NCHUD-数字电路模拟程序

NCHUD-数字电路模拟程序讲解

引言

数字电路是一种处理离散信号的电子电路。与处理连续变化信号（如声音、温度）的模拟电路不同，数字电路只识别和运算两种基本状态：高电平（通常表示为 “1”）和低电平（通常表示为 “0”）。这正好与二进制数制系统相对应，使得数字电路成为所有计算机和数字系统的物理实现基础。请编程实现基础版数字电路模拟程序，支持核心逻辑门的仿真计算。

一、电路元件

电路中包含与门、或门、非门、异或门、同或门五种基础逻辑元件，各元件核心特征如下：

1. 与门（标识符：A）
   结构：包含两个或多个输入引脚和一个输出引脚；
   逻辑规则：所有输入引脚均为高电平（1）时，输出引脚为高电平（1）；只要有一个输入引脚为低电平（0），输出引脚为低电平（0）。
2. 或门（标识符：O）
   结构：包含两个或多个输入引脚和一个输出引脚；
   逻辑规则：所有输入引脚均为低电平（0）时，输出引脚为低电平（0）；只要有一个输入引脚为高电平（1），输出引脚为高电平（1）。
3. 非门（标识符：N）
   结构：包含一个输入引脚和一个输出引脚；
   逻辑规则：输出引脚电平与输入引脚电平相反（输入 0 输出 1，输入 1 输出 0）。
4. 异或门（标识符：X）
   结构：包含两个输入引脚和一个输出引脚；
   逻辑规则：两个输入引脚电平不一致时（一个 0、一个 1），输出高电平（1）；电平一致时（均为 0 或均为 1），输出低电平（0）。
5. 同或门（标识符：Y）
   结构：包含两个输入引脚和一个输出引脚；
   逻辑规则：两个输入引脚电平一致时（均为 0 或均为 1），输出高电平（1）；电平不一致时（一个 0、一个 1），输出低电平（0）。

二、程序输入

1. 元件命名规则
   与门、或门：采用 “标识符 (输入引脚数)+ 编号” 格式命名，例如：A (8) 1（8 输入引脚的与门，编号 1）、O (4) 2（4 输入引脚的或门，编号 2）；
   非门、异或门、同或门：采用 “标识符 + 编号” 格式命名，例如：N1（非门，编号 1）、X8（异或门，编号 8）、Y4（同或门，编号 4）。
   约束条件：
   不同类型元件的编号可重复（如 X4 和 Y4 可同时存在）；
   同一类型元件的编号不可重复，允许不连续（如 N1、N3 可存在，无需 N2）。
2. 引脚信息格式
   引脚信息由 “元件名 - 引脚号” 构成，例如：A (8) 1-2（与门 A (8) 1 的 2 号输入引脚）、X5-2（异或门 X5 的 2 号输入引脚）。
   约束条件：
   输入引脚编号连续，若元件有 n 个输入引脚，则编号范围为 [1, n]，无重复编号；
   所有元件仅一个输出引脚，默认编号为 0（如 A (8) 1-0 代表与门 A (8) 1 的输出引脚）。

3. 电路输入信息格式

原始输入格式：以 “INPUT:” 开头，后跟多个 “输入名 - 信号值” 组合（信号值为 0 或 1），各组合之间用英文空格分隔。例如：INPUT: A-0 B-1 C-0 表示输入 A 为 0、输入 B 为 1、输入 C 为 0；
连接信息格式：以方括号 “[]” 包裹，第一个元素为输出引脚（原始输入名或元件输出引脚），后续元素为接收该信号的输入引脚，各元素之间用英文空格分隔。例如：
[A A(8)1-1 A(8)1-3 X5-2] 表示原始输入 A 的信号传递给与门 A (8) 1 的 1 号、3 号输入引脚，以及异或门 X5 的 2 号输入引脚；
[Y8-0 N1-1 O(4)2-3 Y2-1] 表示同或门 Y8 的 0 号输出引脚信号传递给非门 N1 的 1 号输入引脚、或门 O (4) 2 的 3 号输入引脚、同或门 Y2 的 1 号输入引脚。
连接约束：
一个输出引脚可连接多个输入引脚；
一个输入引脚不能连接多个输出引脚（否则视为无效输入）；
输出引脚之间不能直接短接。
4. 输入结束标志
所有输入信息以 “end” 为结束标志，“end” 之后的内容忽略不计。
三、程序输出
输出顺序：按 “与门→或门→非门→异或门→同或门” 的顺序输出；同类元件按编号从小到大排序；
输出格式：每个有效元件输出一行，格式为 “元件名 - 0: 输出值”（输出值为 0 或 1）。例如：A(2)1-0:1、X3-0:0；
无效元件处理：若元件存在输入未连接、输入引脚冲突等情况，输出无法计算，程序忽略该元件，不输出其信息。

