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python快速编程⼊门（第2版）课后答案1. Python概述填空题1. 对象2. 可移植性3. Python4. import5. from…import *判断题1. √2. ×3. ×4. √5. √选择题1. C2. D3. C简答题1. Python主要的特点有代码简洁、语法优美、简单易学、开源、可移植、类库丰富、中⽂⽀持等。
2. Python中可以使⽤关键字import导⼊⼀个或多个模块，也可以使⽤from 模块名 import * 导⼊模块中的全部内容。
3. 模块是最基础的代码组织⽅式，每个包含有组织的代码⽚段的.py⽂件都是⼀个模块；包以类似⽬录的机构组织模块⽂件或⼦包；库是⼀个抽象的概念，它是指具有相关功能模块的集合。
编程题省略，代码详见教材。
1. Python基础填空题1. 42. True False3. type4. 浮点5. 1判断题1. ×2. ×选择题1. A2. A3. D4. B5. C简答题1. 根据数据存储形式的不同，Python使⽤不同的数据类型存储不同类型的数据。
数字类型提供了数值的存储，Python中的数字类型⼜包含整型、浮点型、复数类型和布尔类型。
2. 常量名使⽤⼤写的单个单词或由下画线连接的多个单词（如ORDER_LIST_LIMIT）；模块名、函数名使⽤⼩写的单个单词或由下画线连接的多个单词（如low_with_under）；类名使⽤⼤写字母开头的单个或多个单词（如Cat、CapWorld）。
3. Python运算符是⼀种特殊的符号，主要⽤于实现数值之间的运算。
根据操作数数量的不同，运算符可分为单⽬运算符、双⽬运算符；根据功能的不同，运算符可分为算术运算符、赋值运算符、⽐较运算符、逻辑运算符和成员运算符。
编程题答案：radius = float(input("请输⼊园的半径："))# 直径diameter = 2 * radius# ⾯积area = 3.14 * radius * radiusprint('园的直径为：', diameter)print('园的⾯积为：', area)答案：frequency = (29.5 - 4 * 3) / 2.5print("还需运送的次数为：",frequency)1. 流程控制填空题1. if2. for ，while3. True4. for5. continue判断题4. ×5. ×选择题1. C2. C3. C4. C5. B简答题1. break语句⽤于结束整个循环；continue的作⽤是⽤来结束本次循环，紧接着执⾏下⼀次的循环。
Slide1. SRAM的全称是static random access memory，它是一种最常用的memory,核心部分是两个cross-coulped inverter 组成的bi-stable latching circuit，通常称为flip-flop的电路。
SRAM static的特性主要是它不需要像DRAM那样定期对存储的数据进行刷新，只要Vdd 不掉电，数据就可以稳定存储。
SRAM最主要的应用就是缓存，缓存的作用是在CPU和内存之间进行数据缓冲。
像智能手机这样的一些高端电子产品，SRAM是必不可少的。
SRAM 之所以可以做缓存是因为它有一个最为重要的优点：speed, SRAM的读写频率可以到几个Giga Hz，比DRAM至少快一个order。
SRAM最大的劣势在于density比较低，用的最多的SRAM是所谓的6T traditional SRAM, 1个bitcell有六个MOSFET组成，与SRAM对应的DRAM只需要一个MOSFET加一个capacitor。
bitcell占用面积大导致desity低,density低造成cost 高，具体表现是同样容量的缓存会比内存条造价高很多。
Slide 2. 这是一个目前典型的memory 架构，CPU+3级缓存再加内存条，其中一级缓存经常用8T dual port SRAM,可以用两个port同时读写，速度最高，集成度也最低，三级缓存会用high-density design的SRAM，集成度最高，速度最低。
