2, columns=2)
a = Button(f, text='Trokut ', fg='blue', font=14, command=trokut)
a.grid(row=1, column=1)
b = Button(f, text='Kvadrat ', fg='green', font=14, command=kvadrat)
b.grid(row=1, column=2)
c = Button(f, text='Krug ', fg='brown', font=14, command=krug)
c.grid(row=2, column=1)
d = Button(f, text='Brisanje', fg='red', font=14, command=brisanje)
d.grid(row=2, column=2)
mainloop()

7. Parametri klase Button i metode grid()

Nakon što kreiramo instancu klase gumb sa svim željenim parametrima gumb je još potrebno staviti na prozor. To ćemo načiniti tako da nad gumbom pozovemo metodu grid(). U ovom slučaju metoda grid() ima nešto drugačije parametre a parametri su dani u sljedećoj tablici:

Parametri metode grid() definirane nad gumbom

8. Dogovor o pisanju programa s grafičkim korisničkim sučeljem

Nije obavezan dio, ali pogledajte ako imate vremena, ako ne, odmah pređite na lekciju 9.

Danas je u programiranju sveopće prihvaćena paradigma objektno usmjerenog programiranja. Takav pristup koristit ćemo i mi u svojim programima. Program ćemo kreirati kao klasu, na kraju ćemo kreirati instancu klase, tj. objekt i time pokrenuti program.

Budući da ćemo se u svakom programu koristiti klasom Frame, kreirat ćemo klase koje će ju nasljeđivati. U ovom trenutku implementacija će se sastojati samo od konstruktora. Unutar njega ćemo definirati: naslov prozora, parametre vezane uz sam prozor, povezati prozor s okvirom, definirati geometriju prozora te pozvati metodu koja će kreirati ostale elemente sučelja. Sve ostale elemente sučelja definirat ćemo u posebnoj metodi KreirajSucelje() koja će u prozor dodati sve ostale elemente sučelja. Svaki element sučelja postavit ćemo kao parametar klase unutar koje se nalazi program. Ilustrirajmo to na prethodnom primjeru:

Primjer 2 iz 7. Tkinter - okviri i gumbi

from tkinter import *
 t = Tk()
 t.config()
 f = Frame(t)
 f.grid(rows=2, columns=2)
 a = Button(f, text='Gumb A', fg='blue', font=('Calibri', 14, 'bold'))
 a.grid(row = 1, column = 1)
 b = Button(f, text='Gumb B', fg='green', font=('Calibri', 14, 'bold'))
 b.grid(row=1, column=2)
 c = Button(f, text='Gumb C', fg='red', font=('Calibri', 14, 'bold'))
 c.grid(row=2, column=1, columnspan=2)
 mainloop()

Objektno usmjereno programiranje - isti primjer napisan na drugi način:

from tkinter import *
#Klasa Program koja nasljeđuje klasu Frame
class Program(Frame):
    #Konstruktor klase kao parametar ima prozor
    #programa unutar kojeg će se nalaziti okvir
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title('Tri gumba')
        #pozivamo konstruktor klase Frame, čiji je parametar prozor programa
        super().__init__(self.root)
        self.grid(rows = 2, columns = 2)
        self.KreirajSucelje()
        return

    def KreirajSucelje(self):
        f = ('Calibri', 14, 'bold')
        self.A = Button(self, text = 'Gumb A', fg = 'blue', font = f)
        self.A.grid(row = 1, column = 1)
        self.B = Button(self, text = 'Gumb B', fg = 'green', font = f)
        self.B.grid(row = 1, column = 2)
        self.C = Button(self, text = 'Gumb C', fg = 'red', font = f)
        self.C.grid(row = 2, column = 1, columnspan = 2)
        return
 
def main():
    #Kreiramo instancu klase Program, čiji je parametar prozor glavnog programa -
    #objekt tipa Tk
    p = Program(Tk())
    mainloop()
    return
main()

9. Okviri za unos teksta i naljepnice

U nastavku ćemo se upoznati s dva nova elementa sučelja:

• okvir za unos teksta – služi za unos teksta s tipkovnice kroz grafičko sučelje – klasa Entry
• naljepnica – služi za ispis teksta na ekran – klasa Label.

Parametri kojima ćemo koristiti kod ovih elemenata sučelja ekvivalentni su parametrima za gumbe (Najčešće korišteni parametri klase Button) u 7.1. Parametri klase Button i metode grid().

