一.前言
这两次pta作业第一次为家居强电电路模拟程序-3，这次题型，是在家居强电电路模拟程序-2的基础上进行迭代，虽然仅仅只增加了互斥开关等，但带来的改变同上一次十分巨大，通路的判断不再仅仅局限于各个控制设备0与1，而是要判断多个控制设备的开闭，其位置乃至互斥开关的实际情况，使得并联电路和各用电器电压的判断困难。第二次为家居强电电路模拟程序-4，虽然仅仅只增加了二极管等，但同样带来的改变同上一次仍旧十分巨大。尽管这几次的作业具有极大的挑战性，但通过不断地思考、实践和反思，是我们能够逐渐掌握家居强电电路的模拟技能，为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。
二.设计与分析
（1）家居强电电路模拟程序-3
一、题目要求分析
- 控制设备
本题模拟的控制设备包括开关、分档调速器、连续调速器和互斥开关。每种设备都有其特定的功能和连接方式。
开关：具有两种状态（0和1），可以控制电流的通断。
分档调速器：按档位调整输出电压，每个档位对应不同的输出电压比例。
连续调速器：按位置比例得到档位参数，输出电压与输入电压成比例。
互斥开关：具有三个引脚，只能接通一个分支引脚，另一个分支引脚处于断开状态。 - 受控设备
受控设备包括灯、风扇和窗帘。它们根据输入电压或光照强度表现出不同的工作状态。
灯：包括白炽灯和日光灯，根据输入电压的不同，亮度有所变化。
风扇：包括吊扇和落地扇，根据输入电压的不同，转速有所变化。
窗帘：根据光照强度控制开合比例。 - 输入信息
输入信息包括设备信息、连接信息、控制设备调节信息和电源接地标识等。
设备信息：用特定的标识符和编号表示，如K1、F3等。
连接信息：用方括号表示连接在一起的设备引脚，如[K1-1 K3-2]。
控制设备调节信息：包括开关、互斥开关、分档调速器和连续调速器的调节信息。
电源接地标识：电源VCC电压为220V，接地GND电压为0V。 - 输出信息
输出信息包括所有设备的状态或参数，按特定格式输出。
二、解题思路 - 模型构建
首先，需要构建各种设备的模型，包括开关、调速器、互斥开关、灯、风扇和窗帘。每个设备都应该有一个唯一的标识符和编号，以及对应的状态或参数。
开关：可以用一个布尔变量表示其开/关状态。
调速器：可以用一个整数或浮点数表示其档位或比例。
互斥开关：可以用两个布尔变量表示其两个分支引脚的连接状态。
灯：可以用一个整数表示其亮度。
风扇：可以用一个整数表示其转速。
窗帘：可以用一个整数表示其开合比例。 - 电路连接和状态更新
根据输入的连接信息，构建电路的连接关系。每个设备都应该知道其输入和输出引脚的连接状态。当电路状态发生变化时（如开关状态切换、调速器档位调整），需要更新整个电路的状态。
串联电路：按照输入顺序连接设备，更新每个设备的输入和输出状态。
并联电路：将多个串联电路的输入端短接，输出端短接，分别更新每个串联电路的状态。 - 控制信息
开关控制：切换开关状态。
调速器控制：调整调速器的档位或比例。 - 输出结果
格式要求：按指定格式输出设备的状态或参数，包括开关状态、亮度、转速等。
三、知识点
电路基础知识：包括电压、电流、电阻的基本概念及其在电路中的作用。
智能家居系统：涉及智能家居设备的控制逻辑和状态转换。
编程逻辑：需要设计程序来模拟电路的连接和设备的状态变化。
数据结构：使用合适的数据结构（如类、对象、列表、字典等）来表示和操作电路设备及其连接关系。
四、实现方法 - 类和对象
同上次家具模拟据设计为电器类子类 - 电路连接
同上次家具模拟通过链表连接
加入hushmap 保存所有信息 - 控制
单独在主函数中设计一个方法进行切割
一个方法进行用电器与控制设备的状态改变 - 输出结果
使用hushmap与循环逐个按照顺序输出
五、总结
本题是一个复杂的编程问题，涉及电路模拟、状态管理和控制逻辑。解题的关键在于构建清晰的设备模型，正确处理电路连接和状态更新，以及解析和执行控制指令。通过使用类和对象、字典和列表等数据结构，可以有效地组织和操作电路数据。最终，按照指定的格式输出所有设备的状态或参数，完成智能家居强电电路模拟系统的设计。
（2）家居强电电路模拟程序-4
一、设备模型构建
