一、前言
经过了前三次pta作业的练习，对pta作业也有了一定的了解，大作业4是与前三次作业相关联的，5、6次作业则是对家居强电电路的模拟，对于我来说还是存在着不小的难度，在进行家居强电电路模拟的过程中，我遇到了一些困难。比如，在布置电路结构时，需要考虑每个电器的功率和电压需求，以及安全配电的要求。此外，在连接电路时，需要确保每根电线连接正确，避免出现短路或其他安全问题。通过这个过程，我进一步提高了自己的电路设计能力和解决问题的能力。
二、设计与分析
（1）第四次作业
7-4 答题判题程序-4
分数 87
作者 蔡轲
单位 南昌航空大学
设计实现答题程序，模拟一个小型的测试，要求输入题目信息、试卷信息、答题信息、学生信息、删除题目信息，根据输入题目信息中的标准答案判断答题的结果。本题在答题判题程序-3基础上新增的内容统一附加在输出格式说明之后，用粗体标明。
输入格式:
程序输入信息分五种，信息可能会打乱顺序混合输入。
1、题目信息
题目信息为独行输入，一行为一道题，多道题可分多行输入。
格式："#N:"+题目编号+" "+"#Q:"+题目内容+" "#A:"+标准答案
格式约束：
1、题目的输入顺序与题号不相关，不一定按题号顺序从小到大输入。
2、允许题目编号有缺失，例如：所有输入的题号为1、2、5，缺少其中的3号题。此种情况视为正常。
样例：#N:1 #Q:1+1= #A:2
#N:2 #Q:2+2= #A:4
2、试卷信息
试卷信息为独行输入，一行为一张试卷，多张卷可分多行输入数据。 \
格式："#T:"+试卷号+" "+题目编号+"-"+题目分值+" "+题目编号+"-"+题目分值+...
格式约束：
题目编号应与题目信息中的编号对应。
一行信息中可有多项题目编号与分值。
样例：#T:1 3-5 4-8 5-2
3、学生信息
学生信息只输入一行，一行中包括所有学生的信息，每个学生的信息包括学号和姓名，格式如下。
格式："#X:"+学号+" "+姓名+"-"+学号+" "+姓名....+"-"+学号+" "+姓名
格式约束：
答案数量可以不等于试卷信息中题目的数量，没有答案的题目计0分，多余的答案直接忽略，答案之间以英文空格分隔。
样例：
#S:1 #A:5 #A:22
1是试卷号
5是1号试卷的顺序第1题的题目答案
4、答卷信息
答卷信息按行输入，每一行为一张答卷的答案，每组答案包含某个试卷信息中的题目的解题答案，答案的顺序号与试 卷信息中的题目顺序相对应。答卷中：
格式："#S:"+试卷号+" "+学号+" "+"#A:"+试卷题目的顺序号+"-"+答案内容+...
格式约束：
答案数量可以不等于试卷信息中题目的数量，没有答案的题目计0分，多余的答案直接忽略，答案之间以英文空格分隔。
答案内容可以为空，即””。
答案内容中如果首尾有多余的空格，应去除后再进行判断。
答卷信息中仅包含试卷号、学号，而没有后续内容的，视为一张空白卷，为有效信息，不做格式错误处理。
样例：
#T:1 1-5 3-2 2-5 6-9 4-10 7-3
#S:1 20201103 #A:2-5 #A:6-4
1是试卷号
20201103是学号
2-5中的2是试卷中顺序号，5是试卷第2题的答案，即T中3-2的答案
6-4中的6是试卷中顺序号，4是试卷第6题的答案，即T中7-3的答案
注意：不要混淆顺序号与题号
5、删除题目信息
删除题目信息为独行输入，每一行为一条删除信息，多条删除信息可分多行输入。该信息用于删除一道题目信息，题目被删除之后，引用该题目的试卷依然有效，但被删除的题目将以0分计，同时在输出答案时，题目内容与答案改为一条失效提示，例如：”the question 2 invalid~0”
格式："#D:N-"+题目号
格式约束：
题目号与第一项”题目信息”中的题号相对应，不是试卷中的题目顺序号。
本题暂不考虑删除的题号不存在的情况。
样例：
/#N:1 #Q:1+1= #A:2
/#N:2 #Q:2+2= #A:4
/#T:1 1-5 2-8
/#X:20201103 Tom-20201104 Jack
/#S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-4
/#D:N-2
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=5false
the question 2 invalid~0
20201103 Tom: 0 0~0
答题信息以一行"end"标记结束，"end"之后的信息忽略。
输出格式:
1、试卷总分警示
该部分仅当一张试卷的总分分值不等于100分时作提示之用，试卷依然属于正常试卷，可用于后面的答题。如果总分等于100 分，该部分忽略，不输出。
格式："alert: full score of test paper"+试卷号+" is not 100 points"
约束：有多张试卷时，按输入信息的先后顺序输出警示。
样例：alert: full score of test paper2 is not 100 points
2、答卷信息
一行为一道题的答题信息，根据试卷的题目的数量输出多行数据。
格式：题目内容+""+答案++""+判题结果（true/false）
约束：如果输入的答案信息少于试卷的题目数量，每一个缺失答案的题目都要输出"answer is null" 。
样例：
answer is null
3+2=~5~true
4+6=~22~false.
answer is null
3、判分信息
判分信息为一行数据，是一条答题记录所对应试卷的每道小题的计分以及总分，计分输出的先后顺序与题目题号相对应。
格式：学号+" "+姓名+": "+题目得分+" "+....+题目得分+"~"+总分
格式约束：
1、没有输入答案的题目、被删除的题目、答案错误的题目计0分
2、判题信息的顺序与输入答题信息中的顺序相同
样例：20201103 Tom: 0 0~0
根据输入的答卷的数量以上2、3项答卷信息与判分信息将重复输出。
4、被删除的题目提示信息
当某题目被试卷引用，同时被删除时，答案中输出提示信息。样例见第5种输入信息“删除题目信息”。
5、题目引用错误提示信息
试卷错误地引用了一道不存在题号的试题，在输出学生答案时，提示”non-existent question~”加答案。例如：
输入：
/#N:1 #Q:1+1= #A:2
/#T:1 3-8
/#X:20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www
/#S:1 20201103 #A:1-4
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
non-existent question~0
20201103 Tom: 0~0
如果答案输出时，一道题目同时出现答案不存在、引用错误题号、题目被删除，只提示一种信息，答案不存在的优先级最高，例如：
输入：
/#N:1 #Q:1+1= #A:2
/#T:1 3-8
/#X:20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www
/#S:1 20201103
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
answer is null
20201103 Tom: 0~0
6、格式错误提示信息
输入信息只要不符合格式要求，均输出”wrong format:”+信息内容。
例如：wrong format:2 #Q:2+2= #4
7、试卷号引用错误提示输出
如果答卷信息中试卷的编号找不到，则输出”the test paper number does not exist”，答卷中的答案不用输出，参见样例8。
8、学号引用错误提示信息
如果答卷中的学号信息不在学生列表中，答案照常输出，判分时提示错误。参见样例9。
本次作业新增内容：
1、输入选择题题目信息
题目信息为独行输入，一行为一道题，多道题可分多行输入。
格式："#Z:"+题目编号+" "+"#Q:"+题目内容+" "#A:"+标准答案
格式基本的约束与一般的题目输入信息一致。
新增约束：标准答案中如果包含多个正确答案（多选题），正确答案之间用英文空格分隔。
例如：
/#Z:2 #Q:宋代书法有苏黄米蔡四家，分别是： #A:苏轼 黄庭坚 米芾 蔡襄
多选题输出：
输出格式与一般答卷题目的输出一致，判断结果除了true、false，增加一项”partially correct”表示部分正确。
多选题给分方式：
答案包含所有正确答案且不含错误答案给满分；包含一个错误答案或完全没有答案给0分；包含部分正确答案且不含错误答案给一半分，如果一半分值为小数，按截尾规则只保留整数部分。
例如：
N:1 #Q:1+1= #A:2
Z:2 #Q:党十八大报告提出要加强()建设。A 政务诚信 B 商务诚信 C社会诚信 D司法公信 #A:A B C D
T:1 1-5 2-9
X:20201103 Tom
S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-A C
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=5false
党十八大报告提出要加强()建设。A 政务诚信 B 商务诚信 C社会诚信 D司法公信~A C~partially correct
20201103 Tom: 0 4~4
2、输入填空题题目信息
题目信息为独行输入，一行为一道题，多道题可分多行输入。
格式："#K:"+题目编号+" "+"#Q:"+题目内容+" "#A:"+标准答案
格式基本的约束与一般的题目输入信息一致。
例如：#K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
填空题输出：
输出格式与一般答卷题目的输出一致，判断结果除了true、false，增加一项”partially correct”表示部分正确。
填空题给分方式：
答案与标准答案内容完全匹配给满分，包含一个错误字符或完全没有答案给0分，包含部分正确答案且不含错误字符给一半分，如果一半分值为小数，按截尾规则只保留整数部分。
例如：
N:1 #Q:1+1= #A:2
K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
T:1 1-5 2-10
X:20201103 Tom
S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-瑶琴
-end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=5false
古琴在古代被称为：瑶琴partially correct
20201103 Tom: 0 5~5
3、输出顺序变化
只要是正确格式的信息，可以以任意的先后顺序输入各类不同的信息。比如试卷可以出现在题目之前，删除题目的信息可以出现在题目之前等。
例如：
T:1 1-5 2-10
N:1 #Q:1+1= #A:2
K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
X:20201103 Tom
S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-古筝
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=5false
古琴在古代被称为：古筝false
20201103 Tom: 0 0~0
4、多张试卷信息
本题考虑多个同学有多张不同试卷的答卷的情况。输出顺序优先级为学号、试卷号，按从小到大的顺序先按学号排序，再按试卷号。
例如：
T:1 1-5 2-10
T:2 1-8 2-21
N:1 #Q:1+1= #A:2
S:2 20201103 #A:1-2 #A:2-古筝
S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-瑶琴或七弦琴
S:1 20201104 #A:1-2 #A:2-瑟
S:2 20201104 #A:1-5 #A:2-七弦琴
X:20201103 Tom-20201104 Jack
K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
alert: full score of test paper2 is not 100 points