Zadatak 1

from tkinter import *

class Program(Frame):
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title('Zbrajanje')
        super().__init__(self.root)
        self.grid(rows = 4, columns = 1, padx = 5, pady = 5)
        self.KreirajSucelje()
        return
 
    def KreirajSucelje(self):
        #Prvi okvir za tekst
        self.A = Entry(self)
        self.A.grid(row = 1, column = 1)
        #Drugi okvir za tekst
        self.B = Entry(self)
        self.B.grid(row = 2, column = 1)
        #Gumb
        self.Z = Button(self, text = 'Zbroji')
        self.Z.grid(row = 3, column = 1)
        #Naljepnica
        self.R = Label(self, text = '0')
        self.R.grid(row = 4, column = 1)
        return
 
def main():
    p = Program(Tk())
    mainloop()
main()

10. Događaji

Da bi se dogodilo bilo što kad kliknemo mišem na gumb ili npr. okvir,  trebamo:

• registrirati taj događaj
• reći što program treba napraviti u toj situaciji

Klik na gumb je jedan standardni događaj unutar programa s grafičkim korisničkim sučeljem. Općenito, događaj je neka radnja koja se može dogoditi na nekom elementu grafičkog korisničkog sučelja.

Primjeri događaja kod gumba:

• klik na gumb
• dvostruki klik

Primjeri događaja kod okvira za unos teksta:

• unos teksta u taj okvir
• klik mišem u taj okvir

U lekciji 9. Okviri za unos teksta i naljepnice imali smo zadatak 1 u kojem je trebalo nacrtati prozor s dva okvira za tekst, gumbom Zbroji te naljepnicom na kojoj piše tekst 0.

Sada ćemo napraviti  funkciju (Click) koja će:

• pročitati brojeve iz okvira za unos teksta (A i B)
• zbrojiti ih
• zapisati rezultat na naljepnicu (R)

Kada imamo spremnu ovu metodu trebamo još u konstruktor gumba dodati parametar command te mu za vrijednost postaviti funkciju Click().

Parametrom command definiramo naredbu koja se izvodi klikom na gumb.

Ako je funkcija Click() definirana kao metoda klase Program, instanciranje klase Button će imati sljedeći oblik:

 self.Z = Button(self, text = 'Zbroji', command = self.Click)

Kod poziva funkcije Click ne pišemo zagrade (poslije ćemo vidjeti što bi bilo da smo napisali zagrade).

Okviri za unos teksta te naljepnica su parametri klase Program  (pogledajte u 9. prvi i drugi okvir za tekst) te im kao takvima možemo pristupiti iz bilo koje metode klase, pa i iz metode Click().

Sadržaj nekog okvira za tekst dohvatit ćemo metodom:

 get()

koju ćemo pozvati nad pripadnim objektom. Primijetimo da su sadržaji okvira za tekst stringovi te ćemo ih, budući da sadržaje tretiramo kao brojeve, trebati funkcijom int() pretvoriti u cijele brojeve.

Dio programa koji će preuzeti sadržaje okvira za tekst (A i B) te ih kao cijele brojeve spremiti u varijable (a i b) je:

a = int(self.A.get())
b = int(self.B.get())

Kad se u varijablama a i b nalaze odgovarajuće vrijednosti treba zbrojiti sadržaje varijabli a i b:

c = a + b

Zbroj treba zapisati na naljepnicu R. Tekst koji piše na naljepnici definiramo parametrom text i inicijalno je na naljepnici R taj tekst 0. 
Podsjetnik (cijeli program je u 9. Okviri za unos teksta i naljepnice):

 #Naljepnica
        self.R = Label(self, text = '0')
        self.R.grid(row = 4, column = 1)

Vrijednost parametra text promijenit ćemo metodom config().

Zbroj (c) ćemo postaviti kao tekst naljepnice naredbom:

self.R.config(text = c)

Sada imamo gotovu funkciju Click() :

def Click(self):
        a = int(self.A.get())
        b = int(self.B.get())
        c = a + b
        self.R.config(text = c)
        return

Vratimo se sada na definiranje vrijednosti parametra command prilikom kreiranja instance klase Button. Dakle, pisali smo:

self.Z = Button(self, text = 'Zbroji', command = self.Click)

Postavlja se pitanje što bi bilo da smo iza naziva funkcije postavili zagrade, tj. da smo pozvali funkciju na standardan način:

self.Z = Button(self, text = 'Zbroji', command = self.Click())

Ukoliko to napravimo pri samom pokretanju programa pojavit će se greška:

ValueError: invalid literal for int() with base 10: ''

Naime, što se je dogodilo? Ukoliko funkciju pozovemo sa zagradama ona će se prilikom instanciranja gumba odmah i izvesti.

Prilikom izvođenja funkcije doći će do problema zbog pokušaja pretvorbe sadržaja okvira za tekst (A) u broj. Naime, dok u okvir za tekst ne unesemo broj, okvir za tekst je prazan, njegov sadržaj je prazan string. Prazan string nije broj i zbog toga dolazi do greške pri izvođenju naredbe: a = int(self.A.get()).