从下面这幅实物图可以清楚看到multi-core 和三级缓存做在一起，stand alone的SRAM已经很少看到，一些低端的电子产品在介绍CPU性能参数的时候不会把缓存的信息单独列出来，但是对于像智能手机这样高端的电子产品，缓存的容量和工作频率绝对是一个重要的性能指标。
下面这张图根据价格和读写速度对memory进行一个排列，硬盘速度最低，价格最便宜，内存条其次，缓存速度最高，造价也最高。
单片机的RAM存储器详解随着计算机技术的不断发展，单片机作为一种集成电路芯片，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
而在单片机中，RAM存储器是一种非常重要的组成部分，它承担着临时存储数据的功能。
本文将详细解析单片机的RAM存储器，包括其定义、分类、特性以及应用等方面。
一、RAM存储器的定义RAM（Random Access Memory）即随机存取存储器，它是一种电子数字式存储器，能够按任意顺序访问其中的存储单元。
与之相对应的是ROM（Read-Only Memory），只能读取而不能写入。
二、RAM存储器的分类根据存储单元内容的易失性，RAM存储器可以分为静态RAM （SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。
1. 静态RAM静态RAM采用存储单元由触发器构成，存储单元内部无需再进行刷新操作。
它的特点是读写速度快，但占用的空间较大。
静态RAM广泛应用于高性能嵌入式系统，如通信设备、计算机内存等。
2. 动态RAM动态RAM的存储单元由电容构成，需要定期刷新来保持数据的稳定。
它的特点是存储单元内部简单，占用空间小，但读写速度较慢。
动态RAM主要应用于低成本的嵌入式系统，如消费电子产品中的视频游戏机、智能手机等。
三、RAM存储器的特性RAM存储器有以下几个主要特性：1. 随机读写：RAM存储器可以根据地址直接读写数据，不需要按顺序进行操作。
2. 数据易失性：RAM存储器是易失性存储器，即断电后存储的数据会丢失。
因此，在单片机使用RAM存储数据时，需要特别注意数据的备份和保护。
3. 存储密度高：RAM存储单元内部结构简单，实现的存储密度较高。
4. 读写速度快：相比于ROM存储器，RAM存储器的读写速度更快，适合对数据进行频繁读写的应用场景。
四、RAM存储器的应用RAM存储器在单片机中广泛应用于各种需要临时存储数据的场景，下面是一些常见的应用：1. 作为程序存储器：在单片机中，RAM存储器可以用作存储程序代码，这种方式被称为RAM执行。
第5章数据库完整性与安全性1. 什么是数据库的完整性？什么是数据库的安全性？两者之间有什么区别和联系？解：数据库的完整性是指数据库中数据的正确性、有效性和相容性，其目的是防止不符合语义、不正确的数据进入数据库，从而来保证数据库系统能够真实的反映客观现实世界。
数据库安全性是指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。
数据的完整性和安全性是两个不同的概念，但是有一定的联系:前者是为了防止数据库中存在不符合语义的数据，防止错误信息的输入和输出，即所谓垃圾进垃圾出所造成的无效操作和错误结果。
后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取。
也就是说，安全性措施的防范对象是非法用户和非法操作，完整性措施的防范对象是不合语义的数据。
2. 什么是数据库的完整性约束条件？完整性约束条件可以分为哪几类？解：完整性约束条件是指数据库中的数据应该满足的语义约束条件。
一般可以分为六类：静态列级约束、静态元组约束、静态关系约束、动态列级约束、动态元组约束、动态关系约束。
静态列级约束是对一个列的取值域的说明，包括以下几个方面：①数据类型的约束，包括数据的类型、长度、单位、精度等；②对数据格式的约束；③对取值范围或取值集合的约束；④对空值的约束；⑤其他约束。
静态元组约束就是规定组成一个元组的各个列之间的约束关系，静态元组约束只局限在单个元组上。
静态关系约束是在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间常常存在各种联系或约束。
常见的静态关系约束有：①实体完整性约束；②参照完整性约束；③函数依赖约束。
动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件，包括下面两方面：①修改列定义时的约束；②修改列值时的约束。