1+1=5false
古琴在古代被称为：瑶琴或七弦琴true
20201103 Tom: 0 10~10
1+1=2true
古琴在古代被称为：古筝false
20201103 Tom: 8 0~8
1+1=2true
古琴在古代被称为：瑟false
20201104 Jack: 5 0~5
1+1=5false
古琴在古代被称为：七弦琴partially correct
20201104 Jack: 0 10~10
主要代码
public class Main{
public static void main(String[]args){
Scanner in= new Scanner(System.in);
String s,quess="",an="",shijuandean="",xuehao="",lkjop="",xuename="";
int i,id=0,mi=0,ni=0,bi=0,vi=0,shijuanti=0,mmm=0,pv=0,lll=0;
int shijuanid=0;
int textid=0;
String ads[]=new String[20];
ArrayList <Textmation>arrayList2=new ArrayList<>();
ArrayList <TextQuestion>arrayList3=new ArrayList<>();
ArrayList <Textshijuan>arrayList1=new ArrayList<>();
ArrayList <Student>arrayList4=new ArrayList<>();
ArrayList <Delet>arrayList5=new ArrayList<>();
ArrayList <Xuanze>arrayList6=new ArrayList<>();
ArrayList <Tian>arrayList7=new ArrayList<>();
while(true)
{
s = in.nextLine();
if("end".equals(s)) {
break;
}
if(s.startsWith("#N:"))
{
Pattern pattern = Pattern.compile("#N:(\\d*)\\s*#Q:\\s*(.*)\\s#A:(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
if(matcher.find()){
id=Integer.valueOf(matcher.group(1));
quess=String.valueOf(matcher.group(2));
an=String.valueOf(matcher.group(3));
}
else
System.out.printf("wrong format:%s\n",s);
arrayList3.add(new TextQuestion(id,quess,an));
mi++;
}
else if(s.startsWith("#T:"))
{
String[] parts = s.split(" ");
Pattern pattern = Pattern.compile("#T:\\s*(\\d*)\\s*");
Matcher matcher = pattern.matcher(parts[0]);
ArrayList<Scsbic> questionScores=new ArrayList<>();
if(matcher.find()){
textid = Integer.valueOf(matcher.group(1));
vi++;
}
int total=0;
for (i=1;i<parts.length;i++)
{
String[] sub=parts[i].split("-");
int cid = Integer.parseInt(sub[0]);
int csore = Integer.parseInt(sub[1]);
questionScores.add(new Scsbic(cid,csore));
total=total+csore;
ni++;
}
if(total!=100)
{
ads[textid]="alert: full score of test paper" + textid + " is not 100 points";
}
arrayList2.add(new Textmation(textid,questionScores));
}
else if(s.startsWith("#S:"))
{
ArrayList<Jisudi> answers = new ArrayList<>();
String hhii="";
shijuandean="";
String[] parts = s.split("#");
hhii=parts[1].trim();
Pattern pattern = Pattern.compile("S:\\s*(\\d+)\\s*(.*)\\s*");
Matcher matcher = pattern.matcher(hhii);
if(matcher.find()){
shijuanid = Integer.valueOf(matcher.group(1));
xuehao = String.valueOf(matcher.group(2));
}
for (i=2;i<parts.length;i++)
{
shijuandean="";
hhii=parts[i].trim();
pattern = Pattern.compile("A:\\s*(\\d)-(.*)");
matcher = pattern.matcher(hhii);
if(matcher.find()){
shijuanti = Integer.valueOf(matcher.group(1));
shijuandean = String.valueOf(matcher.group(2));
}
//System.out.println(shijuandean);
answers.add(new Jisudi(shijuanti,shijuandean));
}
arrayList1.add(new Textshijuan(shijuanid,xuehao,answers));
bi++;
}
else if(s.startsWith("#X:")) {
String xuehao1 = "",xuename1 = "";
lkjop=s.substring(3);
String[] parts = lkjop.split("-");
for(i=0;i<parts.length;i++)
{
Pattern pattern = Pattern.compile("(.*)\\s(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(parts[i]);
if(matcher.find()){
xuehao1 = String.valueOf(matcher.group(1));
xuename1 = String.valueOf(matcher.group(2));
}
arrayList4.add(new Student(xuehao1,xuename1));
}
}
else if (s.startsWith("#D")) {
int themu=0;
Pattern pattern = Pattern.compile("#D:N\\s*-(\\d+)\\s*");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
if(matcher.find()){
themu = Integer.valueOf(matcher.group(1));
}
arrayList5.add(new Delet(themu));
mmm++;
}
else if (s.startsWith("#Z:")) {
Pattern pattern = Pattern.compile("#Z:(\\d+)\\s*#Q:\\s*(.*)\\s#A:(.*)\\s*");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
if(matcher.find())
{
id=Integer.valueOf(matcher.group(1));
quess=String.valueOf(matcher.group(2));
an=String.valueOf(matcher.group(3));
}
else
System.out.printf("wrong format:%s\n",s);
arrayList6.add(new Xuanze(id,quess,an));
}
else if (s.startsWith("#K:")) {
Pattern pattern = Pattern.compile("#K:(\\d+)\\s*#Q:\\s*(.*)\\s#A:(.*)\\s*");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
if(matcher.find())
{
id=Integer.valueOf(matcher.group(1));
quess=String.valueOf(matcher.group(2));
an=String.valueOf(matcher.group(3));
}
else
System.out.printf("wrong format:%s\n",s);
arrayList7.add(new Tian(id,quess,an));
}
}
Comparator<Textshijuan> numberComparator = new Comparator<Textshijuan>()
{
public int compare(Textshijuan o1,Textshijuan o2){
int a=Integer.parseInt(o1.xuehao);
int b=Integer.parseInt(o2.xuehao);
if(a>b)return 1;
else if(a==b){
if(o1.shijuanid>o2.shijuanid)
return 1;
else
return -1;
}
else return -1;
}
};
Collections.sort(arrayList1, numberComparator);
int op,ip,up,py,w=0,k,xp,flag5=0,ooo=0,ppp=0,www=0,jjj=0,uuu=0,oop1=0,oop2=0,oop3=0,oop4=0;
Delet delet1=null;
for(op=0;op<=arrayList2.size();op++){
if(ads[op]==null)continue;
System.out.println(ads[op]);
}
if(mmm!=0)
delet1=arrayList5.get(0);
for(w=0;w<arrayList1.size();w++)
{
www=0;
lll=0;
Textshijuan textshijuan=arrayList1.get(w);
if(textshijuan == null)continue;////
int oop=0;
String a="";
int sum=0;
Student student = new Student();
for(i=0;i<arrayList4.size();i++)
{
if(arrayList4.get(i) == null)continue;////
if(arrayList4.get(i).xuehao.equals(textshijuan.xuehao))
{
//System.out.println(textshijuan.xuehao);
student = arrayList4.get(i);
www=1;
break;
}
}//找学号
if(student == null)continue;////
Textmation textmation=null;
for(i=0;i<arrayList2.size();i++)
{
if(arrayList2.get(i) == null)continue;////
