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题目集7~8的总结性Blog

时间：2024-06-30 23:09:34浏览次数：18  
标签：总结性 题目 引脚 电路 Blog K1 设备 输入 OUT

7-7 家居强电电路模拟程序-3 分数 70 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-2”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、互斥开关。

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（接往电源端），而另一个则是输出引脚（接网接地端）。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。

互斥开关：

互斥开关有3个引脚：1个是汇总引脚，另两个是分支引脚。

开关电路示意图如图1所示，左边是汇总引脚，编号为1；右边两个是分支引脚，右上的输出引脚为2，右下输出引脚为3。图中1、2、3引脚均可以是输入引脚，当1为输入引脚时，2、3引脚为输出引脚；1为输出引脚时，2、3引脚为输入引脚。

互斥开关只有两种状态：开关接往上面的2号引脚、接往下面的3号引脚。开关每次只能接通其中一个分支引脚，而另一个分支引脚处于断开状态。

互斥开关的默认状态为1、2引脚接通，1、3引脚断开。

图1中所示的互斥开关可以反过来接入电路，即汇总引脚接往接地端，两个分支引脚接往电源端。

image.png 

图1 互斥开关

为避免短路，互斥开关设置了限流电阻，12引脚之间默认电阻为5，13引脚之间默认电阻为10。

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。

开关、调速器的初始状态/档位为0。

调速器的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
除互斥开关外，其他控制设备的电阻为 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。

本次迭代模拟两种风扇。

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。

落地扇：

工作电压区间为 80V-150V，对应转速区间为 80-360 转/分钟；[80V,100V) 对应转速为 80 转/分钟；[100,120)V 对应转速为 160 转/分钟；[120,140)V 对应转速为 260 转/分钟；大于等于 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）。

 

本次迭代模拟一种受控窗帘：

受控窗帘的电路符号为S，其最低工作电压为50V，电压达到或超过50V，窗帘即可正常工作，不考虑室外光照强度和室内空间大小等因素，窗帘受室内灯光的光照强度控制。

当电路中所有灯光的光照强度总和在[0,50)lux范围内，窗帘全开；
在[50,100)lux范围内，窗帘打开比例为0.8；
在[100,200)lux范围内，窗帘打开比例为0.6；
在[200,300)lux范围内，窗帘打开比例为0.4；
在[300,400)lux范围内，窗帘打开比例为0.2；
在400lux及以上范围内，窗帘关闭。
当电压低于50V，窗帘不工作，默认为全开状态。
如果电路中没有灯或者灯全部关闭，光照强度为0，窗帘处于全开状态。

受控设备电阻：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，窗帘电阻为15。

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、H、S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、互斥开关、受控窗帘。

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。

开关、分档调速器、连续调速器的输入引脚编号为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。
互斥开关的引脚编号已经在互斥开关的介绍部分说明。

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]表示K1的1引脚，K3的2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。

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、互斥开关调节信息格式：

#+设备标识K+设备编号，例如：#K2，代表切换K2开关的状态。
#+设备标识H+设备编号，例如：#H2，代表切换H2互斥开关的状态。

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。 

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。
只要不因短路而造成无穷大的电流烧坏电路(如电路中的部分短接)，都是合理情况，在测试点的考虑范围之内。会造成无穷大的电流的短路本次迭代不考虑。

本次迭代考虑多个并联电路串联在一起的情况。

本题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T3的一个部分，本题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、互斥开关、受控窗帘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

互斥开关显示1、2引脚的接通状态，接通时显示closed，断开时显示turned on。

如：

@H1:turned on

受控窗帘显示窗帘打开的百分比，如：

@S1:80%

 

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。

image.png

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。


image.png

图2：建议设计类图

输入样例1:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN H1-1] [H1-2 D2-1] [D2-2 OUT]
#T2:[IN H1-1] [H1-3 D1-1] [D1-2 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T4:[IN K3-1] [K3-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#T5:[IN K1-1] [K1-2 B1-1] [B1-2 OUT]
#M2:[T4 T5]
#T3:[VCC K2-1] [K2-2 M1-IN] [M1-OUT M2-IN] [M2-OUT GND]
#K1
#K2
end

