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  • 能带结构图如何分析
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    2022-04-13 23:39:21


    前言

    提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

    一、网络七层协议结构图详解

    在这里插入图片描述

    二、TCP和UDP的区别

    1.TCP(打电话)

    1.连接稳定

    2.客户端,服务端

    3. 传输完成,释放连接,效率低,

    4. 三次连接四次挥手

    1.三次连接

    A:你愁啥?(客户端发送请求连接)
    B:瞅你咋滴了?(服务端收到客户端的请求连接后响应并确定请求是否存在)
    A:来干一架!(客户端和服务端相互确认后建立连接)

    2.四次挥手

    A:我要走了!
    B:你真的要走了吗?
    B:你真的,真的要走了!
    A:我真的要走了!

    2.UDP(发短信)

    1.连接不稳定

    2.客户端,服务端,没有明确的界限

    3.不管有没有准备好都可以发送

    优质文章推荐java[参考文档]
    https://blog.csdn.net/m0_67929156/article/details/123963794?spm=1001.2014.3001.5501.

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    【能带结构绘图和初步分析】

    1.1能带简介

    在形成分子时,原子轨道构成具有分立能级的分子轨道。晶体是由大量的原子有序堆积而成的。由原子轨道所构成的分子轨道的数量非常之大,以至于可以将所形成的分子轨道的能级看成是准连续的,即形成了能带。晶体中电子所能具有的能量范围,在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能量值。能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级(彼此相隔很近)形成一条带,称为能带。

    在固体物理学中,固体的能带结构(又称电子能带结构,如图一所示)描述了禁止或允许电子所带有的能量,这是周期性晶格中的量子动力学电子波衍射引起的。材料的能带结构决定了多种特性,特别是它的电子学和光学性质。

    1.2能带结构的计算

    能带结构目前是采用第一性原理(ab initio)计算所得到的常用信息。大致可以分为价带、禁带和导带三部分(如图一所示),导带和价带之间的空隙称为能隙,用Eg表示。计算材料的能带结构即色散曲线E(k),可以使用Materials Studio或VASP软件进行。以下将介绍用Materials Studio进行能带结构计算的基本步骤,以ZnS半导体为例:

    (1)打开Materials Studio界面,点击File→ Import→ Structures→ semiconductors,选择ZnS.msi,得到ZnS.xsd文件,如图二(a)所示;

    图二 ZnS晶体结构

    (2)变换风格:单击右键→ Display Style→ Atom选项中选择Ball and stick。如图二(b)所示;

    (3)结构优化:计算能带结构前需进行结构优化。单击CASTEP Calculation,设置如下图三所示,点击Run进行。优化成功会自动生成GeomOpt文件夹。

    图三 结构优化

    (4)能带结构计算:点击GeomOpt文件夹中的ZnS.xsd。单击CASTEP Calculation,设置如下图四所示,点击Run进行。得到CASTEP Energy文件夹。

    图四 能带结构计算

    (5)能带结构图的绘制:点击CASTEP Energy文件夹中的ZnS.xsd→ CASTEP Analysis→ Band structure→ View。得到ZnS Band Structure.xcd,具体能带信息见BandStr.castep,如图五。

    图五 能带结构图

    BandStr.castep中记录的信息十分详尽,包括电子数目(自旋向上与自旋向下)、能带数目、计算耗时等。

    (6)初步分析:

    从能带结构图中得到的信息,判断直接带隙或间接带隙、带隙、价带顶与导带底能量。在origin操作的具体步骤是:把能带图拷贝到Origin中→ 全选→ 作图,得到图六(a)。

    图六 能带结构图

    具体分析如下:

    ①导带底与价带顶都在k空间的Γ点上,所以ZnS晶体为直接带隙。

    ②价带顶位于0 eV,导带顶位于2.053 eV。

    ③带隙为2.053 eV。

    ④由CASTEP Calculation中可看出布里渊区中k空间的路径由X→R→M→G,如图六(b)。

    【态密度图的绘制及初步分析】

    2.1态密度简介

    原则上讲,态密度可以作为能带结构的一个可视化结果。很多分析和能带的分析结果可以一一对应,很多术语也和能带分析相通。但是因为它更直观,因此在结果讨论中用得比能带分析更广泛一些。在电子能级为准连续分布的情况下,单位能量间隔内的电子态数目。即能量介于E~E+△E之间的量子态数目△Z与能量差△E之比,即为态密度。能态密度与能带结构密切相关,是一个重要的基本函数。固体的许多特性,如电子比热、光和X射线的吸收和发射等,都与能态密度有关。