if(arrayList2.get(i).textid==textshijuan.shijuanid)
{
textmation = arrayList2.get(i);
break;
}
}//找试卷编号
if(textmation!=null)
{
k=0;
jjj=0;
uuu=0;
if(textmation.questionScores == null)continue;////
for(up=0;up<textmation.questionScores.size();up++)
{
lll++;
Scsbic scsbic = textmation.questionScores.get(up);
op=scsbic.cid;
py=scsbic.csore;
TextQuestion textQuestion=null;
Xuanze xuanze=null;
Tian tian=null;
flag5=0;
oop1=0;
oop2=0;
for(ip=0;ip<arrayList3.size();ip++)
{
flag5=0;
if(arrayList3.get(ip) == null)continue;////
if(arrayList3.get(ip).id==op)
{
textQuestion = arrayList3.get(ip);
flag5=1;
break;
}
}
for(ip=0;ip<arrayList6.size();ip++)
{
oop1=0;
if(arrayList6.get(ip) == null)continue;////
if(arrayList6.get(ip).id==op)
{
xuanze = arrayList6.get(ip);
oop1=1;
break;
}
}
for(ip=0;ip<arrayList7.size();ip++)
{
oop2=0;
if(arrayList7.get(ip) == null)continue;////
if(arrayList7.get(ip).id==op)
{
tian = arrayList7.get(ip);
oop2=1;
break;
}
}
Jisudi jisudi=null;
for(ppp=0;ppp<textshijuan.shijuanan.size();ppp++)
{
ooo=0;
jisudi=textshijuan.shijuanan.get(ppp);
if(jisudi.shijuanti==lll)
{
//System.out.println(jisudi.shijuanti+""+op);
ooo=1;
break;
}
}//找答卷
if(flag5!=1&&oop1!=1&&oop2!=1)
{
System.out.printf("non-existent question~0\n");
if(k<textmation.questionScores.size()&&k!=0)
{
a=a+" ";
}
a=a+"0";
k++;
continue;
}
if(lll>textshijuan.shijuanan.size())
{
System.out.printf("answer is null\n");
if(k<textmation.questionScores.size()&&k!=0)
{
a=a+" ";
}
a=a+"0";
k++;
continue;
}
//jisudi=textshijuan.shijuanan.get(lll-1);
if(k<textmation.questionScores.size()&&k!=0)
{
a=a+" ";
}
if(mmm!=0)
{
if(op==delet1.themu)
{
System.out.printf("the question %d invalid~0\n",delet1.themu);
a=a+"0";
continue;
}
}
if(oop>=textshijuan.shijuanan.size())
{
System.out.println("answer is null");
a=a+" 0";
continue;
}
// jisudi=textshijuan.shijuanan.get(k);
if(flag5==1)
{
if(textQuestion.an.equals(jisudi.shijuandean))
{
System.out.println(textQuestion.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~true");
a=a+py;
sum=sum+py;
k++;
}
else
{
System.out.println(textQuestion.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~false");
a=a+"0";
k++;
}
continue;
}
if(oop1==1)
{
if(jisudi.shijuandean.equals(""))
{
System.out.println(xuanze.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~false");
a=a+"0";
k++;
}
else{
String []parts5=jisudi.shijuandean.split(" ");
String koko="";
String jklpo="",iiui="";
for(int uiu=0;uiu<parts5.length;uiu++){
for(int ooi=0;ooi<parts5.length-1;ooi++){
jklpo=parts5[ooi].trim();
iiui=parts5[ooi+1].trim();
if(jklpo.compareTo(iiui)>0){
parts5[ooi]=iiui;
parts5[ooi+1]=jklpo;
}
}
}
String ghg="";
for(int uiu=0;uiu<parts5.length;uiu++)
{
koko=koko+parts5[uiu]+".*";
ghg=ghg+parts5[uiu];
}
String koko1="";
String []parts6=xuanze.an.split(" ");
for(int uiu=0;uiu<parts6.length;uiu++)
{
koko1=koko1+parts6[uiu].trim();
}
Pattern pattern = Pattern.compile(koko);
Matcher matcher = pattern.matcher(koko1);
if(matcher.find())
{
if(ghg.equals(koko1))
{
System.out.println(xuanze.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~true");
a=a+py;
sum=sum+py;
k++;
}
else
{
System.out.println(xuanze.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~partially correct");
a=a+(int)py/2;
sum=sum+(int)py/2;
k++;
}
}
else
{
System.out.println(xuanze.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~false");
a=a+"0";
k++;
}
}
continue;
}
if(oop2==1)
{
Pattern pattern = Pattern.compile(".*"+jisudi.shijuandean+".*");
Matcher matcher = pattern.matcher(".*"+tian.an+".*");
if(matcher.find())
{
if(tian.an.equals(jisudi.shijuandean))
{
System.out.println(tian.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~true");
a=a+py;
sum=sum+py;
k++;
}
else
{
System.out.println(tian.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~partially correct");
a=a+(int)py/2;
sum=sum+(int)py/2;
k++;
}
}
else
{
System.out.println(tian.quess+"~"+jisudi.shijuandean+"~false");
a=a+"0";
k++;
}
continue;
}
oop++;
}
if(www==1)
System.out.printf("%s %s: ",student.xuehao,student.xuename);
else{
System.out.printf("%s not found\n",textshijuan.xuehao);
break;
}
System.out.printf("%s~%d",a,sum);
if(w!=arrayList1.size()-1)
{
System.out.printf("\n");
}
}
else
{
System.out.println("The test paper number does not exist");
continue;
}
}
}
}
总结
这是一个设计实现答题程序的需求描述，包括输入和输出的格式，以及程序的具体实现要求。用户需要输入题目信息、试卷信息、答题信息、学生信息以及删除题目信息，然后根据标准答案判断答题结果，并输出相应的信息。输入内容可以包括题目信息（题号、内容、标准答案）、试卷信息（试卷号、题目分值对应关系）、学生信息（学号、姓名）、答卷信息（试卷号、学号、题目顺序号与答案内容对应关系）、删除题目信息。实现过程中，需要根据输入信息进行有效性验证和数据处理，判断学生的答题情况，并计算得分。当删除题目信息出现时，需要相应地处理题目信息。最终输出包括警告信息（如试卷总分不为100分）、每道题的得分情况（包括失效题目的提示）、每位学生的得分情况
第五次大作业
7-5 家居强电电路模拟程序-1
分数 90
作者 蔡轲
单位 南昌航空大学
智能家居是在当下家庭中越来越流行的一种配置方案，它通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能。请根据如下要去设计一个智能家居强电电路模拟系统。
1、控制设备模拟
本题模拟的控制设备包括：开关、分档调速器、连续调速器。
开关：包括0和1两种状态。
开关有两个引脚，任意一个引脚都可以是输入引脚，而另一个则是输出引脚。开关状态为0时，无论输入电位是多少，输出引脚电位为0。当开关状态为1时，输出引脚电位等于输入电位。
分档调速器
按档位调整，常见的有3档、4档、5档调速器，档位值从0档-2（3/4）档变化。本次迭代模拟4档调速器，每个档位的输出电位分别为0、0.3、0.6、0.9倍的输入电压。
连续调速器
没有固定档位，按位置比例得到档位参数，数值范围在[0.00-1.00]之间，含两位小数。输出电位为档位参数乘以输入电压。
所有调速器都有两个引脚，一个固定的输入（引脚编号为1）、一个输出引脚（引脚编号为2）。当输入电位为0时，输出引脚输出的电位固定为0，不受各类开关调节的影响。
所有控制设备的初始状态/档位为0。
控制设备的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
2、受控设备模拟
本题模拟的受控设备包括：灯、风扇。两种设备都有两根引脚，通过两根引脚电压的电压差驱动设备工作。
灯有两种工作状态：亮、灭。在亮的状态下，有的灯会因引脚电位差的不同亮度会有区别。
风扇在接电后有两种工作状态：停止、转动。风扇的转速会因引脚的电位差的不同而有区别。
本次迭代模拟两种灯具。
白炽灯：
亮度在0~200lux（流明）之间。
电位差为0-9V时亮度为0,其他电位差按比例，电位差10V对应50ux，220V对应200lux，其他电位差与对应亮度值成正比。白炽灯超过220V。