首先，我们需要构建各种设备的模型，包括开关、调速器、互斥开关、灯、风扇和窗帘。每个设备都应该有一个唯一的标识符和编号，以及对应的状态或参数。
开关：可以用一个布尔变量表示其开/关状态。
调速器：可以用一个整数或浮点数表示其档位或比例。
互斥开关：可以用两个布尔变量表示其两个分支引脚的连接状态。
灯：可以用一个整数表示其亮度。
风扇：可以用一个整数表示其转速。
窗帘：可以用一个整数表示其开合比例。
二、电路连接和状态更新
根据输入的连接信息，构建电路的连接关系。每个设备都应该知道其输入和输出引脚的连接状态。当电路状态发生变化时（如开关状态切换、调速器档位调整），需要更新整个电路的状态。
串联电路：按照输入顺序连接设备，更新每个设备的输入和输出状态。
并联电路：将多个串联电路的输入端短接，输出端短接，分别更新每个串联电路的状态。
三、知识点
电路基础知识：理解电路的基本概念，如电压、电流、电阻、串联和并联等。
编程基础：掌握基本的编程概念，如变量、数据类型、函数、类和对象等。
数据结构：了解和使用基本的数据结构，如列表、字典、集合等，用于存储和操作电路数据。
算法设计：能够设计算法来模拟电路的连接、状态更新和控制指令执行。
输入输出处理：能够解析输入信息，并按照指定的格式输出结果。
异常处理：能够处理电路中的异常情况，如短路、过流等。
四、输出结果
根据设备的当前状态或参数，按照指定的格式输出结果。
五、新增功能实现
- 管脚电压显示：在输出每个电器的状态信息后，再依次输出该电器每个管脚的电压。
- 电流限制：电器在工作时，过大的电流会引起电器过热，从而烧坏电路。本次迭代，每个元器件都有最大电流的设置，当实时电流超过最大电流时，在该电器输出信息的最后加入提示“电流错误”。
- 短路检测：如果电路出现无穷大的电流造成短路，所有元器件信息不输出，输出提示“断路”。
- 并联电路中包含并联：本次迭代考虑并联电路中包含并联电路的情况，即构成并联电路的串联电路可以包含别的并联电路。
- 二极管：增加二极管元件，其电路特性为：正向导通，反向截止。
六、实现方法 - 类和对象
同上次家具模拟据设计为电器类子类 - 电路连接
同上次家具模拟通过链表连接
加入hushmap 保存所有信息 - 控制
单独在主函数中设计一个方法进行切割
一个方法进行用电器与控制设备的状态改变 - 输出结果
使用hushmap与循环逐个按照顺序输出
七、总结
本题是一个复杂的编程问题，涉及电路模拟、状态管理和控制逻辑。解题的关键在于构建清晰的设备模型，正确处理电路连接和状态更新，以及解析和执行控制指令。通过使用类和对象、字典和列表等数据结构，可以有效地组织和操作电路数据。最终，按照指定的格式输出所有设备的状态或参数，完成智能家居强电电路模拟系统的设计。
踩坑心得
关于这几次PTA有一个关键，就是电路的串通，互斥开关，二极管，使得电路的联通变得极其复杂，只有搞清楚电路的联通顺序才能够比较好的写出这两道题，因此对于类的设计就需要更高要求，只有各个类之间的耦合性不那么强，才能做到线路的相契合，才能使得这两道题得以完好的解决。
改进建议
仔细审题理解题目所描述的问题和需求，明确要解决的核心问题是什么。注意题目中的约束条件、输入输出要求以及可能存在的特殊情况。
分析题目确定题目所涉及的技术领域和知识点。思考可能的解决方案和算法思路。对于复杂的问题，可以将其分解为更小的子问题，逐步进行分析。选择合适的技术和工具根据题目需求和自身的技术储备，考虑技术的可行性、效率和可维护性。
编写代码按照设计的方案逐步编写代码，注意代码的规范和可读性，及时添加必要的注释。
总之，解决问题需要耐心、细心和严谨的态度，不断积累经验，提高解决问题的能力。
总结
这两次PTA虽然增加的东西不多，但每一个增加都在上一次的关键点上，每一次增加都使得代码必须改进一大部分（也是我的代码结构不行），既费时又费力，因此作为软件工程师，一个好的代码结构是必须的，除此之外，对于题目相关专业的知识也是必须的，这几次题目虽然相关电学知识并不多，但同样需要几个基础的电学公式才能够得以解决，因此我们软件工程师对于知识的储备必须不断增加，活到老学到老。
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