eidp-2024/Tutorium/tut14/README.md

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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:

```python
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?

![bg right contain](image.png)

- 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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![bg height:80%](./image-1.png)

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## DEA in Python

```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

```python
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

```python
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

```python
class CommandDispatcher[R]:

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

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### Beispiel - run

```python
    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

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

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### Beispiel - CommandDispatcher

```python
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

```python
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](https://proglang.github.io/teaching/24ws/eidp/exercises/sheet13.pdf)