动态元组约束是指修改某个元组的值时需要参照其旧值，并且新旧值之间需要满足某种约束条件。
动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件，例如事务一致性、原子性等约束条件。
3. 试述DBMS如何实现完整性控制。
解：为了维护数据库的完整性，DBMS提供了以下三种机制：①完整性约束条件定义完整性约束条件也称为完整性规则，是数据库中的数据必须满足的语义约束条件。
系统建模系统建模可以分为两种:机理建模和实验建模.实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者先确定的输入信号,激励研究对象并通过传感器的检测其可观测的输出,应用数学手段建立起系统输入---输出关系.这里包括输入信号的设计选取,输出信号的精确检测,数学算法的研究等等内容.机理建模就是在了解研究对象在运动规律基础上,通过物理,化学的知识和数学手段建立起的系统内部的输入输出状态关系.系统的建模原则：1) 建模之前，要全面了解系统的自然特征和运动机理，明确研究目的和准确性要求，选择合适的分析方法。
2) 按照所选分析法，确定相应的数学模型的形式；3) 根据允许的误差范围，进行准确性考虑，然后建立尽量简化的合理的数学模型。
小车—倒立摆系统是各种控制理论的研究对象。
只要一提小车—倒立摆系统，一般均认为其数学模型也已经定型。
事实上，小车—倒立摆的数学模型与驱动系统有关，常见到的模型只是对应于直流电机的情况，如果执行机构是交流伺服电机，就不是这个模型了。
本文主要分析由直流电机驱动的小车—倒立摆系统。
小车倒立摆系统是检验控制方式好坏的一个典型对象，其特点是高阶次、不稳定、非线性、强耦合，只有采取有效的控制方式才能稳定控制.在忽略空气阻力,各种摩擦之后,可将直线一级倒立摆系统抽象成小车忽然均匀质杆组成的系统,如下图所示:图中F 是施加于小车的水平方向的作用力，x 是小车的位移，Φ是摆的倾斜角。
若不给小车施加控制力，倒摆会向左或向右倾斜，控制的目的是当倒摆出现偏角时，在水平方向上给小车以作用力，通过小车的水平运动，使倒摆保持在垂直的位置。
即控制系统的状态参数，以保持摆的倒立稳定。
M 小车的质量 0.5Kg m 摆杆的质量 0.2KgXΦFM图1 直线一级倒立摆系统θB 小车的摩擦力 0.1N/m/sec L 摆杆转动轴心到杆之质心的长度 0.3m I 摆杆惯量 0.006kg ×m 2 T 采样频率 0.005sec F 加在小车上的力 X 小车位置θ 摆杆与垂直方向向下的夹角 Φ 摆杆与垂直方向向上的夹角倒立摆系统最终的控制目的是使倒立摆这样一个不稳定的被控对象，通过引入适当的控制策略使之成为一个能够满足各种性能指标的稳定系统，单节倒立摆系统的控制模型是目前国内外广泛采用的模型是研究各种控制算法的基础。
第5课 静态性能5.1 理想测量系统理想测量系统的输出信号与被测量是线性关系，在理想测量系统中不会引入像静态摩擦那样产生的误差，而且无论输入变量如何，输出信号总是输入信号真实的反映。
当然，这只是理论上的一种情况，理想测量值的作用只是和实际得到的测量值进行比较。
一个测量系统（或仪器）与理想情况不符，通常以误差的形式来界定，误差被定义为测量值与“真值”的差异。
这里给出的术语“真值”是指从仪器或者测量系统中获得的值，目的是提供给系统作为输入的，而这些由专家认定的测量系统是精确可靠的。
因此，在校准相对于净重测量仪的压力表时，下面读出的值将被作为“真值”。
检查测量和控制系统的性能有两种简单的方法：方法一：当输入信号恒定不变时，稳定输出和理想情况比较后，得到系统的静态性能； 方法二：当输入信号变化时，输出信号与理想值比较，给出系统的动态性能。
5.2 灵敏度静态灵敏度被定义为输出变化与相应的输入变化的比值静态灵敏度 ik θθ∆∆=0 (5-1) 其中，0θ∆是输出的变化，而i θ∆是相应的输入变化量。
灵敏度有许多不同的单位，主要依赖于仪器或测量系统。
举例来说，铂电阻温度计根据温度的变化电阻值随之变化。
因此，灵敏度的单位是欧姆/摄氏度。
图5.1(a)给出了输出与输入的线性关系，由此得出灵敏度等于标度图的斜率。
非线性输入与输出关系图如图5.1(b)。
灵敏度随着输出值而变化。
记录仪和显示设备制造商倾向于提供灵敏度的相反值。