日光灯：
亮度为180lux。
只有两种状态，电位差为0时，亮度为0，电位差不为0，亮度为180。
本次迭代模拟一种吊扇。
工作电压区间为80V-150V，对应转速区间为80-360转/分钟。80V对应转速为80转/分钟，150V对应转速为360转/分钟，超过150V转速为360转/分钟（本次迭代暂不考虑电压超标的异常情况）。其他电压值与转速成正比，输入输出电位差小于80V时转速为0。
输入信息：
1、设备信息
分别用设备标识符K、F、L、B、R、D分别表示开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇。
设备标识用标识符+编号表示，如K1、F3、L2等。
引脚格式：设备标识-引脚编号，例如：K1-1标识编号为1的开关的输入引脚。
三种控制开关的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
受控设备的两个引脚编号分别为1、2。
约束条件：
不同设备的编号可以相同。
同种设备的编号可以不连续。
设备信息不单独输入，包含在连接信息中。
2、连接信息
一条连接信息占一行，用[]表示一组连接在一起的设备引脚，引脚与引脚之间用英文空格" "分隔。
格式："["+引脚号+" "+...+" "+引脚号+"]"
例如：[K1-1 K3-2 D5-1]表示K1的输入引脚，K3的输出引脚，D5的1号引脚连接在一起。
约束条件：
本次迭代不考虑两个输出引脚短接的情况
考虑调速器输出串联到其他控制设备（开关）的情况
不考虑调速器串联到其他调速器的情况。
不考虑各类控制设备的并联接入或反馈接入。例如，K1的输出接到L2的输入，L2的输出再接其他设备属于串联接线。K1的输出接到L2的输出，同时K1的输入接到L2的输入，这种情况属于并联。K1的输出接到L2的输入，K1的输入接到L2的输出，属于反馈接线。
3、控制设备调节信息
开关调节信息格式：
+设备标识K+设备编号，例如：#K2，代表切换K2开关的状态。
分档调速器的调节信息格式：
+设备标识F+设备编号+"+" 代表加一档，例如：#F3+，代表F3输出加一档。
+设备标识F+设备编号+"-" 代表减一档，例如：#F1-，代表F1输出减一档。
连续调速器的调节信息格式：
+设备标识L+设备编号+":" +数值 代表将连续调速器的档位设置到对应数值，例如：#L3:0.6，代表L3输出档位参数0.6。
4、电源接地标识：VCC，电压220V，GND，电压0V。没有接线的引脚默认接地，电压为0V。
输入信息以end为结束标志，忽略end之后的输入信息。
输出信息：
按开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇的顺序依次输出所有设备的状态或参数。每个设备一行。同类设备按编号顺序从小到大输出。
输出格式：@设备标识+设备编号+":" +设备参数值（控制开关的档位或状态、灯的亮度、风扇的转速，只输出值，不输出单位）
连续调速器的档位信息保留两位小数，即使小数为0，依然显示两位小数.00。
开关状态为0（打开）时显示turned on，状态为1（合上）时显示closed
如：
@K1:turned on
@B1:190
@L1:0.60
本题不考虑输入电压或电压差超过220V的情况。
本题只考虑串联的形式，所以所有测试用例的所有连接信息都只包含两个引脚
本题电路中除了开关可能出现多个，其他电路设备均只出现一次。
电源VCC一定是第一个连接的第一项，接地GND一定是最后一个连接的后一项。
家居电路模拟系列所有题目的默认规则：
1、当计算电压值等数值的过程中，最终结果出现小数时，用截尾规则去掉小数部分，只保留整数部分。为避免精度的误差，所有有可能出现小数的数值用double类型保存并计算，不要作下转型数据类型转换，例如电压、转速、亮度等，只有在最后输出时再把计算结果按截尾规则，舍弃尾数，保留整数输出。
2、所有连接信息按电路从电源到接地的顺序依次输入，不会出现错位的情况。
3、连接信息如果只包含两个引脚，靠电源端的引脚在前，靠接地端的在后。
4、对于调速器，其输入端只会直连VCC，不会接其他设备。整个电路中最多只有一个调速器，且连接在电源上。
家居电路模拟系列1-4题目后续迭代设计：
1、电路结构变化：
迭代1：只有一条线路，所有元件串联
迭代2：线路中包含一个并联电路
迭代3：线路中包含多个串联起来的并联电路
迭代4：并联电路之间可能出现包含关系
电路结构变化示意图见图1。
2、输入信息的变化
串联线路信息：用于记录一段串联电路的元件与连接信息。
例如： #T1:[IN K1-1] [K1-2 D2-1] [D2-2 OUT]
#T1:[IN K1-1] [K1-2 M1-IN][M1-OUT D2-1] [D2-2 GND]
并联线路信息：用于记录一段并联电路所包含的所有串联电路信息。
例如：#M1:[T1 T2 T3]
以上格式仅做参考，格式细节可能会调整，以具体发布的为准。
3、计算方式的变化
迭代1只包含1个受控元件，不用计算电流，之后的电路计算要包含电流、电阻等电路参数。
4、电路元件的变化
每次迭代会增加1-2个新的电路元件。
图1：电路结构示意图
设计建议：
1、电路设备类：描述所有电路设备的公共特征。
2、受控设备类、控制设备类：对应受控、控制设备
3、串联电路类：一条由多个电路设备构成的串联电路，也看成是一个独立的电路设备
其他类以及类的属性、方法自行设计。
图2：建议设计类图
主要代码
public class Main{
public static void main(String []args){
Scanner in=new Scanner(System.in);
String s="",pop="",zong="";
int i;
ArrayList<String> connection=new ArrayList<>();
ArrayList<String> chw=new ArrayList<>();
while(true)
{
s=in.nextLine().trim();
if("end".equals(s))
break;
if(s.startsWith("["))
{
pop = s.substring(1,s.length()-1);
// System.out.println(pop);
zong="";
String[] parts = pop.split(" ");
for(i=0;i<parts.length;i++){
//System.out.println(parts[i]);
zong=zong+parts[i];
if(i<parts.length-1)
zong=zong+" ";
}
//System.out.println(zong);
connection.add(zong);
}
else if(s.startsWith("#K"))
{
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)\\s*");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
pop=String.valueOf(matcher.group(1));
}
chw.add(pop);
}
else if(s.startsWith("#F"))
{
//F([1-9])([+-])
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
pop=String.valueOf(matcher.group(1));
}
chw.add(pop);
}
else if(s.startsWith("#L"))
{
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
pop=String.valueOf(matcher.group(1));
}
chw.add(pop);
}
}
double shuchuv = 220;
int kllk=0,mmm=0;
String z1="";
Map<String,Electric> map1 = new HashMap<>();
for(mmm=0;mmm<connection.size();mmm++){
z1=connection.get(mmm);
//System.out.println(z1);
String[] parts4 = z1.split(" ");
String []plants = new String[parts4.length];
for(i=0;i<parts4.length;i++){
plants[i]=parts4[i];
}
kllk=i-1;
if(plants[0].equals("VCC")){
for(i=1;i<plants.length;i++){
String[] pinyin = plants[i].split("-");
String dkey = pinyin[0].trim();
if(pinyin[pinyin.length-1]==null)continue;
else{
if(pinyin[pinyin.length-1].equals("1")){
map1=complain(dkey,plants[i],map1);
//System.out.println(dkey);
}
}
}
}
else if(plants[kllk].equals("GND")){
for(i=0;i<kllk;i++){
String[] pinyin = plants[i].split("-");
String dkey = pinyin[0].trim();
if(pinyin[pinyin.length-1]==null)continue;
else{
if(pinyin[pinyin.length-1].equals("1")){
map1=complain(dkey,plants[i],map1);
//System.out.println(dkey);
}
}
}
}
else{
for(i=0;i<plants.length;i++){
String[] pinyin = plants[i].split("-");
String dkey = pinyin[0].trim();
if(pinyin[pinyin.length-1]==null)continue;
else{
if(pinyin[pinyin.length-1].equals("1")){
map1=complain(dkey,plants[i],map1);
//System.out.println(dkey);
}
}
}
}
}
int flag=0;
int flag1=0;
int flag2=0;
int lll=0;
double rui=220;
int mpm=0;
for (i=0;i<chw.size();i++){
String sid=chw.get(i);
if(sid.startsWith("K")){
String diu = sid.substring(0,2);
Electric electric = map1.get(diu);
lll++;
if(electric!=null){
if (electric.ofopen.startsWith("t")){
electric.ofopen="closed";
electric.reshuV(rui);
}
else{
electric.ofopen="turned on";
electric.reshuV(rui);
}
}
else
continue;
}
else if(sid.startsWith("F")){
String diu = sid.substring(0, 2);
String vs = sid.substring(2);
Electric electric = map1.get(diu);
if (electric != null) {
electric.regulate(vs);
flag2++;
if(vs.equals("+")){
flag++;
if(flag>=3){
flag=3;
}
}
if(vs.equals("-")){
flag--;
if(flag<=0){
flag=0;
}
}
}
else continue;
}
else if(sid.startsWith("L")){