输出样例1:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:turned on
@B1:87
@B2:0
@D1:0
@D2:262
@H1:closed

输入样例2:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN D2-1] [D2-2 H1-2] [H1-1 OUT]
#T2:[IN D1-1] [D1-2 H1-3] [H1-1 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T4:[IN K3-1] [K3-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#T5:[IN K1-1] [K1-2 B1-1] [B1-2 OUT]
#M2:[T4 T5]
#T3:[VCC K2-1] [K2-2 M1-IN] [M1-OUT M2-IN] [M2-OUT GND]
#K1
#K2
end

输出样例2:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:turned on
@B1:87
@B2:0
@D1:0
@D2:262
@H1:closed

输入样例3:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN K1-1] [K1-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#T2:[IN K2-1] [K2-2 R1-1] [R1-2 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T3:[VCC K3-1] [K3-2 M1-IN] [M1-OUT S1-1] [S1-2 GND]
#K1
#K2
#K3
end

输出样例3:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:closed
@B2:71
@R1:180
@S1:40%

输入样例4:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN K2-1] [K2-2 D2-1] [D2-2 OUT]
#T2:[IN K3-1] [K3-2 D1-1] [D1-2 OUT]
#T3:[VCC K1-1] [K1-2 T1-IN] [T1-OUT T2-IN] [T2-OUT GND]
#K1
#K2
#K3
end

输出样例4:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:closed
@D1:200
@D2:200

输入样例5:

在这里给出一组输入。例如：

#T3:[VCC B2-1] [B2-2 K1-1] [K1-2 S1-1] [S1-2 H1-1] [H1-2 GND]
#K1
end

输出样例5:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@B2:95
@H1:closed
@S1:80%

 

代码长度限制 100 KB 时间限制 1000 ms 内存限制 64 MB 栈限制 8192 KB Java (javac)         1             7-7 家居强电电路模拟程序-3 分数 70 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-2”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、互斥开关。

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（接往电源端），而另一个则是输出引脚（接网接地端）。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。

互斥开关：

互斥开关有3个引脚：1个是汇总引脚，另两个是分支引脚。

开关电路示意图如图1所示，左边是汇总引脚，编号为1；右边两个是分支引脚，右上的输出引脚为2，右下输出引脚为3。图中1、2、3引脚均可以是输入引脚，当1为输入引脚时，2、3引脚为输出引脚；1为输出引脚时，2、3引脚为输入引脚。

互斥开关只有两种状态：开关接往上面的2号引脚、接往下面的3号引脚。开关每次只能接通其中一个分支引脚，而另一个分支引脚处于断开状态。

互斥开关的默认状态为1、2引脚接通，1、3引脚断开。

图1中所示的互斥开关可以反过来接入电路，即汇总引脚接往接地端，两个分支引脚接往电源端。

image.png 

图1 互斥开关

为避免短路，互斥开关设置了限流电阻，12引脚之间默认电阻为5，13引脚之间默认电阻为10。

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。

开关、调速器的初始状态/档位为0。

调速器的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
除互斥开关外，其他控制设备的电阻为 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。

本次迭代模拟两种风扇。

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。

落地扇：

工作电压区间为 80V-150V，对应转速区间为 80-360 转/分钟；[80V,100V) 对应转速为 80 转/分钟；[100,120)V 对应转速为 160 转/分钟；[120,140)V 对应转速为 260 转/分钟；大于等于 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）。

 

本次迭代模拟一种受控窗帘：

受控窗帘的电路符号为S，其最低工作电压为50V，电压达到或超过50V，窗帘即可正常工作，不考虑室外光照强度和室内空间大小等因素，窗帘受室内灯光的光照强度控制。

当电路中所有灯光的光照强度总和在[0,50)lux范围内，窗帘全开；
在[50,100)lux范围内，窗帘打开比例为0.8；
在[100,200)lux范围内，窗帘打开比例为0.6；
在[200,300)lux范围内，窗帘打开比例为0.4；
在[300,400)lux范围内，窗帘打开比例为0.2；
在400lux及以上范围内，窗帘关闭。
当电压低于50V，窗帘不工作，默认为全开状态。
如果电路中没有灯或者灯全部关闭，光照强度为0，窗帘处于全开状态。

