Python 3 - Lernen und professionell anwenden

703

25.6

Tuning

mert. So beträgt die Gesamtzeit zur Ausführung der Funktion sort() 0,130 Sekunden.

Darin ist nicht die Zeit für die 10000 Aufrufe der Methoden bzw. Funktionen

append(),

min() und remove() enthalten.

In der nächsten Spalte (

percall) steht die Gesamtzeit (ohne interne Funktionsaufrufe) für

einen einzigen Aufruf der betreffenden Funktion.

Die kumulierte Ausführungszeit (

cumtime) in der vierten Spalte ist die gesamte Ausfüh-

rungszeit aller Aufrufe der Funktion einschließlich interner Funktionsaufrufe.

In der fünften Spalte (

percall) steht die kumulierte Ausführungszeit für einen einzigen

Funktionsaufruf. Im Falle der Funktion

sort() im obigen Beispiel ist dies die Summe der

Ausführungszeiten für die 10000 internen Aufrufe der Standardfunktionen

append(),

min() und remove() und der Gesamtzeit pro Aufruf in Spalte 3.

Die letzte Spalte schließlich spezifiziert die Funktion bzw. Methode.

25.6.2 Praxisbeispiel: Auswertung astronomischer Fotografien

Automatische Bildverarbeitung ist ein relativ neues Feld der Informatik mit großem

Anwendungspotenzial. Es gibt inzwischen Systeme, die Fingerabdrücke oder Gesichter

erkennen können. Autonome Roboter nehmen über Kameras Objekte ihrer Umwelt wahr

und verwenden diese Information zur Steuerung ihres Verhaltens.

In all diesen Fällen ist das Ausgangsmaterial eine zweidimensionale Matrix, in der die Farb-

werte von vielen Tausend Bildpunkten (Pixel = Picture Element) gespeichert sind. Diese gro-

ßen Datenmengen müssen möglichst schnell (bei Robotern sogar in Echtzeit) verarbeitet

werden. Performancemessungen spielen hier also bei der Programmentwicklung eine

große Rolle.

Als Praxisbeispiel entwickeln wir ein Programm, das die Sterne auf einer Himmelsfotogra-

fie zählt. Abbildung 25.4 zeigt einen Screenshot der Benutzungsoberfläche. Nach einem

Klick auf die Schaltfläche L

ADEN kann über eine Dialogbox eine neue Bilddatei geladen wer-

den. Nach Betätigung des Buttons Z

ÄHLEN werden die Sterne auf dem Foto gezählt und die

Anzahl ausgegeben.

Abb. 25.4: Benutzungsoberfläche des Programms starwatch.pyw. Das Bild zeigt ein

handgefertigtes Sternenbild mit bekannter Sternenzahl (7) zum Testen.

Kapitel 25

Testen und Tuning

704

Wir entwickeln ein objektorientiertes Programmsystem aus zwei Modulen, die in zwei

Dateien namens

starwatch.pyw und stars.py abgespeichert sind. Das erste Modul ent-

hält die grafische Benutzungsoberfläche und das zweite die Definition der Klassen zur

Repräsentation des Sternenhimmels.

Die Benutzungsoberfläche

Zur Verarbeitung des Bildes verwenden wir die Klasse PhotoImage aus dem Modul tkinter

(siehe Abschnitt 17.2). Das bedeutet, dass das Foto als GIF-Datei oder PNG-Datei vorliegen

muss. Bilder in anderen Formaten müssen vorher mit einem Grafikprogramm in das GIF-

Format überführt werden. Das folgende Skript zeigt eine Implementierung des Anwen-

dungsfensters aus Abbildung 25.4.

Skript 1:

#starwatch.pyw

from tkinter import *

fro m sta r s imp o r t * #1

from tkinter import filedialog

DEFAULT_PATH = "bilder/wagen.gif"

class Starwatch(object):

def __init__ (self):

self.__createWidgets()

self.sky = Sky(self.image) #2

self.__layout()

self.window.mainloop()

def __createWidgets(self):

self.window = Tk()

self.window.title("Sterne z\xe4hlen")

self.image = PhotoImage(file=DEFAULT_PATH)

self.canvas = Canvas(master=self.window,

width="9c", height="5c")

self.imageID = self.canvas.create_image(0, 0,

image = self.image, anchor=NW)

self.buttonLoad = Button(master=self.window,

t ext = "Lad e n",

c omm a nd=s e lf. l o a d)

self.buttonCount = Button(master=self.window,

t ext = "Z\x e 4hl e n " ,

c omm a nd=s e lf. c o u nt )

self.labelCount=Label(master=self.window, width=4,

f g=" b l ue" )

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Tuning

Erläuterung 1:

#1: Import der Klassendefinitionen aus dem Modul stars (Skript 2).

#2: Generiert mithilfe des Bildes ein neues Objekt der Klasse Sternenhimmel.

#3: Über eine Dialogbox wird ein Dateiname (keine Datei) ausgewählt.

#4: Sofern vom Benutzer tatsächlich ein Dateiname ausgewählt worden ist (und der Vor-

gang nicht abgebrochen worden ist), wird ein neues Bild-Objekt der

tkinter-Klasse Pho-

toImage

erzeugt.

#5: Nach der Konfiguration des Labels mit dem Sternenbild in der vorigen Zeile muss main-

loop()

wieder aufgerufen werden, damit das Bild auch in dem Anwendungsfenster darge-

stellt wird.

#6: Die Methode count() liefert die Anzahl der Sterne auf dem Bild als ganze Zahl, die mit

str() in eine Zeichenkette überführt wird.

#7: Die Anzahl der Sterne wird durch Konfiguration des zuständigen Label-Widgets auf dem

Bildschirm dargestellt.

Modellierung des Sternenhimmels

Was ist ein Sternenhimmel? Einen Stern auf einer Himmelsfotografie kann man als

Ansammlung von hellen Punkten auffassen. Jeder Punkt eines Fotos (Objekt der

Tkinter-

def __layout(self):

self.canvas.pack()

self.buttonLoad.pack(side=LEFT)

self.buttonCount.pack(side=LEFT)

Label(master = self.window,

text="Gez\xe4hlte Sterne:").pack(side=LEFT)

self.labelCount.pack(side=LEFT)

def load (self):

path = filedialog.askopenfilename() #3

i f p ath :

self.image = PhotoImage(file=path) #4

self.canvas.itemconfigure(self.imageID,

i m a ge= s elf . i mag e )

self.sky = Sky(self.image)

self.window.mainloop() #5

def count (self):

number = str(self.sky.count()) #6

self.labelCount.config(text=number) #7

sw = Starwatch()