To bismo mogli izbjeći na način da prilikom kreiranja okvira za tekst u njega inicijalno upišemo neki broj, međutim to i dalje ne bi bilo dobro, naime, funkcija Click() se ne treba izvoditi odmah prilikom kreiranja gumba već u trenutku kada korisnik klikne na gumb. Štoviše, u slučaju kad kreiramo gumb s pozivom funkcije Click() sa zagradama ova se funkcija neće pozivati prilikom klika na gumb. Međutim, postojat će situacije kada ćemo ipak koristiti i zagrade.

Varijable za kontroliranje sadržaja elemenata sučelja

Često se za dohvaćanje i izmjenu vrijednosti (teksta) na elementima sučelja koriste posebne varijable.

Radi se o specijalnoj klasi StringVar. Nad ovom klasom definirane su dvije metode:

get() – vraća vrijednost varijable

set(v) – postavlja vrijednost varijable na vrijednost v

Ovakvu varijablu potrebno je povezati s elementom sučelja parametrom textvariable.

U našem slučaju treba je kreirati ovakve varijable za okvire za tekst i naljepnicu.

Sadržaj gumba  nećemo dohvaćati niti mijenjati pa za njega nije potrebna ovakva varijabla.

Radi lakšeg snalaženja, nazivi ovih varijabli bit će oblika: t  + [naziv elementa sučelja koji varijabla kontrolira], primjerice za okvir za unos teksta A ta će varijabla imati naziv: tA.

Konačna verzija programa s varijablama za kontroliranje sadržaja elemenata sučelja bi izgledala ovako:

from tkinter import *

class Program(Frame):
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title('Zbrajanje')
        super().__init__(self.root)
        self.grid(rows = 4, columns = 1)
        self.KreirajSucelje()
        return
 
    def KreirajSucelje(self):
        self.tA = StringVar()
        self.A = Entry(self, textvariable = self.tA)
        self.A.grid(row = 1, column = 1, padx = 2, pady = 2)
        self.tB = StringVar()
        self.B = Entry(self, textvariable = self.tB)
        self.B.grid(row = 2, column = 1, padx = 2, pady = 2)
        self.Z = Button(self, text = 'Zbroji', command = self.Click)
        self.Z.grid(row = 3, column = 1, padx = 2, pady = 2)
        self.tR = StringVar()
        self.tR.set(0)
        self.R = Label(self, textvariable = self.tR)
        self.R.grid(row = 4, column = 1, padx = 2, pady = 2)
        return
 
    def Click(self):
        a = int(self.tA.get())
        b = int(self.tB.get())
        c = a + b
        self.tR.set(c)
        return
 
def main():
    p = Program(Tk())
    mainloop()
 
main() 

Za dohvaćanje i izmjenu sadržaja nekih elemenata sučelja koristit ćemo ovakve varijable.

Vaš zadatak je kopirati program u Python, isprobati ga i predati na linku 20. 5. - Događaji.

11. Modul multithreading

27.5.2020.

Prema Mooreovom zakonu (1965.), broj tranzistora koji se ugrađuju u procesor se udvostručuje svake godine. Problem je zagrijavanje tranzistora. Rješenje je ugradnja više procesora, odnosno jezgri u računalo. Kod više procesora svaki ima primjerice svoj cache dok kod višejezgrenih sve jezgre koriste zajednički cache.

Pokretanjem programa on se smješta u RAM, dio RAM-a alocira se i za podatke s kojima će program raditi (varijable). Program smješten u RAM ima i neka dodatna obilježja: vrijeme početka rada, vrijeme završetka,… te takav program zovemo proces.

Na istovremeno može biti pokrenuto više procesa. Procesor najčešće procese obrađuje kružnom podjelom vremena (Round Robin) koja se temelji na podjeli procesorskog vremena (Time Sharing).

Pri izvođenju procesa program izvodi instrukcijsku dretvu (thread), koja nije ista kao programski niz naredbi. Programske naredbe su one kako su zapisane u programu a instrukcijski thread su vremenski poredane naredbe, onako kako će dolaziti u procesor. Svaki proces ima jednu ili više dretvi koje se mogu izvoditi paralelno ili prividno paralelno.

Svi threadovi nekog procesa imaju zajednički memorijski prostor, za razliku od procesa gdje svaki proces ima svoj memorijski prostor.

Za rad s procesima koristit ćemo modul multithreading.

Funkcija cpu_count() vraća broj jezgri, odnosno procesa računala.

Primjer 1.

Provjerimo broj procesora (jezgri) računala.