受控设备电阻：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，窗帘电阻为15。

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、H、S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、互斥开关、受控窗帘。

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。

开关、分档调速器、连续调速器的输入引脚编号为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。
互斥开关的引脚编号已经在互斥开关的介绍部分说明。

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]表示K1的1引脚，K3的2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。

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、互斥开关调节信息格式：

#+设备标识K+设备编号，例如：#K2，代表切换K2开关的状态。
#+设备标识H+设备编号，例如：#H2，代表切换H2互斥开关的状态。

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。 

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。
只要不因短路而造成无穷大的电流烧坏电路(如电路中的部分短接)，都是合理情况，在测试点的考虑范围之内。会造成无穷大的电流的短路本次迭代不考虑。

本次迭代考虑多个并联电路串联在一起的情况。

本题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T3的一个部分，本题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、互斥开关、受控窗帘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

互斥开关显示1、2引脚的接通状态，接通时显示closed，断开时显示turned on。

如：

@H1:turned on

受控窗帘显示窗帘打开的百分比，如：

@S1:80%

 

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。

image.png

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。


image.png

图2：建议设计类图

输入样例1:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN H1-1] [H1-2 D2-1] [D2-2 OUT]
#T2:[IN H1-1] [H1-3 D1-1] [D1-2 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T4:[IN K3-1] [K3-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#T5:[IN K1-1] [K1-2 B1-1] [B1-2 OUT]
#M2:[T4 T5]
#T3:[VCC K2-1] [K2-2 M1-IN] [M1-OUT M2-IN] [M2-OUT GND]
#K1
#K2
end

输出样例1:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:turned on
@B1:87
@B2:0
@D1:0
@D2:262
@H1:closed

输入样例2:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN D2-1] [D2-2 H1-2] [H1-1 OUT]
#T2:[IN D1-1] [D1-2 H1-3] [H1-1 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T4:[IN K3-1] [K3-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#T5:[IN K1-1] [K1-2 B1-1] [B1-2 OUT]
#M2:[T4 T5]
#T3:[VCC K2-1] [K2-2 M1-IN] [M1-OUT M2-IN] [M2-OUT GND]
#K1
#K2
end

输出样例2:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:turned on
@B1:87
@B2:0
@D1:0
@D2:262
@H1:closed

输入样例3:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN K1-1] [K1-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#T2:[IN K2-1] [K2-2 R1-1] [R1-2 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T3:[VCC K3-1] [K3-2 M1-IN] [M1-OUT S1-1] [S1-2 GND]
#K1
#K2
#K3
end

输出样例3:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:closed
@B2:71
@R1:180
@S1:40%

输入样例4:

在这里给出一组输入。例如：

#T1:[IN K2-1] [K2-2 D2-1] [D2-2 OUT]
#T2:[IN K3-1] [K3-2 D1-1] [D1-2 OUT]
#T3:[VCC K1-1] [K1-2 T1-IN] [T1-OUT T2-IN] [T2-OUT GND]
#K1
#K2
#K3
end

输出样例4:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@K2:closed
@K3:closed
@D1:200
@D2:200

输入样例5:

在这里给出一组输入。例如：

#T3:[VCC B2-1] [B2-2 K1-1] [K1-2 S1-1] [S1-2 H1-1] [H1-2 GND]
#K1
end

输出样例5:

在这里给出相应的输出。例如：

@K1:closed
@B2:95
@H1:closed
@S1:80%

 

代码长度限制 100 KB 时间限制 1000 ms 内存限制 64 MB 栈限制 8192 KB Java (javac)         1    以下为编程思路

为了设计这个智能家居强电电路模拟系统，我们需要创建多个类来表示不同的设备和电路结构。以下是根据题目要求设计的类结构和关键方法的概述：

类设计

  1. Device 基类

    • abstract class Device
      • int id
      • int pin1, int pin2

  2. ControlDevice 抽象类

    • abstract class ControlDevice extends Device
      • abstract double getOutputVoltage(double inputVoltage)

