“用MicroPython” 触摸物理世界? 谢彬彬 Web全栈开发 目录 CONTENTS 邂逅的那个夏天 原来你是这样子的 你尽然可以这样 不行!我要搞定你 好啦!看你还不乖乖的 邂逅的那个夏天 动手打发无聊的日子 相遇-可以编程的硬件 便宜是便宜，但太难了！ 8051 8位单片机 Coretex M0 32位MCU 对于初学者比上一个更难 太难了 放弃了！ 相遇-开源世界的可编程硬件

大块连续的内存空间，则要求选取的数据 结构必须能够存储在离散的内存空间内。 3. 数据结构简介 hello‑algo.com 39 3.2. 数据结构分类 数据结构主要可根据「逻辑结构」和「物理结构」两种角度进行分类。 3.2.1. 逻辑结构：线性与非线性 「逻辑结构」反映了数据之间的逻辑关系。数组和链表的数据按照顺序依次排列，反映了数据间的线性关系；树 从顶至底按层级排列，反映了祖 非线性数据结构：树、图、堆、哈希表； Figure 3‑3. 线性与非线性数据结构 3.2.2. 物理结构：连续与离散 � 若感到阅读困难，建议先看完下个章节「数组与链表」，再回过头来理解物理结构的含义。 「物理结构」反映了数据在计算机内存中的存储方式。从本质上看，分别是 数组的连续空间存储 和 链表的离散 空间存储。物理结构从底层上决定了数据的访问、更新、增删等操作方法，在时间效率和空间效率方面呈现出 址来访问数据的。 ‧ 数据结构主要可以从逻辑结构和物理结构两个角度进行分类。逻辑结构反映了数据中元素之间的逻辑关 系，物理结构反映了数据在计算机内存中的存储形式。 ‧ 常见的逻辑结构有线性、树状、网状等。我们一般根据逻辑结构将数据结构分为线性（数组、链表、栈、 队列）和非线性（树、图、堆）两种。根据实现方式的不同，哈希表可能是线性或非线性。 ‧ 物理结构主要有两种，分别是连续空间存储（数组）和离

它为数据的有序组织提供了蓝图，算法得以在此基础上生动起来。 第 3 章 数据结构 hello‑algo.com 50 3.1 数据结构分类 常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图，它们可以从“逻辑结构”和“物理结构” 两个维度进行分类。 3.1.1 逻辑结构：线性与非线性 逻辑结构揭示了数据元素之间的逻辑关系。在数组和链表中，数据按照一定顺序排列，体现了数据之间的线 性关系；而在树中，数据从顶部向 非线性数据结构可以进一步划分为树形结构和网状结构。 ‧ 树形结构：树、堆、哈希表，元素之间是一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素之间是多对多的关系。 图 3‑1 线性数据结构与非线性数据结构 3.1.2 物理结构：连续与分散 当算法程序运行时，正在处理的数据主要存储在内存中。图 3‑2 展示了一个计算机内存条，其中每个黑色方 块都包含一块内存空间。我们可以将内存想象成一个巨大的 Excel 表格，其中每个单元格都可以存储一定大 空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则无法被其他程序同时使用了。因此在数据结 构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲 内存；如果缺少连续大块的内存空间，那么所选用的数据结构必须能够存储在分散的内存空间内。 如图 3‑3 所示，物理结构反映了数据在计算机内存中的存储方

它为数据的有序组织提供了蓝图，算法得以在此基础上生动起来。 第 3 章 数据结构 hello‑algo.com 50 3.1 数据结构分类 常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图，它们可以从“逻辑结构”和“物理结构” 两个维度进行分类。 3.1.1 逻辑结构：线性与非线性 逻辑结构揭示了数据元素之间的逻辑关系。在数组和链表中，数据按照一定顺序排列，体现了数据之间的线 性关系；而在树中，数据从顶部向 非线性数据结构可以进一步划分为树形结构和网状结构。 ‧ 树形结构：树、堆、哈希表，元素之间是一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素之间是多对多的关系。 图 3‑1 线性数据结构与非线性数据结构 3.1.2 物理结构：连续与分散 当算法程序运行时，正在处理的数据主要存储在内存中。图 3‑2 展示了一个计算机内存条，其中每个黑色方 块都包含一块内存空间。我们可以将内存想象成一个巨大的 Excel 表格，其中每个单元格都可以存储一定大 及地址空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则无法被其他程序同时使用了。因此在数据结 构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲 内存；如果缺少连续大块的内存空间，那么所选用的数据结构必须能够存储在分散的内存空间内。 如图 3‑3 所示，物理结构反映了数据在计算机内存中的存储方