设计与分析

一、设计目标

本数字电路模拟器（第二版）旨在实现对 9 种数字电路元件的精准仿真，涵盖基础逻辑门、三态门、译码器、数据选择器和数据分配器，支持复杂组合逻辑电路的输入解析、拓扑构建、仿真计算与规范输出。核心目标包括：
兼容多类型元件：适配不同引脚结构（控制引脚 / 输入引脚 / 输出引脚）和逻辑规则的元件；
鲁棒处理输入：正确解析原始输入和元件连接关系，检测输入冲突；
精准仿真计算：按元件逻辑规则迭代计算输出，处理依赖关系和无效状态；
规范结果输出：按指定顺序和格式输出有效元件的结果，过滤无效元件。

二、总体设计架构

模拟器采用面向对象设计思想，整体分为数据模型层、输入解析层、仿真计算层和输出层四大模块，各模块职责清晰、低耦合，架构如下：

2.1 数据模型层：封装核心实体

核心作用是抽象电路中的关键元素，为后续处理提供数据支撑。
枚举类：ComponentState定义元件状态（等待输入 / 已计算 / 无效），SourceType定义引脚数据源类型（原始输入 / 其他元件输出），确保状态和类型的标准化；
PinSource 类：封装输入引脚的数据源信息，包括类型、名称和输出引脚索引，清晰追踪每个输入的源头；
CircuitComponent 类：抽象所有电路元件的通用结构，包含类型、ID、引脚数、输入数据源列表、输出值、状态等核心属性，提供构造方法（动态初始化输入引脚列表）和display()方法（格式化输出），是元件的核心模型；
DigitalCircuitSimulator 类：模拟器核心控制类，维护原始输入值映射和元件映射，整合输入解析、仿真计算、输出等所有核心功能。

2.2 输入解析层：构建电路拓扑

核心作用是将用户输入的文本信息转化为程序可识别的电路结构，包含 3 个关键方法：
readInput()：读取输入文本，分别调用原始输入解析和连接关系解析方法；
parseInputValues()：使用正则表达式提取原始输入（如 “INPUT: A-1 B-0”），存储到inputValues映射；
parseConnection()：解析元件连接关系（如 “[A A (2) 1-1]”），去除方括号、拆分引脚信息，通过getOrCreateComponent()方法创建或获取元件，构建PinSource并绑定到目标元件的输入引脚，同时检测输入冲突（一个输入引脚连接多个输出引脚）并标记元件为无效。

2.3 仿真计算层：核心逻辑执行

核心作用是按元件逻辑规则计算输出，处理依赖关系和无效状态，是模拟器的核心模块：
simulate()：迭代仿真循环，直到所有元件输出稳定（无变化），遍历所有元件，仅处理处于 “等待输入” 状态的元件；
元件输入处理方法：HandleCommonComponent()（处理与 / 或 / 非 / 异或 / 同或 / 数据分配器）、HandleSComponent()（三态门）、HandleMComponent()（译码器）、HandleZComponent()（数据选择器），分别校验输入有效性、收集输入值，控制无效则标记元件为无效；
GetSourcePinValue()：根据引脚数据源类型，获取原始输入值或其他元件的输出值，适配译码器、数据分配器等特殊元件的输出映射；
calculateOutput()：根据元件类型调用对应的逻辑计算方法（如andGate()、MGate()），返回计算结果；
逻辑计算方法：实现 9 种元件的核心逻辑，如与门的 “全 1 出 1”、译码器的 “控制有效时单输出 0” 等。