  3. Switch 类

    • class Switch extends ControlDevice
      • boolean state
      • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

  4. SpeedController 抽象类

    • abstract class SpeedController extends ControlDevice
      • abstract double getOutputVoltage(double inputVoltage)

  5. StepSpeedController 类

    • class StepSpeedController extends SpeedController
      • int level
      • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

  6. ContinuousSpeedController 类

    • class ContinuousSpeedController extends SpeedController
      • double position
      • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

  7. ExclusiveSwitch 类

    • class ExclusiveSwitch extends ControlDevice
      • int connectedPin
      • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

  8. Appliance 抽象类

    • abstract class Appliance extends Device
      • abstract double getOutputState()

  9. Light 抽象类

    • abstract class Light extends Appliance
      • abstract int getBrightness()

  10. IncandescentLight 类

    • class IncandescentLight extends Light
      • int getBrightness()

  11. FluorescentLight 类

    • class FluorescentLight extends Light
      • int getBrightness()

  12. Fan 抽象类

    • abstract class Fan extends Appliance
      • abstract int getSpeed()

  13. CeilingFan 类

    • class CeilingFan extends Fan
      • int getSpeed()

  14. FloorFan 类

    • class FloorFan extends Fan
      • int getSpeed()

  15. Curtain 类

    • class Curtain extends Appliance
      • int getOpeningPercentage()

  16. Circuit 抽象类

    • abstract class Circuit
      • List<Device> devices

  17. SeriesCircuit 类

    • class SeriesCircuit extends Circuit
      • void addConnection(String connection)

  18. ParallelCircuit 类

    • class ParallelCircuit extends Circuit
      • void addSeriesCircuit(SeriesCircuit seriesCircuit)

关键方法

  • double calculateVoltage(Device device, double inputVoltage)：计算设备上的电压。
  • void processControlCommand(String command)：处理控制命令，如切换开关状态或调整调速器档位。
  • void parseAndAddConnection(String connectionInfo, Circuit circuit)：解析连接信息并添加到电路中。
  • void simulateCircuit()：模拟整个电路，计算并输出所有设备的状态。

实现细节

由于这是一个复杂的系统，实现细节将涉及到大量的代码编写。以下是一个简化的伪代码示例，展示了如何处理输入和输出：

// 伪代码示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Circuit> circuits = new ArrayList<>();
        // 读取输入并构建电路
        while (true) {
            String line = readInput();
            if (line.equals("end")) break;
            if (line.startsWith("#T")) {
                // 处理串联电路
                SeriesCircuit seriesCircuit = new SeriesCircuit();
                seriesCircuit.parseAndAddConnection(line);
                circuits.add(seriesCircuit);
            } else if (line.startsWith("#M")) {
                // 处理并联电路
                ParallelCircuit parallelCircuit = new ParallelCircuit();
                parallelCircuit.parseAndAddConnection(line);
                circuits.add(parallelCircuit);
            } else {
                // 处理控制命令
                processControlCommand(line);
            }
        }
        // 模拟电路并输出结果
        simulateCircuits(circuits);
    }

    private static void simulateCircuits(List<Circuit> circuits) {
        // 遍历所有电路，计算每个设备的状态
        for (Circuit circuit : circuits) {
            circuit.simulate();
        }
        // 输出所有设备的状态
        printDeviceStates();
    }
}

注意事项

  • 确保在计算电压、亮度、转速等时使用浮点数以保持精度。
  • 在输出时，按照题目要求对结果进行截尾处理。
  • 考虑到电路可能非常复杂，确保电路的构建和模拟过程是高效的。
  • 在处理互斥开关时，要注意其特殊的连接逻辑和电阻值。
  • 确保所有的输入都被正确解析，并且电路的构建没有错误。

    为了设计这个智能家居强电电路模拟系统，我们需要创建多个类来表示不同的设备和电路结构。以下是根据题目要求设计的类结构和关键方法的概述：

    类设计

    1. Device 基类

      • abstract class Device
        • int id
        • int pin1, int pin2

    2. ControlDevice 抽象类

      • abstract class ControlDevice extends Device
        • abstract double getOutputVoltage(double inputVoltage)