    2.2态密度(DOS)的计算

    态密度图可以反映出电子在各个轨道的分布状况,反映原子与原子之间的相互作用情况并且还可以揭示化学键的重要信息。态密度有分波态密度(PDOS)和总态密度(TDOS)两种形式。以下将介绍用Materials Studio进行态密度计算的基本步骤,仍以ZnS半导体为例:

    (1)前三步与计算能带结构的一致。

    (2)点击GeomOpt文件夹中的ZnS.xsd。单击CASTEP Calculation,设置如下图七所示,点击Run。得到ZnS CASTEP Energy(2)文件,其中包含计算的结果。

    图七 DOS与PDOS的计算

    (3)打开其中的ZnS.xsd→ CASTEP Analysis→ Density of states → Full DOS→ View。得到TDOS,可以将图形拷贝到Origin中,如下图所示。

    图八 DOS的计算

    (4)分波态密度的计算:打开其中的ZnS.xsd→ CASTEP Analysis→ Density of states → Partial勾上→ 选择s、p、d、f。得到ZnS PDOS.xsd。可以将图形拷贝到Origin中,如下图十所示。(注意:因为不是在origin的workbook表格里不能都选中,这样会有杂线,操作如下,不要选择杂线的列)

    图九 PDOS的设置

    图十 PDOS的作图

    注意你要标注一下各个颜色对应的轨道(s,p,d)。从对比图可以看出总的态密度由各自哪些轨道贡献的。

    (5)态密度图的初步分析:将PDOS图与DOS图放在一起对比,如图十一所示。

    ①DOS图也可分析能隙特性:若Fermi能级处于DOS值为零的区间中,说明该体系是半导体或绝缘体;若有分波DOS跨过费米能级,则该体系是金属。而两个尖峰之间的DOS并不为零。赝能隙直接反映了该体系成键的共价性的强弱:越宽,说明共价性越强。

    由图中可知,Fermi能级处于DOS接近0但又不全为0。说明,该晶体大部分显半导体性质,但金属性较强。

    ③观察DOS由各自哪些轨道贡献的:Fermi能级左侧为价带,主要由d、p轨道组成,s轨道贡献也有一部分;Fermi能级右侧为导带,主要由s、p轨道组成。

    如果具体要分析是Zn还是S的那个轨道对DOS贡献较大仍需进行下一步。

    图十一 DOS与PDOS的初步分析

    (6)每个原子的PDOS:操作步骤如下,打开ZnS.xsd→ 选定Zn(或S)原子→ 进入CASTEP Analysis → 进行如下设置→ View。依次得到Zn与S的PDOS图,如下。

    图十二 单个原子的PDOS分析

    图十三 分别是Zn和S的PDOS图

    分析:将以上两个PDOS与总的DOS进行对比

    ①价带:Zn的d轨道与S的p轨道是价带的主要组成来源,S的s轨道有小部分贡献。

    ②导带:Zn的s、p轨道与S的p轨道是导带的主要来源。

    【总结】

    能带结构与态密度的分析都是用于探究固体的结构性质的手段,它能很好的预测材料的性质(如成键的趋势、化学键的组成等)、用理论去解释实验现象。

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  • 一、X光电子分析的基本原理X光电子分析的基本原理:一定能量的X光照射到样品表面,和待测物质发生作用,可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表示: hn=Ek+Eb+Er (1)其中:hn:X...