2.4 输出层：规范结果展示

核心作用是按题目要求排序元件并格式化输出：
printOutput()：先将元件按 “与门→或门→非门→异或门→同或门→三态门→译码器→数据选择器→数据分配器” 排序，同类按 ID 升序；
仅输出处于 “已计算” 状态的元件，调用CircuitComponent的display()方法，按元件类型输出对应格式（如译码器输出有效引脚号，数据分配器输出 “-” 和数据的组合）。

三、关键模块详细设计

3.1 元件模型设计（CircuitComponent 类）

根据元件类型动态初始化输入引脚列表，适配不同元件的引脚结构：
基础逻辑门（A/O/N/X/Y）：直接使用指定的输入引脚数；
三态门（S）：固定 2 个输入引脚（控制端 + 输入端）；
译码器（M）：2 输入→3 控制 + 2 输入 = 5 个引脚，3 输入→3 控制 + 3 输入 = 6 个引脚；
数据选择器（Z）：n 个控制端→n + 2ⁿ个引脚（控制端 + 数据输入端）；
数据分配器（F）：n 个控制端→n + 1 个引脚（控制端 + 数据输入端）。

3.2 输入冲突检测设计

在parseConnection()方法中，绑定PinSource到目标元件的输入引脚前，先检查该引脚是否已绑定数据源：
若已绑定，则标记目标元件状态为INVALID，仿真时跳过该元件；
若未绑定，则正常绑定数据源，确保一个输入引脚仅连接一个输出引脚，符合题目约束。

3.3 迭代仿真设计

采用 “迭代遍历” 策略处理元件依赖关系，无需显式构建依赖图：
每次迭代中，仅计算输入全部就绪的元件，将计算结果存入currentValues映射，供其他元件引用；
若本次迭代有元件输出变化，则继续迭代；若无变化，则说明所有元件输出稳定，仿真结束；
该设计能自动处理 “元件 A 的输出作为元件 B 的输入” 这类依赖关系，确保计算顺序正确。

3.4 特殊元件逻辑设计

3.4.1 三态门（S）

引脚规则：0 号为控制端、1 号为输入端；
处理逻辑：控制端为 0 时，标记元件无效；控制端为 1 时，收集输入端值，输出 = 输入端值；
核心代码：SGate()方法中，控制端为 1 返回输入值，否则返回 - 1（无效）。

3.4.2 译码器（M）

引脚规则：0=S1、1=S2、2=S3（控制端），3 + 为输入编码端；
控制条件：S1=1 且 S2+S3=0 时有效，否则标记元件无效；
计算逻辑：输入编码转换为输出引脚编号（如 3 输入编码 001 对应输出引脚 1），输出该编号。

3.4.3 数据选择器（Z）

引脚规则：前 n 个为控制端，后 2ⁿ个为数据输入端；
处理逻辑：先根据控制端编码计算选中的数据输入端索引，仅收集该索引对应的输入值；
计算逻辑：输出选中的数据输入端值。

3.4.4 数据分配器（F）

引脚规则：前 n 个为控制端，最后 1 个为数据输入端；
计算逻辑：控制端编码转换为输出引脚索引，输出时仅该索引位置显示数据，其余位置显示 “-”。

四、算法分析

4.1 仿真算法复杂度

时间复杂度：设元件总数为 k，每个元件的输入引脚数为 m，迭代次数为 t。每次迭代需遍历 k 个元件，每个元件需遍历 m 个输入引脚，故时间复杂度为 O (t×k×m)。实际中，迭代次数 t 通常较小（电路输出很快稳定），因此算法效率较高，能满足常规电路的仿真需求；
空间复杂度：主要占用空间为components映射（存储 k 个元件）、inputValues映射（存储原始输入）和currentValues映射（存储元件输出），空间复杂度为 O (k + n)（n 为原始输入个数），占用空间较小。

