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Tutorium 14 - 2025-01-23

Closures, Automaten, Decorator, Blatt 13

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Closures - Wiederholung

Closures sind Funktionen, bei denen Variabeln den aktuellen Scope, also die Umgebung der Funktion verlassen

Beispiel:

def make_dividable_by(m: int) -> Callable[[int], bool]:
    def dividable(n: int) -> bool:
        return n % m == 0
    return dividable

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Automaten - Was ist das?

• Mit Automaten werden endlich deterministische Automaten gemeint
  • Müssen endlich sein
  • Müssen deterministisch sein
• Nennt man DEA

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DEA - Etwas formeller definiert

DEA sind 5-Tupel, also \mathfrak{A} = (Q, \Sigma, \delta, q_0, F), wobei

• Q die endliche Zustandsmenge ist
• \Sigma die Eingabe-Menge ist
• \delta : Q \times \Sigma \rightarrow Q die Übergangsfunktion
• q_0 \in Q der Startzustand
• F \subseteq Q die Menge der Akzeptierenden Zustände

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formelles Beispiel

• Q := \{q_0, q_1, q_2\}
• \Sigma := \{\text{Münze}, \text{Abbruch}, \text{Getränk}, \text{Entnahme}\}
• \delta : Q \times \Sigma \rightarrow Q
  • (q_0, \text{Münze}) \mapsto q_1
  • (q_1, \text{Abbruch}) \mapsto q_0
  • (q_1, \text{Getränk}) \mapsto q_2
  • (q_2, \text{Entnahme}) \mapsto q_0
• q_0 Startzustand
• F := \{q_0\}

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Genau genommen ist der Beispiel-Automat nicht deterministisch, warum?

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DEA in Python

@dataclass(frozen=True)
class Automaton[Q, S]:
    delta: Callable[[Q, S], Q]
    start: Q
    finals: frozenset[Q]

    def accept(self, input: Iterable[S]) -> bool:
        state = self.start
        for c in input:
            state = self.delta(state, c)
        return state in self.finals

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Decorator

• Design-Pattern, oft auch Wrapper genannt
• Verpackt ein Objekt um zusätzliche Funktionalität zu bieten
  • Funktionen sind auch Objekte
  • eine Klasse ist ein Objekt
• Oft einfach syntax sugar

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Beispiel - execute_two_times

def execute_two_times(fn: Callable[..., Any]) -> Callable[..., Any]:
    def wrapper(*args, **kwargs)
        fn(*args, **kwargs)
        fn(*args, **kwargs)
        return wrapper
    return wrapper

@execute_two_times()
def print_two_times(msg: str):
    print(msg)

print_two_times("hello")    # hello
                            # hello

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Beispiel - execute_by

def execute_by(n: int):
    def wrapper(fn):
        def wrapped_fn(*args, **kwargs):
            for _ in range(0, n):
                fn(*args, **kwargs)
            return wrapped_fn
        return wrapped_fn
    return wrapper

@execute_by(10)
def print_ten_times(msg: str):
    print(msg)

print_ten_times("hello")    # hello
                            # hello
                            # ... (10 mal)

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Beispiel - CommandDispatcher

class CommandDispatcher[R]:

    def __init__(self):
        self.__commands: dict[str, Callable[..., R]] = {}

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Beispiel - run

    def run(self, name: str, *args, **kwargs) -> list[R]:
        results : list[R] = []
        for command_name, command in self.__commands.items():
            if command_name == name:
                results += [command(*args, **kwargs)]
        return results

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Beispiel - register

    def register(self, cmd: Callable[..., R]) -> Callable[..., R]:
        self.__commands[cmd.__name__] = cmd
        return cmd

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Beispiel - CommandDispatcher

class CommandDispatcher[R]:
    def __init__(self):
        self.__commands: dict[str, Callable[..., R]] = {}

    def run(self, name: str, *args, **kwargs) -> list[R]:
        results: list[R] = []
        for command_name, command in self.__commands.items():
            if command_name == name:
                results += [command(*args, **kwargs)]
        return results

    def register(self, cmd: Callable[..., R]) -> Callable[..., R]:
        self.__commands[cmd.__name__] = cmd
        return cmd

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Beispiel - How to use

app = CommandDispatcher()

@app.register
def hello_world() -> str:
    return 'hello_world'

@app.register
def divide(a: int, b: int) -> str:
    if b == 0:
        return "tried to divide by zero"
    return str(a / b)

print(app.run('hello_world'))
print(app.run('divide', 5, 0))
print(app.run('divide', 10, 2))

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Decorator in der Klausur

• Waren noch nie Bestandteil der Klausur
• Mut zur Lücke
• Kann euch natürlich nichts versprechen

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Blatt 13