大块连续的内存空间，则要求选取的数据 结构必须能够存储在离散的内存空间内。 3. 数据结构简介 hello‑algo.com 39 3.2. 数据结构分类 数据结构主要可根据「逻辑结构」和「物理结构」两种角度进行分类。 3.2.1. 逻辑结构：线性与非线性 「逻辑结构」反映了数据之间的逻辑关系。数组和链表的数据按照顺序依次排列，反映了数据间的线性关系；树 从顶至底按层级排列，反映了祖 非线性数据结构：树、图、堆、哈希表； Figure 3‑3. 线性与非线性数据结构 3.2.2. 物理结构：连续与离散 � 若感到阅读困难，建议先看完下个章节「数组与链表」，再回过头来理解物理结构的含义。 「物理结构」反映了数据在计算机内存中的存储方式。从本质上看，分别是 数组的连续空间存储 和 链表的离散 空间存储。物理结构从底层上决定了数据的访问、更新、增删等操作方法，在时间效率和空间效率方面呈现出 址来访问数据的。 ‧ 数据结构主要可以从逻辑结构和物理结构两个角度进行分类。逻辑结构反映了数据中元素之间的逻辑关 系，物理结构反映了数据在计算机内存中的存储形式。 ‧ 常见的逻辑结构有线性、树状、网状等。我们一般根据逻辑结构将数据结构分为线性（数组、链表、栈、 队列）和非线性（树、图、堆）两种。根据实现方式的不同，哈希表可能是线性或非线性。 ‧ 物理结构主要有两种，分别是连续空间存储（数组）和离

基础上生动起来。 第 3 章 数据结构 www.hello‑algo.com 50 3.1 数据结构分类 常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图，它们可以从“逻辑结构”和“物理结构” 两个维度进行分类。 3.1.1 逻辑结构：线性与非线性 逻辑结构揭示了数据元素之间的逻辑关系。在数组和链表中，数据按照一定顺序排列，体现了数据之间的线 性关系；而在树中，数据从顶部向 非线性数据结构可以进一步划分为树形结构和网状结构。 ‧ 树形结构：树、堆、哈希表，元素之间是一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素之间是多对多的关系。 图 3‑1 线性数据结构与非线性数据结构 3.1.2 物理结构：连续与分散 当算法程序运行时，正在处理的数据主要存储在内存中。图 3‑2 展示了一个计算机内存条，其中每个黑色方 块都包含一块内存空间。我们可以将内存想象成一个巨大的 Excel 表格，其中每个单元格都可以存储一定大 空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则通常无法被其他程序同时使用了。因此在数 据结构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余 空闲内存；如果缺少连续大块的内存空间，那么所选用的数据结构必须能够存储在分散的内存空间内。 如图 3‑3 所示，物理结构反映了数据在计算机内存中的存储