4.2 输入解析算法

原始输入解析使用正则表达式，时间复杂度为 O (s)（s 为原始输入行长度），匹配效率高；
连接关系解析需拆分每行连接信息，处理每个引脚并创建元件，时间复杂度为 O (l×p)（l 为连接关系行数，p 为每行引脚数），能高效处理常规输入规模。

五、功能测试与验证

5.1 测试用例设计原则

覆盖所有元件类型、输入冲突场景、控制无效场景、依赖关系场景，确保功能完整性。

5.2 典型测试用例验证

测试用例 1：基础与门仿真
输入：
plaintext
INPUT: A-1 B-1
[A A(2)1-1]
[B A(2)1-2]
end
预期输出：A(2)1-0:1
验证结果：与门 A (2) 1 的两个输入均为 1，输出 1，符合预期。
测试用例 2：三态门控制无效场景
输入：
plaintext
INPUT: C-0 D-1
[C S1-0]
[D S1-1]
end
预期输出：无（三态门控制端为 0，标记无效）
验证结果：模拟器未输出该三态门，符合预期。
测试用例 3：译码器控制有效场景
输入：
plaintext
INPUT: S1-1 S2-0 S3-0 A0-0 A1-1
[S1 M(2)1-0]
[S2 M(2)1-1]
[S3 M(2)1-2]
[A0 M(2)1-3]
[A1 M(2)1-4]
end
预期输出：M(2)1:2
验证结果：译码器控制有效，输入编码为 10（A1=1、A0=0），对应输出引脚 2，符合预期。
测试用例 4：数据分配器仿真
输入：
plaintext
INPUT: A-0 B-1 D-0
[A F(2)1-0]
[B F(2)1-1]
[D F(2)1-2]
end
预期输出：F(2)1:--0-
验证结果：控制端编码为 10（B=1、A=0），对应输出引脚 2，显示数据 0，其余引脚显示 “-”，符合预期。

5.3 边界场景测试

输入冲突场景：一个输入引脚连接两个输出引脚，元件被标记为无效，不输出；
元件输入不全场景：部分输入引脚未连接，元件标记为无效，不输出；
多依赖场景：元件 A 的输出作为元件 B 的输入，元件 B 的输出作为元件 C 的输入，仿真迭代 3 次后稳定，输出正确。

踩坑心得

一、输入解析：格式适配与冲突检测的坑

1. 引脚字符串解析的 “边界陷阱”
   坑点：不同元件的引脚字符串格式差异大（如A(2)1-1、Z(2)2-3、M(3)1-5），最初直接按 “-” 分割提取元件名时，误将M(3)1-5拆分为M(3)1和5，但对于F(2)1-3这类分配器引脚，却因未考虑元件类型差异导致解析错误。更严重的是，原始代码中getComponentNameFromPin方法注释了正则校验逻辑，直接使用substring(0, pinStr.lastIndexOf('-'))提取元件名，看似通用，实则在遇到非标准引脚字符串（如无 “-” 的输入）时会报索引异常。
   解决方案：
   保留并完善正则校验逻辑，针对不同元件类型（带括号 / 不带括号）编写匹配规则，确保元件名提取准确；
   增加异常捕获，对不符合格式的引脚字符串直接标记对应元件为INVALID，避免程序崩溃；
   解析引脚索引时，严格遵循题目约定（普通门引脚 1 对应列表索引 0，带控制引脚的元件按 “控制 - 输入 - 输出” 顺序编号），避免索引越界。
2. 输入冲突检测的 “遗漏场景”
   坑点：最初仅在parseConnection方法中检查 “输入引脚是否已绑定数据源”，但忽略了 “同一输出引脚短接多个输入引脚” 的隐性冲突（题目约束输出引脚不能短接）。此外，当数据源为其他元件的输出时，未检测该输出引脚是否已被其他输入引脚引用，导致潜在逻辑冲突。
   解决方案：
   维护一个outputPinUsed映射，记录输出引脚（原始输入或元件输出）已连接的输入引脚数量，若超过 1 则标记所有关联输入引脚的元件为INVALID；
   在绑定PinSource前，先校验输出引脚是否已被短接，若已短接则直接标记目标元件为无效；
   对于元件输出作为数据源的情况，额外检查该元件输出是否已被其他输入引脚引用，确保符合 “输出引脚不能短接” 的约束。