    3. Switch 类

      • class Switch extends ControlDevice
        • boolean state
        • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

    4. SpeedController 抽象类

      • abstract class SpeedController extends ControlDevice
        • abstract double getOutputVoltage(double inputVoltage)

    5. StepSpeedController 类

      • class StepSpeedController extends SpeedController
        • int level
        • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

    6. ContinuousSpeedController 类

      • class ContinuousSpeedController extends SpeedController
        • double position
        • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

    7. ExclusiveSwitch 类

      • class ExclusiveSwitch extends ControlDevice
        • int connectedPin
        • double getOutputVoltage(double inputVoltage)

    8. Appliance 抽象类

      • abstract class Appliance extends Device
        • abstract double getOutputState()

    9. Light 抽象类

      • abstract class Light extends Appliance
        • abstract int getBrightness()

    10. IncandescentLight 类

      • class IncandescentLight extends Light
        • int getBrightness()

    11. FluorescentLight 类

      • class FluorescentLight extends Light
        • int getBrightness()

    12. Fan 抽象类

      • abstract class Fan extends Appliance
        • abstract int getSpeed()

    13. CeilingFan 类

      • class CeilingFan extends Fan
        • int getSpeed()

    14. FloorFan 类

      • class FloorFan extends Fan
        • int getSpeed()

    15. Curtain 类

      • class Curtain extends Appliance
        • int getOpeningPercentage()

    16. Circuit 抽象类

      • abstract class Circuit
        • List<Device> devices

    17. SeriesCircuit 类

      • class SeriesCircuit extends Circuit
        • void addConnection(String connection)

    18. ParallelCircuit 类

      • class ParallelCircuit extends Circuit
        • void addSeriesCircuit(SeriesCircuit seriesCircuit)

    关键方法

    • double calculateVoltage(Device device, double inputVoltage)：计算设备上的电压。
    • void processControlCommand(String command)：处理控制命令，如切换开关状态或调整调速器档位。
    • void parseAndAddConnection(String connectionInfo, Circuit circuit)：解析连接信息并添加到电路中。
    • void simulateCircuit()：模拟整个电路，计算并输出所有设备的状态。

    实现细节

    由于这是一个复杂的系统，实现细节将涉及到大量的代码编写。以下是一个简化的伪代码示例，展示了如何处理输入和输出：

    // 伪代码示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Circuit> circuits = new ArrayList<>();
        // 读取输入并构建电路
        while (true) {
            String line = readInput();
            if (line.equals("end")) break;
            if (line.startsWith("#T")) {
                // 处理串联电路
                SeriesCircuit seriesCircuit = new SeriesCircuit();
                seriesCircuit.parseAndAddConnection(line);
                circuits.add(seriesCircuit);
            } else if (line.startsWith("#M")) {
                // 处理并联电路
                ParallelCircuit parallelCircuit = new ParallelCircuit();
                parallelCircuit.parseAndAddConnection(line);
                circuits.add(parallelCircuit);
            } else {
                // 处理控制命令
                processControlCommand(line);
            }
        }
        // 模拟电路并输出结果
        simulateCircuits(circuits);
    }

    private static void simulateCircuits(List<Circuit> circuits) {
        // 遍历所有电路，计算每个设备的状态
        for (Circuit circuit : circuits) {
            circuit.simulate();
        }
        // 输出所有设备的状态
        printDeviceStates();
    }
}

    注意事项

    • 确保在计算电压、亮度、转速等时使用浮点数以保持精度。
    • 在输出时，按照题目要求对结果进行截尾处理。
    • 考虑到电路可能非常复杂，确保电路的构建和模拟过程是高效的。
    • 在处理互斥开关时，要注意其特殊的连接逻辑和电阻值。
    • 确保所有的输入都被正确解析，并且电路的构建没有错误。

标签：总结性,题目,引脚,电路,Blog,K1,设备,输入,OUT
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