String diu = sid.substring(0, 2);
String vs = sid.substring(3);
Electric electric = map1.get(diu);
if (electric != null) {
electric.regulate(vs);
electric.reshuV(rui);
rui = electric.shuV;
}
else continue;
}
}
if(flag!=0){
rui=0.3*flag*rui;
}
if(flag==0&&flag2!=0){
rui=0;
}
// if(mpm==lll){
// rui=0;
// }
Map<String, Electric> map3=map1;
mpm=0;
int bv=0;
for(Map.Entry<String, Electric> entry : map3.entrySet()){
String parts8 = entry.getKey();
s=parts8;
if (s.startsWith("K")) {
bv++;
Electric elc1 = map1.get(parts8);
if(elc1.ofopen.startsWith("t"))
mpm++;
}
}
if(mpm==bv&&mpm!=0)
rui=0;
for(Map.Entry<String, Electric> entry : map3.entrySet()){
String parts8 = entry.getKey();
s=parts8;
if (s.startsWith("K")) {
Electric elc1 = map1.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
rui = elc1.shuV;
// System.out.println(elc1.shuV);
}
else if (s.startsWith("B")) {
Electric elc1 = map1.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
//System.out.println(elc1.shuV);
}
else if (s.startsWith("R")) {
Electric elc1 = map1.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
}
else if (s.startsWith("D")) {
Electric elc1 = map1.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
//System.out.println(elc1.shuV);
}
}
ArrayList<Electric> arraylist6=new ArrayList<>();
for(Map.Entry<String, Electric> pose : map1.entrySet())
{
arraylist6.add(pose.getValue());
}
Comparator<Electric> numberComparator = new Comparator<Electric>()
{
public int compare(Electric o1,Electric o2){
int a=o1.fanhui();
int b=o2.fanhui();
int c=Integer.parseInt(o1.id);
int d=Integer.parseInt(o2.id);
if(a>b) return -1;
else if(a==b){
if(c>d)
return 1;
else
return -1;
}
else
return 1;
}
};
Collections.sort(arraylist6,numberComparator);
for(Electric suixcs:arraylist6){
suixcs.display();
}
}
public static Map<String, Electric> complain(String dkey,String s,Map<String,Electric> map1){
String jkj=String.valueOf(s.charAt(1));
if (s.startsWith("K")) {
Electric tric = new Kaiguan(jkj);
map1.put(dkey,tric);
}
else if(s.startsWith("F")) {
Electric tric = new Fendang(jkj);
map1.put(dkey, tric);
} else if (s.startsWith("L")) {
Electric tric = new Lianxu(jkj);
map1.put(dkey, tric);
}
else if (s.startsWith("B")) {
Electric tric = new Baichi(jkj);
map1.put(dkey, tric);
} else if (s.startsWith("R")) {
Electric tric = new Riguang(jkj);
map1.put(dkey, tric);
} else if (s.startsWith("D")) {
Electric tric = new Diaoshan(jkj);
map1.put(dkey, tric);
}
return map1;
}
}
总结与分析
这是一个家居强电电路模拟程序的设计需求。程序需要模拟各种控制设备（开关、分档调速器、连续调速器）以及受控设备（灯、风扇）的工作状态和参数。用户需要输入设备信息、连接信息和控制设备调节信息，然后输出各设备的状态或参数。输入信息包括设备信息（标识符和引脚信息）、连接信息（设备引脚连接情况）、控制设备调节信息。其中控制设备包括开关、分档调速器和连续调速器，受控设备包括灯和风扇。设备通过电压差来工作，需要考虑不同设备之间的连接和调节情况。输出信息按设备标识和编号依次输出各设备的状态或参数，如开关状态、灯的亮度、风扇的转速等。连续调速器的档位信息保留两位小数。所有输出结果按照特定格式输出。迭代设计规则包括电路结构变化、输入信息的变化、计算方式的变化和电路元件的变化，以逐步增加难度和复杂度。这是一个涉及家居强电电路模拟的综合模拟程序设计需求，涉及多种设备、连接结构和调节情况，需要综合考虑不同设备之间的顺序和参数传递关系。
第六次pta作业
7-6 家居强电电路模拟程序-2
分数 74
作者 蔡轲
单位 南昌航空大学
智能家居是在当下家庭中越来越流行的一种配置方案，它通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能。请根据如下要去设计一个智能家居强电电路模拟系统。以下题目介绍中加粗的部分为本次迭代在“家居强电电路模拟程序-1”的基础上增加的功能要求。
1、控制设备
本题模拟的控制设备包括：开关、分档调速器、连续调速器。
开关：包括0和1两种状态。
开关有两个引脚，任意一个引脚都可以是输入引脚，而另一个则是输出引脚。开关状态为0时，无论输入电位是多少，输出引脚电位为0。当开关状态为1时，输出引脚电位等于输入电位。
分档调速器
按档位调整，常见的有3档、4档、5档调速器，档位值从0档-2（3/4）档变化。本次迭代模拟4档调速器，每个档位的输出电位分别为0、0.3、0.6、0.9倍的输入电压。
连续调速器
没有固定档位，按位置比例得到档位参数，数值范围在[0.00-1.00]之间，含两位小数。输出电位为档位参数乘以输入电压。
所有调速器都有两个引脚，一个固定的输入（引脚编号为1）、一个输出引脚（引脚编号为2）。当输入电位为0时，输出引脚输出的电位固定为0，不受各类开关调节的影响。
所有控制设备的初始状态/档位为0。
控制设备的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
所有开关的电阻为 0。
2、受控设备
本题模拟的受控设备包括：灯、风扇。两种设备都有两根引脚，通过两根引脚电压的电压差驱动设备工作。
灯有两种工作状态：亮、灭。在亮的状态下，有的灯会因引脚电位差的不同亮度会有区别。
风扇在接电后有两种工作状态：停止、转动。风扇的转速会因引脚间电位差的不同而有区别。
本次迭代模拟两种灯具。
白炽灯：
亮度在0~200lux（流明）之间。
电位差为0-9V时亮度为0,其他电位差按比例，电位差10V对应50ux，220V对应200lux，其他电位差与对应亮度值成正比。白炽灯超过220V。
日光灯：
亮度为180lux。
只有两种状态，电位差为0时，亮度为0，电位差不为0，亮度为180。
本次迭代模拟一种吊扇。
工作电压区间为80V-150V，对应转速区间为80-360转/分钟。80V对应转速为80转/分钟，150V对应转速为360转/分钟，超过150V转速为360转/分钟（本次迭代暂不考虑电压超标的异常情况）。其他电压值与转速成正比，输入输出电位差小于80V时转速为0。
本次迭代模拟一种落地扇。
工作电压区间为 [80V,150V]，对应转速区间为 80-360 转/分钟。电压在[80,100)V 区间对应转速为 80 转/分 钟，[100-120)V 区间对应转速为 160 转/分钟，[120-140)V 区间对应转速为 260 转/分钟，超过 140V 转速 为 360 转/分钟（本次迭代暂不考虑电压超标的异常情况）输入信息：
本次迭代考虑电阻：白炽灯的电阻为 10，日光灯的电阻为 5，吊扇的电阻为 20，落 地扇的电阻为 20
3、输入信息
1）输入设备信息
分别用设备标识符K、F、L、B、R、D、A分别表示开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇、落地扇。
设备标识用标识符+编号表示，如K1、F3、L2等。
引脚格式：设备标识-引脚编号，例如：K1-1标识编号为1的开关的输入引脚。
三种控制开关的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
受控设备的两个引脚编号分别为1、2。
约束条件：
不同设备的编号可以相同。
同种设备的编号可以不连续。
设备信息不单独输入，包含在连接信息中。
2）输入连接信息
一条连接信息占一行，用[]表示一组连接在一起的设备引脚，引脚与引脚之间用英文空格" "分隔。
格式："["+引脚号+" "+...+" "+引脚号+"]"
例如：[K1-1 K3-2 D5-1]表示K1的输入引脚，K3的输出引脚，D5的1号引脚连接在一起。
约束条件：
不考虑调速器串联到其他调速器的情况。
不考虑调速器串联到其他调速器的情况。
考虑各类设备的并联接入。例如，K1 的输出接到 L2 的输入，L2 的输出再接其他设备属于串联接线。K1 的输出接到 L2 的输出，同时 K1 的输入接到 L2 的输入，这种情况属于并联。
本次迭代的连接信息不单独输入，包含在线路信息中。
3）输入控制设备调节信息
开关调节信息格式：
+设备标识K+设备编号，例如：#K2，代表切换K2开关的状态。
分档调速器的调节信息格式：
+设备标识F+设备编号+"+" 代表加一档，例如：#F3+，代表F3输出加一档。
+设备标识F+设备编号+"-" 代表减一档，例如：#F1-，代表F1输出减一档。
连续调速器的调节信息格式：
+设备标识L+设备编号+":" +数值 代表将连续调速器的档位设置到对应数值，例如：#L3:0.6，代表L3输出档位参数0.6。
4）电源接地标识：
VCC，电压220V，GND，电压0V。没有接线的引脚默认接地，电压为0V。
5）输入串联电路信息
一条串联电路占一行，串联电路由按从靠电源端到接地端顺序依次输入的 n 个连接 信息组成，连接信息之间用英文空格" "分隔。
串联电路信息格式：
"#T"+电路编号+":"+连接信息+" "+连接信息+...+" "+连接信息
例如：#T1:[IN K1-1] [K1-2 D2-1] [D2-2 OUT] 一个串联电路的第一个引脚是 IN，代表起始端，靠电源。最后一个引脚是 OUT，代表结尾端， 靠接地。
约束条件：
不同的串联电路信息编号不同。
输入的最后一条电路信息必定是总电路信息，总电路信息的起始引脚是 VCC，结束引脚是 GND。
连接信息中的引脚可能是一条串联或并联电路的 IN 或者 OUT。例如：