非線性資料結構可以進一步劃分為樹形結構和網狀結構。 ‧ 樹形結構：樹、堆積、雜湊表，元素之間是一對多的關係。 ‧ 網狀結構：圖，元素之間是多對多的關係。 圖 3‑1 線性資料結構與非線性資料結構 3.1.2 物理結構：連續與分散 當演算法程式執行時，正在處理的資料主要儲存在記憶體中。圖 3‑2 展示了一個計算機記憶體條，其中每個 黑色方塊都包含一塊記憶體空間。我們可以將記憶體想象成一個巨大的 Excel 位址空間、記憶體管理、快取機制、虛擬記憶體和物理記憶體等概念。 記憶體是所有程式的共享資源，當某塊記憶體被某個程式佔用時，則通常無法被其他程式同時使用了。因此 在資料結構與演算法的設計中，記憶體資源是一個重要的考慮因素。比如，演算法所佔用的記憶體峰值不應 超過系統剩餘空閒記憶體；如果缺少連續大塊的記憶體空間，那麼所選用的資料結構必須能夠儲存在分散的 記憶體空間內。 如圖 3‑3 所示，物理結構反映了資料在計算機 所示，物理結構反映了資料在計算機記憶體中的儲存方式，可分為連續空間儲存（陣列）和分散空 間儲存（鏈結串列）。物理結構從底層決定了資料的訪問、更新、增刪等操作方法，兩種物理結構在時間效率 和空間效率方面呈現出互補的特點。 第 3 章 資料結構 www.hello‑algo.com 52 圖 3‑3 連續空間儲存與分散空間儲存 值得說明的是，所有資料結構都是基於陣列、鏈結串列或二者的組合實現的。例如，堆疊和佇列既可以使用

以一般无法仅凭复杂度来选择 ? = 8 之下的最优解法；但相对地 ? = 85 就很好选了，这是复杂度占主导的情况。 36 3. 数据结构 3.1. 数据结构分类 数据结构可以从逻辑结构和物理结构两个维度进行分类。 3.1.1. 逻辑结构：线性与非线性 「逻辑结构」揭示了数据元素之间的逻辑关系。在数组和链表中，数据按照顺序依次排列，体现了数据之间的 线性关系；而在树中，数据从顶部向 元素存在一对一的顺序关系。 ‧ 树形结构：树、堆、哈希表，元素存在一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素存在多对多的关系。 3. 数据结构 hello‑algo.com 37 3.1.2. 物理结构：连续与离散 在计算机中，内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。硬盘主要用于长期存储数据，容量较大（通常可达到 TB 级别）、速度较慢。内存用于运行程序时暂存数据，速度较快，但容量较小（通常为 设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。例如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲内存；如果 运行的程序很多并且缺少大量连续的内存空间，那么所选用的数据结构必须能够存储在离散的内存空间内。 「物理结构」反映了数据在计算机内存中的存储方式，可分为数组的连续空间存储和链表的离散空间存储。物 理结构从底层决定了数据的访问、更新、增删等操作方法，同时在时间效率和空间效率方面呈现出互补的特 点。

它为数据的有序组织提供了蓝图，使算法得以在此基础上生动起来。 第 3 章 数据结构 hello‑algo.com 48 3.1 数据结构分类 常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图，它们可以从“逻辑结构”和“物理结构” 两个维度进行分类。 3.1.1 逻辑结构：线性与非线性 逻辑结构揭示了数据元素之间的逻辑关系。在数组和链表中，数据按照顺序依次排列，体现了数据之间的线 性关系；而在树中，数据从顶部向 。 ‧ 线性结构：数组、链表、队列、栈、哈希表，元素之间是一对一的顺序关系。 ‧ 树形结构：树、堆、哈希表，元素之间是一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素之间是多对多的关系。 3.1.2 物理结构：连续与离散 在计算机中，内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。硬盘主要用于长期存储数据，容量较大（通常可达到 TB 级别）、速度较慢。内存用于运行程序时暂存数据，速度较快，但容量较小（通常为 占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲 内存；如果缺少连续大块的内存空间，那么所选用的数据结构必须能够存储在离散的内存空间内。 如图 3‑3 所示，物理结构反映了数据在计算机内存中的存储方式，可分为连续空间存储（数组）和离散空间 存储（链表）。物理结构从底层决定了数据的访问、更新、增删等操作方法，同时在时间效率和空间效率方面 呈现出互补的特点。 第 3 章 数据结构 hello‑algo.com

分析声音 3. 制造声音 4. 处理声音 5. 传播声音 五大研究模块来全面和深入地了解与声音信号相 关的工程物理知识和数学模型并进行相关的实践 活动. 声音制造项目具体要求: 学生自己动手制作一款可以演奏的电子乐器 项目教学实施细则: 1. 带领学生复习(或预习)相关数学和物理知识 2. 向学生介绍计算机在数据处理上的特点和局限性 3. 学习使用Python绘制简单的声音信号图像 4. 学习使用Python生成音频信号