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    一、X光电子能谱分析的基本原理


    X光电子能谱分析的基本原理:一定能量的X光照射到样品表面,和待测物质发生作用,可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表示: 

    hn=Ek+Eb+Er       (1)

    其中:hn:X光子的能量;Ek:光电子的能量;Eb:电子的结合能;Er:原子的反冲能量。其中Er很小,可以忽略。

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    对于固体样品,计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子,而是选用费米能级,由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能Eb,由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数Φ,剩余的能量成为自由电子的动能Ek,式(1)又可表示为:

    hn=Ek+Eb+Φ        (2)

           Eb=hn-Ek-Φ          (3)  

    仪器材料的功函数Φ是一个定值,约为 4 eV,入射X光子能量已知,这样,如果测出电子的动能Ek,便可得到固体样品电子的结合能。各种原子,分子的轨道电子结合能是一定的。因此,通过对样品产生的光子能量的测定,就可以了解样品中元素的组成。元素所处的化学环境不同,其结合能会有微小的差别,这种由化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移,由化学位移的大小可以确定元素所处的状态。例如某元素失去电子成为离子后,其结合能会增加,如果得到电子成为负离子,则结合能会降低。因此,利用化学位移值可以分析元素的化合价和存在形式。

    二、电子能谱法的特点


    (1)可以分析除H和He以外的所有元素;可以直接测定来自样品单个能级光电发射电子的能量分布,且直接得到电子能级结构的信息。

    (2)从能量范围看,如果把红外光谱提供的信息称之为“分子指纹”,那么电子能谱提供的信息可称作“原子指纹”。它提供有关化学键方面的信息,即直接测量价层电子及内层电子轨道能级。而相邻元素的同种能级的谱线相隔较远,相互干扰少,元素定性的标识性强。

    (3)是一种无损分析。

    (4)是一种高灵敏超微量表面分析技术,分析所需试样约10-8g即可,绝对灵敏度高达10-18g,样品分析深度约2nm。

    三、X射线光电子能谱法的应用


    (1)元素定性分析

    各种元素都有它的特征的电子结合能,因此在能谱图中就出现特征谱线,可以根据这些谱线在能谱图中的位置来鉴定周期表中除H和He以外的所有元素。通过对样品进行全扫描,在一次测定中就可以检出全部或大部分元素。

    (2)元素定量分折

    X射线光电子能谱定量分析的依据是光电子谱线的强度(光电子蜂的面积)反映了原于的含量或相对浓度。在实际分析中,采用与标准样品相比较的方法来对元素进行定量分析,其分析精度达1%~2%。

    (3)固体表面分析

    固体表面是指最外层的1~10个原子层,其厚度大概是(0.1~1)nm。人们早已认识到在固体表面存在有一个与团体内部的组成和性质不同的相。表面研究包括分析表面的元素组成和化学组成,原子价态,表面能态分布。测定表面原子的电子云分布和能级结构等。X射线光电子能谱是最常用的工具。在表面吸附、催化、金属的氧化和腐蚀、半导体、电极钝化、薄膜材料等方面都有应用。

    (4)化合物结构鉴定

    X射线光电子能谱法对于内壳层电子结合能化学位移的精确测量,能提供化学键和电荷分布方面的信息。

    四、X射线光电子能谱谱图


    XPS谱图的主线:光电子线——鉴定元素

    伴峰或伴线:俄歇线、X射线卫星线、振激线和振离线、多重劈裂线、能量损失线、鬼线——帮助解释谱图,为原子中电子结构的研究提供重要信息。

    XPS典型谱图

    横坐标:电子束缚能或动能,直接反映电子壳层/能级结构

    纵坐标:cps(Counts per second),相对光电子流强度

    谱峰直接代表原子轨道的结合能。

    本底为轫致辐射(非弹性散射的一次和二次电子产生):高结合能的背底电子多,随结合能的增高呈逐渐上升趋势。

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    XPS谱图分析——主线

    • 最强的光电子线常常是谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰,称为XPS谱图中的主线。

    • 每一种元素(H和He除外)都有自己最强的、具有表征作用的光电子线,它是元素定性分析的主要依据。

    • 一般来说,n↓峰,强度↑;n相等时,l ↑峰 ,强度↑ 。常见的强光电子线有1s、2p3/2、3d5/2、4f7/2 等。

    • 除了强光电子线外,还有来自原子内其它壳层的光电子线,但强度稍弱,有的极弱。

    • 光电子线的谱线宽度是来自样品元素本征信号的自然宽度、X射线源的自然宽度、仪器以及样品自身状况的宽化因素等四个方面的贡献。

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    Al 薄膜(表面F污染)表面XPS 图谱

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    部分元素最强特征峰出现的位置

    XPS谱图分析——谱线位移

    化学位移:

    • 引起化学位移的因素:

    • 不同的氧化态

    • 形成化合物

    • 不同的近邻数或原子占据不同的点阵位置

    • 不同的晶体结构

    物理位移:

    • 引起物理位移的因素:

    • 表面核电效应

    • 自由分子的压力效应

    • 固体热效应等

    XPS谱图——化学位移

    • 在XPS谱图上表现为谱峰相对于其纯元素峰的位移。

    • 增加价电子,使屏蔽效应增强,降低电子的束缚能;反之,价电子减少,有效正电荷增加,电子束缚能增加。

    • W的氧化数增加,更多价电子转移到O离子,4f电子的束缚能移向较高能量。

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    不同氧化态W相对与纯W的谱峰位移

    XPS谱图分析——俄歇线

    俄歇(Auger)线有两个特征:

    1.Auger与X-ray源无关,改变X-ray,Auger不变。

    2.Auger是以谱线群的形式出现的。

    在XPS中,可以观察到KLL、LMM、MNN和NOO四个系列的Auger线。

    KLL:左边代表起始空穴的电子层,中间代表填补起始空穴的电子所属的电子层,右边代表发射俄歇电子的电子层。

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    XPS谱图分析——卫星线

    X射线的卫星线:

    用来照射样品的单色x射线并非单色,常规Al/Mg Kα1,2 射线里混杂能量略高的Kα3,4,5,6 和Kβ射线,它们分别是阳极材料原子中的L2和L3能级上的6个状态不同的电子和M 能级的电子跃迁到K 层上产生的荧光X射线效应。这些射线统称XPS卫星线,所以导致XPS中,除Kα1,2所激发的主谱外,还有一些小的伴峰。

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    XPS谱图分析——多重分裂线

    当原子的价壳层有未成对的自旋电子(例如d区过渡元素、f 区镧系元素、大多数气体原子以及少数分子NO、O2等)时,光致电离所形成的内层空位将与之发生耦合,使体系出现不止一个终态,表现在XPS谱图上即为谱线分裂。

    在XPS谱图上,通常能够明显出现的是自旋-轨道偶合能级分裂谱线。这类分裂谱线主要有:p轨道的p3/2 p1/2,d轨道的 d3/2 d5/2和 f 轨道的 f5/2 f7/2,其能量分裂距离依元素不同而不同。但是并不是所有元素都有明显的自旋-轨道偶合分裂谱,而且裂分的能量间距还因化学状态而异。

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    XPS谱图——振激、振离线

    振激和振离线:在光发射中,因内层形成空位,原子中心电位发生突然变化将引起外壳电子跃迁,这时有两种可能:

    若外层电子跃迁到更高能级,则称为电子的振激(shake-up)。

    若外层电子跃过到非束缚的连续区而成为自由电子,则称为电子的振离(shake-off)。无论是振激还是振离均消耗能量,使最初的光电子动能下降。

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    XPS谱图——振激、振离线

    电子的振激、振离线的一个应用:

    • Cu、 CuO和Cu2O的结合能差距不大,鉴别困难。

    • Cu和Cu2O没有2p3/2谱线的振激峰;而CuO则有。

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    XPS谱图分析——能量损失线

    光电子能量损失谱线是由于光电子在穿过样品表面时发生非弹性碰撞,能量损失后在谱图上出现的伴峰。

    特征能量损失的大小与样品有关;能量损失峰的强度取决于:样品特性、穿过样品的电子动能。

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    XPS谱图分析——鬼线

    XPS中出现的难以解释的光电子线来源:阳极材料不纯或被污染,有部分X射线来自杂质微量元素。

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    XPS谱图分析——谱线的识别流程

    • 因C, O是经常出现的,所以首先识别C, O的光电子谱线,Auger线及属于C, O的其他类型的谱线。

    • 利用X射线光电子谱手册中的各元素的峰位表确定其他强峰,并标出其相关峰,注意有些元素的峰可能相互干扰或重叠。

    • 识别所余弱峰。在此步,一般假设这些峰是某些低含量元素的主峰。若仍有一些小峰仍不能确定,可检验一下它们是否是某些已识别元素的“鬼峰”。

    • 确认识别结论。对于p, d, f 等双峰线,其双峰间距及峰高比一般为一定值。p峰的强度比为1:2;d线为2:3;f线为3:4。

    来源:材料科学与工程

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  • eds图分析实例_EDS那些事儿

    千次阅读 2020-11-20 23:27:09
    我们通常所说的EDS全称为能量色散X射线谱仪,简称谱仪,可同时记录所有X射线谱,用以测量X射线强度与X射线能量的函数关系。是一种不损坏试样的快速微区成分分析方法。通过测量材料被激发的特征X射线能量进行元素的...

    什么是EDS?

    我们通常所说的EDS全称为能量色散X射线谱仪,简称能谱仪,可同时记录所有X射线谱,用以测量X射线强度与X射线能量的函数关系。是一种不损坏试样的快速微区成分分析方法。通过测量材料被激发的特征X射线能量进行元素的定性分析,测量特征X射线强度进行定量分析。20世纪70年代初EDS开始商品化推广,现在基本是SEM的标配设备。

    特征X射线

    定义:原子内壳层电子被电离后,由外层电子向内壳层电子跃迁时产生的具有特征能量的电磁辐射光子。

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    当高速运动的电子束轰击样品表面时,电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞,约1%的入射电子能量从样品中激发出反应试样信息的各种信号:二次电子、特征X射线、连续X射线、俄歇电子、背散射电子等。

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    EDS的结构及工作原理

    特征X射线之所以特别,是因为不同元素所释放出的X射线能量是不相同的,就如同人的指纹,具有唯一性。利用特征X射线能量不同而进行的元素分析称为能量色散法。其结构原理图如下:

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    试样被激发出的特征X射线,通过窗直接照射到Si(Li)半导体探测器上,使Si原子电离并产生大量电子-空穴对,其数量与X射线能量成正比,即:

    N = E / ε,其中,ε为产生一个电子-空穴对产生的能量(3.8eV)。例如:FeKα能量为6.403keV,可产生1685个电子空穴对。

    通过对Si(Li)探测器加偏压(一般为-500~-1000 V),可分离收集电子空穴对,通过前置放大器将其转换成电流脉冲,再由主放大器转换成电压脉冲,然后送到多道脉冲高度分析器。输出的脉冲高度由N决定,形成EDS图谱的横坐标:能量。根据不同强度范围记录的特征X射线的数目即可确定不同元素X射线的强度,形成EDS图谱的纵坐标:强度。

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    EDS分析元素的范围

    能谱仪可分析的元素受窗口材料类型的影响,传统铍窗口由于吸收超轻元素的X射线,只能分析钠(Na)以后的元素,有机膜超薄窗口可分析(Be)-铀(U)之间的所有元素。

    可靠度

    有些人总是觉得EDS是半定量分析,结果偏差会较大。其实不然,实际EDS是微区成分分析最方便快速、准确可靠的分析方法,且数据的稳定性和重现性较好,其精度仅次于WDS,可达到2-10%,中位原子序数无重叠峰主元素定量误差在2-3%,探测限为0.1-0.5%。通常随着元素含量降低,可靠度下降。测量深度在纳米-微米级。