举例来说，示波器的灵敏度是V /cm ，而不是按定义得到的cm /V 。
如果将具有静态灵敏度为K 1, K 2, K 3, …等的系统中各个元件按顺序级联起来，如图5.2所示，那么整个系统的灵敏度为⨯⨯⨯=321K K K K (5-2)假定在载荷影响下，K 1, K 2, K 3, ……等值没有任何变化。
经常发现系统元件有相同的输入和输出，例如，电压放大器中叫做增益，或者更多的叫做电压增益而不是灵敏度。
在使用杠杆系统的机械系统中更频繁的使用放大倍数来描述位移的增加。
术语“灵敏度、增益和放大倍数”所有的意思都相同。
例5.1 一个测量系统由一个传感器、一个放大器和一个记录仪组成，各个仪器的灵敏度如下：传感器灵敏度 0.2mV /℃放大器增益 2.0V /mV记录仪灵敏度 5.0 mm /V利用式（5-2），整个系统的灵敏度为321K K K K ⨯⨯==0.2C mv o /⨯2.0V/mV ⨯5.0 mm/V= 2.0C mv o /5.3 准确度和精度既然所有的测量都有误差，那么“系统是精确的吗？”这个问题毫无意义。
因为答案总是否定的。
“系统精度多少”的答案更重要。
准确度通常以引入的误差来描述，在此误差百分比=%100⨯-真值真值测量值 但是，实际中以误差来表示仪器测量范围的百分比更普遍误差百分比=%100⨯-最大刻度值真值测量值 (5-3) 举例来说，如果0到1巴的压力表能够精确到95%，那么误差将是±0.05。
注意，如果该压力表用于测量范围的低端，那么±0.05巴的误差与真值相比将导致更大的误差百分比。
例5.2 当制造商标定的时候，0到1巴的压力表已经有±0.15巴的误差。
试计算：（a ）仪器的误差百分比；（b ）当测量得到的读数是2.0巴时，把可能的误差作为测量值的百分比。
(a) 运用等式(5-3)误差百分比=%1001015.0⨯bar bar =%5.1± (b) 可能的误差=±1.5%巴2.0巴时的误差=%1000.215.0⨯±barbar =7.5% 因此，压力表越在低端测量越不可靠，实际应用中应该使用测量范围更大的压力表。
“精确度”这个术语有时常和准确度混淆，但是一个精确的测量仪可能不是一个准确的测量仪。
因为它经多次同样的输入，测量结果都很近似，那么这个仪器可以说是高精度的。
过去把结果的近似性叫做仪器重复性。
如果一块高质量的电压表被用来测量各种条件下恒定不变的电压（在仪器的准确度范围内），并且所有的读数是相同的，可以说获得的读数是精确的。
设想一下，试验做完后当把电压表放在一边，可以注意到指针有偏移而且不指向零点。
所有获得的读数可能是精确的，但不是准确的。
图5.3以图解法解释了这两者的区别。
5.4 可能误差与概率误差考虑一个涉及三个设备的测量系统，每个设备最大的可能误差分别是±a %、±b %和 ±c %。
三个设备同时有最大误差不太可能，所以用来表示整个系统误差更实际的方法是各个误差均方根，那就是整个系统的均方根=)(222c b a ++± (5-4)例5.3 对于一个一般的测量系统，传感器、信号调节装置和记录仪上的误差分别是±2%、±3%和±4%，试计算系统的最大可能误差和概率误差或均方根误差。
最大可能误差= ±(2+3+4)%= ±9%使用式（5-4）均方根=)%432(222++±=%29±=%4.5±因此，系统最大可能误差是±9%而概率误差不超过±5.4%。
5.5 其他的静态性能术语一致性一个通用术语，用于表述一个仪表测试系统在许多不同情况下对给定输入显示同一读数的能力。
重复性在给定使用条件下，在短时间内恒定输入下重复试验表现出的一致性。
稳定性在与读数时间相比的长时间内，恒定输入下试验结果的一致性。
恒定性连续施加一个恒定输入，且测试条件在一定限制内允许变化（诸如温度变化等外部效应）时系统表现出的一致性。
量程仪器或测量系统所能测量的整个范围范围与输出信号设计好的工作范围相对应的输入信号的范围公差最大的误差线性度输入和输出之间线性关系的最大偏差，也即恒定灵敏度，以满量程的百分比表示分辨率仪器所能检测到的最小的输入变化，以满量程的百分比表示死区由于摩擦或间隙效应，对系统不响应的输入最大变化，以满量程的百分比表示滞后对于相同的输入，当输入往返过程中（也即在输入增加和减小时）读数的最大差值。
以满量程的百分比表示。
第6课 动态性能许多工业过程要求参数测量，这些参数是常量或者缓慢变化量，例如，化学过程中的恒温、恒压。