Rješenje:

>>> from multiprocessing import *
>>> cpu_count()
8

Proces ćemo kreirati slično kao i je thread:

Process(target = ime_funkcije, args = (arg1, arg2,…))

Neke od metoda za rad s procesima su:

• join([t]) – čeka da završi proces, ako je postavljen parametar t proces će se ugasiti nakon isteka vremena t. Ovo zapravo kaže glavnom programu da na tom mjestu čeka dok svi programi ne završe te tek nakon toga da ide na sljedeći korak,
• start() – pokreće proces,
• is_alive() – vraća istinu ako je proces aktivan, inače vraća false,
• Terminate() – gasi proces,
• name – vraća ime procesa,
• pid – vraća ID procesa.

Primjer 2.

Prikažimo sve procese koji se izvode na računalu te njihove ID-eve.

Rješenje:

Task manager.

Funkcija curent_process() vraća objekt tipa Process, a koji predstavlja tekući proces.

Primjer 3:

Napišimo program koji će pokretati četiri procesa. Svaki proces prilikom svog pokretanja treba ispisati poruku: svoje ime i ID. Nadalje, proces treba zaustaviti na nekoliko (random) sekundi te ponovno ispisati ID procesa i vrijeme za koje je proces bio zaustavljen.

Rješenje (program multiprocessing1.py):

from multiprocessing import *
from time import *
from random import *

def f():
    p = current_process()
    print(f'ID: {p.pid} ime: {p.name}')
    t = randint(1, 10)
    sleep(t)
    print(f'Proces {p.pid} je završio nakon {t}s')
    return

if __name__ == '__main__':
    procesi = [Process(target = f) for i in range(4)]
    for p in procesi:
        p.start()
    for p in procesi:
        p.join()

Program se mora pokrenutu u naredbenom retku (cmd) jer proces ne može pisati u IDLE ali može pisati u komandni prompt.

Napomene uz zadatak:
Smisleno bi bilo u istoj petlji napraviti i start() i join() međutim to ne bi bilo dobro jer join() znači da program čeka s daljnjim operacijama sve dok se ne završi proces. To znači da bi nakon što se pokrene prvi proces i pozove join() program čekao da prvi proces završi te bi tek potom pokrenuo drugi proces i čekao da se on završi,….

from time import *

def prost(N): 
    for i in range(2, round(N ** 0.5 + 1)): 
        if N % i == 0: 
            return False 
    return True 

def prosti(a, b): 
    t = 0 
    for i in range(a, b): 
        if prost(i): 
            t += 1 
    return t 

if __name__ == '__main__': 
    a = 2 
    b = 1000001 
    poc = time() 
    print(prosti(a, b)) 
    kraj = time()
    print(f'{(kraj - poc):.5f}')

from multiprocessing import *
from time import *

def prost(N): 
    for i in range(2, round(N**0.5 + 1)): 
        if N % i == 0: 
            return False 
    return True 

def prosti(a, b): 
    t = 0 
    for i in range(a, b): 
        if prost(i): 
            t += 1 
    return t 

if __name__ == '__main__': 
    a = 2 
    b = 1000001 
    poc = time() 
    p1 = Process(target = prosti, args = (a, b // 2)) 
    p1.start()
    p2 = Process(target = prosti, args = (b // 2 + 1, b))
    p2.start() 
    p1.join() 
    p2.join() 
    kraj = time()
    print(f'{(kraj - poc):.5f}')

12. Projektni zadatak

Dragi moji učenici,

stigao nam je i lipanj i vjerujem da svi jedva čekate kraj. Zato vas ja neću više "zatrpavati" zadatcima. 

Do 16. lipnja (dan prije zadnjeg sata) predajte po jedan svoj zadatak (a bit će mi drago da pošaljete i više svojih zadataka ako ste ih već napravili) iz bilo kojeg područja koje smo ove godine radili. To može biti bilo što vezano uz objektno programiranje, mrežno programiranje, paralelno programiranje ili modul tkinter. Ako postoji potreba (npr. program se pokreće iz cmd) napišite i kratke upute za pokretanje programa ili rad s programom.

Vaše programe ću prije zadnjeg sata objaviti na ovim stranicama na Loomenu.

Zadnja aktivnost će biti isprobati programe koje su napravili ostali učenici iz ove naše programerske grupice.

Tu aktivnost naravno neću provjeravati, ali vjerujem da ćete svi isprobati objavljene programe. Rok nije zadan, ali najbolje to napravite zadnji dan, kad je zaključivanje ocjena, ako stignete.

Ako netko želi još malo proučavati paralelno programiranje, možete pogledati dokument Paralelno programiranje iz knjige iz koje sam priredila dosadašnje lekcije: Izrada primjenskih programa u Pythonu - priručnik za 4. razred prirodoslovno-matematičkih gimnazija

Autori: Predrag Brođanac, Leo Budin, Zlatka Markučič, Smiljana Perić

Predaja samostalnih radova