    硅漂移探测器(SDD)、大立体角探测器、以及各种软件处理的进步等也使得EDS的测量误差进一步降低。

    样品要求

    能谱仪对样品表面没有特殊要求,需干燥固体及载物台可以摆放,无磁性、放射性和腐蚀性。若导电性较差,可喷金或喷碳处理。


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  • 主成分分析pca解读,主成分分析散点解读,主成分分析(PCA)原理详解1. 相关背景在许多领域的研究与应用中,往往需要对反映事物的多个变量进行大量的观测,收集大量数据以便进行分析寻找规律。多变量大样本无疑会为...
  • 本系列主要讲解如何利用lumerical公司的FDTD软件仿真拓扑光子绝缘体的能带结构。主要包括以下几方面的内容: 1)前言 2)光子晶体结构分析 3)能带结构仿真与软件设置 4)边缘态仿真与软件设置 5)抗散射仿真与...
  • 一、功能结构图 1定义 功能结构图就是按照功能的从属关系画成的图表,在该图表中的每一个框都称为一个功能模块。功能模块可以根据具体情况分得大一点或小一点,分解得最小功能模块可以是一个程序中的每个处理过程...
  • 因子分析碎石

    千次阅读 2020-12-20 14:57:08
    实证分析图特征值的碎石 因子提取效果分析表 表示的是因子分析初始解 也是所有变量共同方差数据 共同方差代表了所有公因子对原始变量的总方差所作②输出:"未旋转的因子解"极为主成分分析结果。碎石有助于我们...
  • LabVIEW图像灰度分析与变换(基础篇—4)

    万次阅读 热门讨论 2021-05-09 23:05:04
    图像分析是将图像的像素灰度统计和测量技术结合,使机器可以理解图像内容,并提取特征信息以实现智能检测目的的学科。图像分析更侧重于对图像内容的分析、解释和识别。
  • 通过使用软件体系结构,可以有效地分析用户需求,方便系统的修改,以及减小程序构造风险。 随着软件规模不断地增大和复杂程度日益增高,系统框架架构的设计变得越来越关键。软件框架设计的核心问题是能否复用已经...
  • 模块结构图初涉

    万次阅读 多人点赞 2019-12-07 11:08:05
    模块结构图是用于描述系统模块结构的图形工具,不仅描述了系统的子系统结构与分层的模块结构,还清楚地表示了每个模块的功能 模块:模块是可以组合,分解和更换的单元,是组成系统,易于处理的基本单位 调用:在...
  • 结构分析方法 结构分析是一种半形式化的建模技术,即抽取系统的本质要素,描述数据和行为的模型。注意:系统模型不是系统的代替表示,而是摈弃细节后的系统的抽象。 其要完成的主要目标:描述客户的需要;建立...
  • 软件工程——数据流图转换成软件结构图

    千次阅读 多人点赞 2022-03-24 22:02:45
    目录 1.学生选课 2.求解系统 1.学生选课 数据流图 软件结构图 2.求解系统 数据流图 软件结构图
  • 软件结构图(类似于公司组织架构的一种图,只需要描述成软件各个功能和子功能即可) 前言 学习软件工程时,分不清楚各个图的作用,特此做笔记(全是从网上复制粘贴的,省的以后忘记了又要上网挨个查了) 更详细的...
  • 数据分析系统的流程及架构

    万次阅读 2019-08-19 10:27:03
    1、大数据平台网站日志分析系统,项目技术架构: 2、大数据平台网站日志分析系统,流程解析,整体流程如下: ETL即Hive查询的sql; 但是,由于本案例的前提是处理海量数据,因而,流程中各环节所使用的技术则...
  • 数据结构——的概述

    万次阅读 多人点赞 2019-05-15 11:43:25
    基本术语 G=(V,E)G=(V,E)G=(V,E)由顶点(vertex)的集V和边(edge)的集E组成。 边:每一条边就是一副点对(v,w),有时也称为弧 有向:边是有方向的
  • R统计绘图-VPA(方差分解分析)

    千次阅读 2021-12-01 01:37:23
    方差分解分析(Variance Partitioning Analysis)可用于确定指定环境因子对微生物(原生生物/植物/动物等等)群落结构变化的解释比例。要计算指定环境因子与群落结构的...
  • 最近写一篇技术方案书,发现文档结构图不显示,具体如图所示: 由上述图片可说明以下几个问题 1、由自动生成的目录,可知并非未对文档标题进行分级 2、文档结构图窗口是显示的,但是窗口中的内容不显示 考虑到...

空空如也

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能带结构图如何分析