T1:[IN K1-1] [K1-2 T2-IN] [T2-OUT OUT]
T1:[IN K1-1] [K1-2 T2-IN] [T2-OUT M2-IN] [M2-OUT OUT]
6）输入并联电路信息
一条并联电路占一行，并联电路由其包含的几条串联电路组成，串联电路标识之间用英文空格" "分隔。
格式：
"#M"+电路编号+":"+”[”+串联电路信息+" "+....+" "+串联电路信息+”]”
例如：#M1:[T1 T2 T3]
该例声明了一个并联电路，由 T1、T2、T3 三条串联电路并联而成，三条串联电路的 IN 短 接在一起构成 M1 的 IN，三条串联电路的 OUT 短接在一起构成 M1 的 OUT。
约束条件：
本次迭代不考虑并联电路中包含并联电路的情况，也不考虑多个并联电路串联的情况。
本题不考虑输入电压或电压差超过220V的情况。
输入信息以end为结束标志，忽略end之后的输入信息。
本题中的并联信息所包含的串联电路的信息都在并联信息之前输入，不考虑乱序输入的情况。
电路中的短路如果不会在电路中产生无穷大的电流烧坏电路，都是合理情况，在本题测试点的考虑范围之内。
本题不考虑一条串联电路中包含其他串联电路的情况。例如：
T3:[VCC K1-1] [K1-2 T2-IN] [T2-OUT K2-1] [K2-2 T1-IN] [T1-OUT GND]
本例中T1\T2两条串联电路实际是T3的一个部分，本题不考虑这种类型的输入，而是当将T1\T2的所有连接信息直接包含在T3中定义。
下次迭代中需要考虑这种类型的输入。
4、输出信息：
按开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇、落地扇的顺序依次输出所有设备的状态或参数。每个设备一行。同类设备按编号顺序从小到大输出。
输出格式：@设备标识+设备编号+":" +设备参数值（控制开关的档位或状态、灯的亮度、风扇的转速，只输出值，不输出单位）
连续调速器的档位信息保留两位小数，即使小数为0，依然显示两位小数.00。
开关状态为0（打开）时显示turned on，状态为1（合上）时显示closed
如：
@K1:turned on
@B1:190
@L1:0.60
5、家居电路模拟系列所有题目的默认规则：
1）当计算电压值等数值的过程中，最终结果出现小数时，用截尾规则去掉小数部分，只保留整数部分。为避免精度的误差，所有有可能出现小数的数值用double类型保存并计算，不要作下转型数据类型转换，例如电压、转速、亮度等，只有在最后输出时再把计算结果按截尾规则，舍弃尾数，保留整数输出。
2）所有连接信息按电路从电源到接地的顺序依次输入，不会出现错位的情况。电源VCC一定是第一个连接的第一项，接地GND一定是最后一个连接的后一项。
3）连接信息如果只包含两个引脚，靠电源端的引脚在前，靠接地端的在后。
4）调速器的输入端只会直连VCC，不会接其他设备。整个电路最多只有连接在电源上的一个调速器，且不包含在并联单路中。
6、家居电路模拟系列1-4题目后续迭代设计：
1）电路结构变化：
迭代1：只有一条线路，所有元件串联
迭代2：线路中包含一个并联电路
迭代3：线路中包含多个串联起来的并联电路
迭代4：并联电路之间可能出现包含关系
电路结构变化示意图见图1。
2）计算方式的变化
迭代1只包含1个受控元件，不用计算电流，之后的电路计算要包含电流、电阻等电路参数。
3）电路元件的变化
每次迭代会增加1-2个新的电路元件。
图1：电路结构示意图
设计建议：
1、电路设备类：描述所有电路设备的公共特征。
2、受控设备类、控制设备类：对应受控、控制设备
3、串联电路类：一条由多个电路设备构成的串联电路，也看成是一个独立的电路设备
4、并联电路类：继承电路设备类，也看成是一个独立的电路设备
其他类以及类的属性、方法自行设计。
图2：建议设计类图
输入格式:
请在这里写输入格式。例如：输入在一行中给出2个绝对值不超过1000的整数A和B。
输出格式:
请在这里描述输出格式。例如：对每一组输入，在一行中输出A+B的值。
主要代码
public class Main {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
Scanner in = new Scanner(System.in);
String s = "", pop = "", zong = "", chuanxu = "", bingxu = "";
int i;
ArrayList<String> connection = new ArrayList<>();
ArrayList<String> connection1 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> chw = new ArrayList<>();
while (true) {
s = in.nextLine().trim();
if ("end".equals(s))
break;
if (s.startsWith("#T"))// 将每一条路线存进去
{
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*):(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
chuanxu = String.valueOf(matcher.group(1));
pop = String.valueOf(matcher.group(2));
}
connection.add(chuanxu + ":" + pop);
} else if (s.startsWith("#M"))// 将并联的电路放进去，后面进行判断
{
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*):(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
bingxu = String.valueOf(matcher.group(1));
pop = String.valueOf(matcher.group(2));
}
connection1.add(bingxu + " " + pop);
} else if (s.startsWith("#K"))// 对开关进行储存后面进行更改
{
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
pop = String.valueOf(matcher.group(1));
}
chw.add(pop);
} else if (s.startsWith("#F")) {
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
pop = String.valueOf(matcher.group(1));
}
chw.add(pop);
} else if (s.startsWith("#L")) {
Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
while (matcher.find()) {
pop = String.valueOf(matcher.group(1));
}
chw.add(pop);
}
}
int kllk = 0, mmm = 0;
String z1 = "", zm = "";
Map<String, Map<String, Electric>> mac = new HashMap<>();
Map<String, Electric> zhu = new LinkedHashMap<>();
Map<String, Electric> map4 = new HashMap<>();
for (mmm = 0; mmm < connection.size(); mmm++) {// 将并联的与串联的电路分开储存
int vb1 = 0, vb2 = 0;
Map<String, Electric> map1 = new LinkedHashMap<>();
z1 = connection.get(mmm);
Pattern pattern = Pattern.compile("(.*):(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(z1);
while (matcher.find()) {
zm = String.valueOf(matcher.group(1));
pop = String.valueOf(matcher.group(2));
}
String[] partsl = pop.split("]");
String jk = "", jk1 = "";
for (kllk = 0; kllk < partsl.length; kllk++) {
jk1 = partsl[0].trim();
jk = partsl[kllk].trim();
// System.out.println(jk);
if (jk1.startsWith("[IN")) {
vb1 = 1;
String[] parts4 = jk.split(" ");
if (parts4[1].equals("OUT"))
break;
else {
String[] pinyin = parts4[1].split("-");
String dkey = pinyin[0].trim();
map1 = complain(dkey, parts4[1], map1);
//System.out.println(dkey+" "+parts4[1]);
}
} else if (jk1.startsWith("[VCC")) {
vb2 = 1;
String[] parts4 = jk.split(" ");
if (parts4[1].equals("GND"))
break;
else {
String[] pinyin = parts4[1].split("-");
String dkey = pinyin[0].trim();
map1 = complain(dkey, parts4[1], map1);
//System.out.println(dkey+" "+parts4[1]);
}
}
}
if (vb1 == 1)
mac.put(zm, map1);// 并联电路
if (vb2 == 1) {
zhu = map1;// 主电路
}
}
Map<String, Map<String, Electric>> maps = new HashMap<>();
for (mmm = 0; mmm < connection1.size(); mmm++) {// 判断那些事并联电路并存储
String k11 = connection1.get(mmm).substring(0, 2);
Pattern pattern = Pattern.compile("(.*)\\s\\[(.*)]");
Matcher matcher = pattern.matcher(connection1.get(mmm));
while (matcher.find()) {
pop = String.valueOf(matcher.group(2));
}
String[] partsl = pop.split(" ");
for (int yq = 0; yq < partsl.length; yq++) {
for (Map.Entry<String, Map<String, Electric>> entry1 : mac.entrySet()) {
if (entry1.getKey().equals(partsl[yq])) {
maps.put(k11 + "" + yq, entry1.getValue());
}
}
}
}
//System.out.println(maps.size());
int flag = 0;
int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int lll = 0, mmm1 = 0;
double rui = 220;
for (i = 0; i < chw.size(); i++) {
String sid = chw.get(i);