这类例子中，主要涉及测量系统的静态性能。
但是，随着自动控制的发展，更多的重点放在了装置是否能够充分的响应变化的信号。
如果一个传感器对于一个输入参数的变化响应延迟，那么这个参数的自动控制可能变得很困难，甚至是不可能的。
再举一个例子，比如一个振动测量系统，它的参数值是一个变化量，如果系统不能对振动频率做出响应，那么结果将毫无意义。
测量和控制系统的动态性能是非常重要的，并且由一些标准测试输入来详细说明。
这些输入如下所示：a) 阶跃输入，一个稳定值突然阶跃到另一个值。
阶跃输入能够反映系统应付变化以及瞬态响应的能力。
b) 斜波输入，随着时间作线性变换，并作出线性响应。
反映输入后的稳态误差。
c) 正弦输入，给出系统的频率响应或谐波响应。
反映对频率f （Hz ）或ω（rad/s ）(f πω2=)作为循环输入响应的能力。
以上三种输入如图6.1所示，在前面章节也曾遇到过。
但是在这一章，只考虑瞬态和频率响应，原因是做测试系统说明时需要这些。
所有的系统并不能完全准确地响应输入的变化，衡量一个系统响应程度的标准是它的动态说明。
根据所应用的输入类型，用阶跃、瞬态参数或频率响应参数来表示。
虽然种类不同，许多系统产生相同的响应曲线，这是由于系统动态是相似的，动力学或微分方程具有相同的形式。
6.1 零阶系统在5.1节中提及的理想测量系统的特点是：无论输入如何变化，它的输出与输入是成比例的。
它的数学方程如下：i K θθ=0 （6-1）其中：K 为系统灵敏度。
这就是零阶系统的数学方程，因为有相同的系数，式(6-1)还可以通过i θθ0获得：K i=θθ0 （6-2） 该系统可以用结构图来表达（如图6.2所示）。
在实际测量系统中，最接近零阶测量系统的是电位器，电位器的输出电压与电刷（滑动触头）的位移成比例。
6.2 一阶系统一个一阶系统的输入/输出动力表达式是一阶微分方程，如式(6-3)所示：i c b dtd a θθθ=+00 (6-3) 其中：0θ为输出变量，i θ为输入变量，a 、b 、c 为常数。
为了获得0θ的系数为1， 这一方程可以重新表示为：i bc dtd b a θθθ⋅=+⋅0 而且能以标准形式表示：i K dtd θθθτ=+0 （6-4） 其中：K 为静态灵敏度（单位由i θθ0比率获得）。
比较式(6-3)与式(6-4)可得：b a =τ，bc K = 式(6-4)可用D 算子的形式表达，其中： dtd D ≡，222dtd D ≡ 因此，i k D θθθπ=+00，即 i K D θθπ=+0)1(DK i τθθ+=10 (6-5) 以D 算子形式表示i θθ0的比率，被称为系统的传递算子。
对于一阶系统，式(6-5)表示传递算子的标准形式，其结构图如图6.3所示。
需要指出的是，式(6-3)、式(6-4)、式(6-5)都可以表达相同的微分方程。
一阶系统的例子包括：a) 水银温度计，温度通过玻璃球以一阶微分方程形式传导给水银；b) 一个节气阀或波纹管系统的气压结构；c) 一串联电阻—电容网络。
例6.1 水银温度计微分方程如下：i dtd θθθ30010224-⨯=+ 其中：0θ为水银柱高度（m ），i θ为输入温度（℃）。
测定温度计的时间常数和静态灵敏度。
根据式(6-4)所示标准形式，0θ的系数必须为1，因此等式两边都除以2得，i dtd θθθ3001022-⨯=+ 将此式与式(6-4)相比较， 即i K dtd θθθτ=+0 可以得到：s 2=τ其中：K =10-3m /℃（1mm /℃）。
式(6-4)和式(6-5)所表达的标准形式是很方便的，因为一阶系统无论对阶跃还是正弦输入，经常产生标准的响应。
a) 阶跃响应图6.4(a)显示，最后的值呈指数上升，这是一阶系统的特征。
动态误差是理想响应值和实际值之间的差距，两者之间的比较显示，误差随时间减小。
阶跃响应在图6.4(b)得到更详细的反映，并且从图中可以得到时间常数的定义：如果保持初始速率，或者时间达到阶跃变化的63.2%，时间常数就为达到最终值的时间。
值得注意的是：一阶系统不同于二阶系统，其在时间t=0时的阶跃响应的初始斜率为零。
b) 频率响应通过已知振幅的正弦波获得响应，并且检查随着正弦波频率的变化输出响应的变化如何。
图6.5说明了系统不能如实的随输入变化而变化，并且可以看出，输出滞后于输入。
随着频率增加，输出更加滞后，并且振幅衰减。
输出振幅与输入振幅的比值称为振幅比。
