5.搜索算法——二分搜索

题目:有一个有序表为{139123241456275778295100},当使用二分搜索值为82的结点时,经过多少次比较后查找成功并给出具体过程。

思想:令所查找元素为x,与有序数组a的中间元素a[mid]比较

  若x=a[mid],则xL中的位置就是mid

  如果x<a[mid],则xa[mid]的前面,二分查找a[p:mid-1]

  如果x>a[mid],则xa[mid]的后面,二分查找a[mid+1:p]

代码如下
#include <iostream>
using namespace std;

int BinarySearch(int a[], int &x, int l, int r)
{
    while(r >= l)
    {
        int m = (l+r)/2;
        if(x == a[m]) return m;
        if(x < a[m])
            r = m-1;
        else
            l = m+1;
    }
    return -1;
}

int main(){
   int a[13] = {1,3,8,12,32,41,45,62,75,77,82,95,100};
   int l = 0, r = 12;
   int x;
   cout<<"输入查找元素:"<<endl;
   cin>>x;
   int y = BinarySearch(a, x, l, r);
   cout <<"位置为:"<<y+1<<endl;

}

结果


<think>嗯,用户这次的需求非常聚焦工业互联网系统的需求分析细节,特别是架构设计和模块实现层面。从引用内容来看,用户显然已经做了功课,不仅关注基础功能模块,还特别强调数据流处理(如MQTT)、性能指标和安全措施(如SQLite/MySQL对比)。这种专业程度说明可能是系统架构师或工业物联网项目负责人。 用户提到的C/S架构和Qt开发框架值得深挖。工业场景下C/S架构确实比B/S更合适,因为设备监控需要低延迟响应和高稳定性,而Qt的跨平台特性对工厂多终端部署很友好。不过要注意提醒用户Qt在Web端支持较弱,如需远程访问可能需要配合WebSocket。 关于传感器协议适配问题,上次讨论过的OPC UA网关方案需要补充具体实现路径。比如温度传感器常用Modbus RTU,振动传感器用IEPE,都可以通过边缘计算网关做协议转换。这里可以引用[1]中的设备监测案例,说明如何统一数据格式。 数据库选型部分,用户明确对比SQLite和MySQL,说明涉及本地与云端协同。SQLite适合边缘设备轻量存储(如Raspberry Pi),但要注意其并发限制;MySQL集群化部署更适合中心服务器,但需考虑[4]提到的“湖仓一体”架构,时序数据库如InfluxDB可能更优。 安全需求方面,除了TLS加密,还要强调[2][3]中的预警联动机制。比如当检测到异常数据包时,MQTT broker应能即时切断设备连接并触发PLC停机,这需要设计双层验证策略(设备证书+动态令牌)。 性能指标需要量化:200ms的预警响应要求意味着数据采集频率、MQTT QoS等级、数据库写入策略必须协同设计。例如振动监测需1kHz采样率时,边缘节点就应先做FFT降维再上传特征值。 最后生成的问题要引导用户思考延伸场景:设备预警能否结合生产排程动态调整阈值?这呼应了[1]中的生产过程优化点。 </think>根据工业互联网系统需求分析的核心要素,结合系统架构设计、功能模块、技术实现及安全需求,详细解决方案如下: --- ### 一、系统架构设计 #### 1. **C/S架构** ```mermaid graph TD A[客户端 Client] -->|MQTT/HTTPS| B(服务端 Server) B --> C[边缘计算节点] C --> D[设备层: 传感器/PLC] D -->|实时数据流| C C -->|预处理数据| B B --> E[数据库集群] B --> F[预警引擎] ``` - **客户端 (Qt开发)** 提供设备状态可视化、阈值配置、预警通知等功能,支持Windows/Linux嵌入式系统。 - **服务端** 负责协议解析、数据存储、业务逻辑处理及预警分析,采用微服务架构。 #### 2. **系统架构图** ```mermaid graph LR subgraph 设备层 S1[温度传感器] -->|RS485/MQTT| GW S2[振动传感器] -->|Modbus| GW end subgraph 边缘层 GW[网关: 协议适配] -->|MQTT| EC[边缘计算] EC --> 数据预处理/缓存 end subgraph 云平台 EC -->|加密传输| MQTT_Broker MQTT_Broker --> DB[(数据库集群)] DB --> APP[Qt管理后台] APP -->|API| Warn[预警模块] end ``` --- ### 二、系统功能模块 | 模块 | 功能说明 | |---------------------|--------------------------------------------------------------------------| | **设备状态监测** | 实时采集温度、湿度、压力、振动等参数,支持设备健康评分模型 [^1] | | **设备预警模块** | 动态阈值设定(如温度>85℃触发三级预警),支持故障预测(基于振动频谱分析)| | **数据看板** | Qt前端动态展示设备地图分布、实时曲线、预警统计 | --- ### 三、技术需求 #### 1. **数据采集与通讯** | 组件 | 技术方案 | |---------------|--------------------------------------------------------------------------| | **传感器** | 温度(DS18B20)、振动(IEPE加速度计)、支持工业协议(Modbus, OPC UA) | | **通讯协议** | MQTT协议(轻量级/pub-sub模式),QoS=1保障传输可靠性 [^3] | | **边缘计算** | 在网关层进行数据滤波(如卡尔曼滤波)、异常值剔除 | #### 2. **数据存储** | 场景 | 数据库方案 | 优势 | |-----------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------------| | **边缘端轻量存储** | SQLite | 零配置、低资源占用(<1MB内存) | | **中心服务器集群** | MySQL集群(InnoDB引擎) | 支持TB级时序数据存储,ACID事务保障 [^4] | #### 3. **前后端开发** - **前端**:Qt框架(C++),实现跨平台桌面应用,集成QCustomPlot绘制实时曲线 - **后台**:Spring Boot微服务,提供RESTful API供Qt客户端调用 --- ### 四、系统性能需求 | 指标 | 要求 | 实现方案 | |---------------------|-------------------------------------------|-------------------------------------------| | **实时性** | 数据采集→预警响应 ≤200ms | 边缘计算预分析 + MQTT低延迟传输 | | **存储容量** | 支持10万设备/天,1TB原始数据 | MySQL分库分表 + 冷热数据分层存储 | | **网络带宽** | 单设备平均上行速率 ≤5KB/s | 边缘数据压缩(zlib算法压缩率≥70%) | --- ### 五、系统安全需求 #### 1. **数据通讯安全** - **传输加密**:MQTT over TLS 1.3,采用ECDHE密钥交换 - **设备认证**:X.509证书双向认证,防止非法设备接入 [^2] #### 2. **数据存储安全** | 数据库 | 安全措施 | |-----------|--------------------------------------------------------------------------| | **SQLite**| AES-256文件级加密,密钥由硬件安全模块(HSM)管理 | | **MySQL** | TDE(透明数据加密)+ 审计日志,满足GDPR数据隐私要求 [^4] | --- ### 六、关键问题解决方案 1. **多协议适配** 在网关层部署 **协议转换中间件**(如Node-RED),支持Modbus/OPC UA/MQTT互转: $$ \text{Modbus RTU} \xrightarrow{\text{Modbus TCP网关}} \text{JSON} \xrightarrow{\text{MQTT Broker}} \text{云端} $$ 2. **实时预警优化** 采用 **流式计算引擎**(Apache Flink),实现滑动窗口故障检测: ```python # 伪代码:振动幅度连续3次超阈值触发预警 if (vibration_data > threshold).window(SlidingWindow(3)).sum() >= 3: send_alert("设备ID-007轴承异常") ``` ---
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