for (Entry<String, Map<String, Electric>> entry : maps.entrySet()){
if (sid.startsWith("K")) {
//System.out.println("1");
String diu = sid.substring(0, 2);
Electric electric = entry.getValue().get(diu);
if (electric != null) {
if (electric.ofopen.equals("turned on"))
electric.ofopen = "closed";
else
electric.ofopen = "turned on";
break;
}
}
else if (sid.startsWith("F")) {
String diu = sid.substring(0, 2);
String vs = sid.substring(2);
Electric electric = entry.getValue().get(diu);
if (electric != null) {
electric.regulate(vs);
flag2++;
if (vs.equals("+")) {
flag++;
if (flag >= 3) {
flag = 3;
}
}
if (vs.equals("-")) {
flag--;
if (flag <= 0) {
flag = 0;
}
}
break;
}
}
else if (sid.startsWith("L")) {
String diu = sid.substring(0, 2);
String vs = sid.substring(3);
Electric electric = entry.getValue().get(diu);
if (electric != null) {
electric.regulate(vs);
// electric.reshuV(rui);
// rui = electric.shuV;
//System.out.println("");
break;
}
}
}
for (Entry<String, Electric> entry : zhu.entrySet()) {
if (sid.startsWith("K")) {
String diu = sid.substring(0, 2);
Electric electric = zhu.get(diu);
//electric.display();
if (electric != null) {
if (electric.ofopen.equals("turned on"))
electric.ofopen = "closed";
else
electric.ofopen = "turned on";
break;
}
}
else if (sid.startsWith("F")) {
String diu = sid.substring(0, 2);
String vs = sid.substring(2);
Electric electric = zhu.get(diu);
if (electric != null) {
//System.out.println("1");
electric.regulate(vs);
flag2++;
if (vs.equals("+")) {
flag++;
if (flag >= 3) {
flag = 3;
}
}
if (vs.equals("-")) {
flag--;
if (flag <= 0) {
flag = 0;
}
}
break;
}
}
else if (sid.startsWith("L")) {
String diu = sid.substring(0, 2);
String vs = sid.substring(3);
Electric electric = zhu.get(diu);
if (electric != null) {
//System.out.println("1");
electric.regulate(vs);
// electric.reshuV(rui);
break;
}
}
}
}
double siop = rui;
double a[] = new double[maps.size()];// 算电阻
double b[] = new double[zhu.size()];
i = 0;
int hjh=0;
int iuy=0;
Map<String, Electric> osp = new HashMap<>();
for (Entry<String, Map<String, Electric>> entry : maps.entrySet()) {
flag = 0;
a[i] = 0;
for (Entry<String, Electric> entry1 : entry.getValue().entrySet()) {
if (entry1.getKey().startsWith("K")) {
if (entry1.getValue().ofopen.equals("turned on"))
flag = 1;
if(entry1.getValue().ofopen.equals("closed"))
hjh++;
}
}
if(hjh==entry.getValue().size())
a[i]=0;
if (flag == 1)
a[i] = -1;
else {
for (Entry<String, Electric> entry1 : entry.getValue().entrySet()) {
a[i] = a[i] + 1.0*entry1.getValue().resistance;
}
}
i++;
}
double lpl1=0;
double kapok=0;
for (i = 0; i < a.length; i++) {
if(a[i]==0){
lpl1=0;
break;
}
else{
if (a[i]==-1)
continue;
else {
kapok = 1.0 / a[i] + kapok;
lpl1=kapok;
}
}
}
b[0]=0;
for (Entry<String, Electric> entry : zhu.entrySet()) {
flag=0;
if (entry.getKey().startsWith("K")) {
if (entry.getValue().ofopen.equals("turned on")){
flag = 1;
}
if(flag==1){
b[0] = 0;break;
}
}
b[0] = b[0] + entry.getValue().resistance;
}
double chuanR, bingR;
chuanR = 1.0*b[0];
if (lpl1 == 0)
bingR = 0;
else
bingR = 1.0/lpl1;
double chuanV = 0, bingV = 0;
chuanV = rui * chuanR / (bingR + chuanR);
bingV = rui * bingR / (bingR + chuanR);
Map<String, Electric> maso = new HashMap<>();
for (Entry<String, Electric> entry : zhu.entrySet()) {
String parts8 = entry.getKey();
s = parts8;
if(b[0]==0&&flag==1){
siop=0;
rui=0;
chuanV=0;
bingV=0;
}
if (s.startsWith("K")) {
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
rui = elc1.shuV;
chuanV = 1.0*rui * chuanR / (bingR + chuanR);
bingV = 1.0*rui * bingR / (bingR + chuanR);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("B")) {
//System.out.println(10*chuanV/chuanR);
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(10*chuanV/chuanR);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("R")) {
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(5*chuanV/chuanR);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("D")) {
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(20*chuanV/chuanR);
maso.put(s, elc1);
// System.out.println(elc1.shuV);
}
else if (s.startsWith("A")) {
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(20*chuanV/chuanR);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("L")) {
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
//System.out.println(rui);
rui = elc1.shuV;
chuanV = rui * chuanR / (bingR + chuanR);
bingV = rui * bingR / (bingR + chuanR);
//System.out.println(chuanV+" "+bingV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("F")) {
Electric elc1 = zhu.get(parts8);
elc1.reshuV(rui);
rui=elc1.shuV;
//System.out.println(rui);
chuanV = rui * chuanR / (bingR + chuanR);
bingV = rui * bingR / (bingR + chuanR);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("M")) {
i=0;
for (Entry<String, Map<String, Electric>> entry6 : maps.entrySet()) {
if(lpl1==0){
siop=0;
for (Entry<String, Electric> entry1 : osp.entrySet()) {
parts8 = entry1.getKey();
s = parts8;
if (s.startsWith("K")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
if (elc1.ofopen.startsWith("t")) {
siop = 0;
}
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("B")) {
//System.out.println(10*siop/a[i]);
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
// System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("R")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("D")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
