GATE-CS-2016 (Set 1) Question 51

该问题考察了程序员对模拟仿真和控制系统的理解和应用能力。

问题描述

一个厂商正在设计一个控制系统来监测加热炉的温度。该系统需要采集温度传感器的实时数据并将其与用户定义温度范围进行比较，如果超出该范围则触发报警。

以下代码片段展示了温度传感器的数据采集和控制系统的关键部分：

class TemperatureSensor:
    def __init__(self, temperature=0):
        self.temperature = temperature
        
    def get_temperature(self):
        # Code to read temperature from sensor
        return self.temperature

class Controller:
    def __init__(self, min_temperature=0, max_temperature=0):
        self.min_temperature = min_temperature
        self.max_temperature = max_temperature
        
    def check_temperature(self):
        temperature_sensor = TemperatureSensor()
        temperature = temperature_sensor.get_temperature()
        
        if temperature < self.min_temperature or temperature > self.max_temperature:
            print("Temperature out of range")
            # Code to trigger alarm
        else:
            print("Temperature within range")
            # Code to reset alarm

请注意，该代码是伪代码，没有实现TemperatureSensor类来从传感器读取温度。你需要为其补充缺失的部分。

任务

请完成以下任务：

1. 使用Python编写TemperatureSensor类的代码，该类将模拟从传感器读取实时温度。
2. 编写代码片段并将其插入到上面给出的伪代码中，以便测试控制系统。该片段应创建一个名为controller的Controller对象，并在其中设置最大和最小允许温度。然后，它应允许系统检测温度并输出相应的警告或重置。

请用Markdown格式给出你的解决方案，包括代码和注释。

解决方案

实现TemperatureSensor类

以下是TemperatureSensor类的实现，它使用Python的random模块生成0到100之间的随机温度：

import random

class TemperatureSensor:
    def __init__(self):
        self.temperature = 0
        
    def get_temperature(self):
        self.temperature = random.randint(0,100)
        return self.temperature

编写测试代码

将TemperatureSensor类放入伪代码中用于测试该控制系统：

import time

# Create a new controller object with min/max temperatures
controller = Controller(10, 90)

# Continuously check temperature
while True:
    controller.check_temperature()
    time.sleep(1) # Wait for 1 second before checking again

当控制器检测到温度超出范围时，需要触发警报。在此处，我们将使用print()函数输出警报消息。

我们将伪代码变为完整的Python程序，并加入TemperatureSensor的实现和上述测试代码：

import random
import time

class TemperatureSensor:
    def __init__(self):
        self.temperature = 0
        
    def get_temperature(self):
        self.temperature = random.randint(0,100)
        return self.temperature

class Controller:
    def __init__(self, min_temperature=0, max_temperature=0):
        self.min_temperature = min_temperature
        self.max_temperature = max_temperature
        
    def check_temperature(self):
        temperature_sensor = TemperatureSensor()
        temperature = temperature_sensor.get_temperature()
        
        if temperature < self.min_temperature or temperature > self.max_temperature:
            print("Temperature out of range")
            # Code to trigger alarm
        else:
            print("Temperature within range")
            # Code to reset alarm

# Test the controller
controller = Controller(10, 90)
while True:
    controller.check_temperature()
    time.sleep(1)

你可以将程序保存在.py文件中并运行它。在此处，我们使用time.sleep(1)方法使得温度每秒钟检查一次。

当温度超出允许的范围时，程序将输出Temperature out of range的消息。否则，程序将输出Temperature within range的消息。

这就是我们的完整解决方案，它使用模拟数据模拟温度传感器，使用print()函数模拟触发警报，并使用while循环周期性地检查温度。完整代码如下：

import random
import time

class TemperatureSensor:
    def __init__(self):
        self.temperature = 0
        
    def get_temperature(self):
        self.temperature = random.randint(0,100)
        return self.temperature

class Controller:
    def __init__(self, min_temperature=0, max_temperature=0):
        self.min_temperature = min_temperature
        self.max_temperature = max_temperature
        
    def check_temperature(self):
        temperature_sensor = TemperatureSensor()
        temperature = temperature_sensor.get_temperature()
        
        if temperature < self.min_temperature or temperature > self.max_temperature:
            print("Temperature out of range")
            # Code to trigger alarm
        else:
            print("Temperature within range")
            # Code to reset alarm

# Test the controller
controller = Controller(10, 90)
while True:
    controller.check_temperature()
    time.sleep(1)