//System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("A")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
// System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("L")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
siop = elc1.shuV;
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("F")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
siop = elc1.shuV;
maso.put(s, elc1);
}
}
}
siop = bingV;
osp = entry6.getValue();
if(a[i]!=-1){
for (Entry<String, Electric> entry1 : osp.entrySet()) {
parts8 = entry1.getKey();
s = parts8;
if (s.startsWith("K")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
if (elc1.ofopen.startsWith("t")) {
siop = 0;
}
//System.out.println(parts8);
maso.put(s, elc1);
//System.out.println(siop);
}
else if (s.startsWith("B")) {
//System.out.println(10*siop/a[i]);
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(10*siop/a[i]);
// System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("R")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(5*siop/a[i]);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("D")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(20*siop/a[i]);
//System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("A")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(20*siop/a[i]);
// System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("L")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
siop = elc1.shuV;
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("F")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
siop = elc1.shuV;
maso.put(s, elc1);
}
}
}
else {
siop=0;
for (Entry<String, Electric> entry1 : osp.entrySet()) {
parts8 = entry1.getKey();
s = parts8;
if (s.startsWith("K")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.shuV=0;
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("B")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
// System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("R")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("D")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
//System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("A")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
//System.out.println(elc1.shuV);
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("L")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
siop = elc1.shuV;
maso.put(s, elc1);
}
else if (s.startsWith("F")) {
Electric elc1 = osp.get(parts8);
elc1.reshuV(siop);
siop = elc1.shuV;
maso.put(s, elc1);
}
}
}
i++;
}
}
}
ArrayList<Electric> arraylist6 = new ArrayList<>();
for (Map.Entry<String, Electric> pose : maso.entrySet()) {
arraylist6.add(pose.getValue());
}
Comparator<Electric> numberComparator = new Comparator<Electric>() {
public int compare(Electric o1, Electric o2) {
int a = o1.fanhui();
int b = o2.fanhui();
int c = Integer.parseInt(o1.id);
int d = Integer.parseInt(o2.id);
if (a > b)
return -1;
else if (a == b) {
if (c > d)
return 1;
else
return -1;
} else
return 1;
}
};
Collections.sort(arraylist6, numberComparator);
for (Electric suixcs : arraylist6) {
suixcs.display();
}
}
public static Map<String, Electric> complain(String dkey, String s, Map<String, Electric> map1) {
String jkj = String.valueOf(s.charAt(1));
if (s.startsWith("K")) {
Electric tric = new Kaiguan(jkj);
tric.resistance = 0;
map1.put(dkey, tric);
}
else if (s.startsWith("F")) {
Electric tric = new Fendang(jkj);
tric.resistance = 0;
map1.put(dkey, tric);
}
else if (s.startsWith("L")) {
Electric tric = new Lianxu(jkj);
tric.resistance = 0;
map1.put(dkey, tric);
}
else if (s.startsWith("B")) {
Electric tric = new Baichi(jkj);
tric.resistance = 10;
map1.put(dkey, tric);
} else if (s.startsWith("R")) {
Electric tric = new Riguang(jkj);
tric.resistance = 5;
map1.put(dkey, tric);
} else if (s.startsWith("D")) {
Electric tric = new Diaoshan(jkj);
tric.resistance = 20;
map1.put(dkey, tric);
}
else if (s.startsWith("A")) {
Electric tric = new Luodi(jkj);
tric.resistance = 20;
map1.put(dkey, tric);
}
else if (s.startsWith("M")) {
Electric tric = new Bi(jkj);
tric.resistance = 0;
map1.put(dkey,tric);
}
else if (s.startsWith("T")) {
Electric tric = new Chuan(jkj);
tric.resistance = 0;
map1.put(dkey,tric);
}
return map1;
}
}
总结
设计一个智能家居强电电路模拟系统，在此基础上增加各种控制设备和受控设备的模拟，以及与之相关的输入信息和约束条件。
控制设备：开关、分档调速器、连续调速器。通过设定不同状态或档位来控制连接的受控设备的工作状态或参数。
受控设备：灯（包括白炽灯和日光灯）、风扇（吊扇和落地扇）。不同受控设备根据输入的电压差会有不同的工作状态或参数变化，如灯的亮度、风扇的转速。
输入信息包括设备信息、连接信息、控制设备调节信息，其中设备信息和连接信息描述了不同设备之间的连接关系，控制设备调节信息用于模拟控制设备状态或输出档位的变化。
约束条件包括设备编号唯一、设备连接顺序正确、调速器不串联以及输入的各种信息格式正确。运行和模拟中，需要考虑不同设备的电阻、电压输入、工作状态切换规则等因素，以准确模拟各个设备之间的电路连接和工作状态。
踩坑心得
在输入设备连接信息时，可能会出现连接顺序错误或设备重复连接等问题，导致电路模拟结果不准确。控制设备状态的变化可能与模拟电路中受控设备的工作状态不同步，需要确保状态变化的同步性。
用户输入的信息格式错误可能导致系统无法准确解析，需要添加输入信息检验功能来避免这种问题。考虑到电路中可能存在的复杂情况，模拟结果的精度可能不足，需要优化模拟算法提高准确性。
系统对错误信息的提示不清晰可能导致用户无法及时发现问题，需要设计友好的错误提示机制。对于复杂的电路连接和控制设备调节，系统性能可能受到影响，需要针对性地优化算法和数据结构。
改进建议
加强输入信息的校验功能，确保用户输入的信息格式正确，及时提示用户并防止出现错误连接或其他问题。优化电路模拟算法，提高模拟精度和性能，考虑到电路中的各种复杂情况，确保模拟结果准确可靠。增加实时状态反馈功能，让用户可以实时查看各个设备的工作状态，方便用户监控和控制家居设备。设计完备的异常处理机制和故障诊断功能，及时发现并处理系统中的问题，提高系统的稳定性和可靠性。
总结
在本阶段的三次题目集中，通过探讨智能家居强电电路模拟系统的开发，我学到了如何设计实现一个模拟系统并考虑到系统的稳定性、用户友好性等因素。一些需要进一步学习和研究的地方包括：深入了解电路模拟算法：需要进一步学习电路模拟的算法原理，包括各种复杂电路连接的模拟方法，以提高系统的准确性和性能。学习用户界面设计原则：需要深入学习用户界面设计原则和技巧，以设计出更加直观、用户友好的界面，提升系统的易用性。强化异常处理和故障诊断能力：需要学习如何设计健壮的异常处理机制和故障诊断功能，及时发现和解决系统中的问题，提高系统的可靠性。建议增加更多实践性课程内容，让学生能够通过实际操作掌握知识，并将理论应用到实践中，加深对专业知识的理解。希望作业设计能更贴近实际工作需要，注重培养学生的问题解决能力和创新意识，激发学生的学习动力。希望能更多以小组形式展开讨论，促进学生之间的交流和合作，同时鼓励学生积极参与课后学习，提高学习效果和学习兴趣。