二、元件模型：动态引脚初始化与状态管理的坑

1. 特殊元件引脚数量计算错误
   坑点：译码器、数据选择器、数据分配器的引脚数量需动态计算，最初开发时误将 “控制引脚数” 与 “输入引脚数” 混淆：
   译码器（M）：题目要求 2-4 译码器有 3 个控制引脚 + 2 个输入引脚，共 5 个输入数据源，但最初按pinSize + 2初始化，导致引脚数量不足；
   数据选择器（Z）：n 位控制端需n + 2ⁿ个引脚，最初误算为2ⁿ个，遗漏了控制引脚，导致输入数据源列表长度错误；
   三态门（S）：题目明确有 1 个控制引脚 + 1 个输入引脚，但最初按普通元件默认 2 个引脚初始化，未区分控制端和输入端，导致后续逻辑计算错误。
   解决方案：
   严格对照题目要求，为每种特殊元件编写明确的引脚数量计算逻辑，例如：
   译码器（M）：pinSize为输入引脚数，控制引脚固定 3 个，故输入数据源列表长度为pinSize + 3；
   数据选择器（Z）：pinSize为控制引脚数，数据引脚为2^pinSize个，故列表长度为pinSize + (int)Math.pow(2, pinSize)；
   三态门（S）：固定 2 个输入引脚（控制端 + 输入端），直接初始化列表长度为 2；
   在CircuitComponent构造方法中添加断言或日志输出，验证引脚列表长度是否符合预期，便于开发阶段调试。
2. 元件状态管理的 “逻辑漏洞”
   坑点：最初仅在输入冲突或输入不全时标记元件为INVALID，但忽略了 “控制引脚输入无效” 的场景：
   三态门控制端为 0 时，输出应为高阻态（无效），但最初未标记元件为INVALID，导致仿真时仍会计算输出；
   译码器控制端不满足S1=1、S2+S3=0时，应标记为无效，但最初仅在计算输出时返回无效值，未更新元件状态，导致输出时误判为有效元件。
   解决方案：
   在元件输入处理方法（如HandleSComponent、HandleMComponent）中，一旦检测到控制引脚无效，立即将元件状态设为INVALID，并终止后续输入收集；
   仿真循环中，仅处理状态为PENDING的元件，跳过INVALID和COMPUTED状态，避免无效计算；
   在calculateOutput方法中，增加元件状态校验，若为INVALID直接返回 - 1，确保输出值与状态一致。

三、仿真计算：依赖关系与特殊逻辑的坑

1. 迭代仿真的 “死循环风险”
   坑点：最初设计仿真循环时，仅判断 “是否有元件输出变化” 作为循环条件，但未考虑 “元件输出变化后，之前已计算的元件因依赖变化需重新计算” 的场景，导致部分元件输出始终无法稳定，陷入死循环。例如：元件 A 的输出作为元件 B 的输入，元件 B 的输出作为元件 C 的输入，元件 C 的输出又反馈给元件 A，若未正确处理依赖关系，会导致循环迭代无休无止。
   解决方案：
   优化仿真循环逻辑，每次迭代仅计算 “输入全部就绪且状态为PENDING” 的元件，避免重复计算已稳定的元件；
   限制最大迭代次数（如 100 次），若超过次数仍有变化，判定为电路存在循环依赖，标记相关元件为INVALID；
   在currentValues中存储元件输出时，仅更新状态为COMPUTED的元件输出，确保依赖数据的准确性。
2. 特殊元件逻辑计算错误
   坑点：三态门、译码器、数据选择器的核心逻辑容易与题目要求偏离：
   三态门（S）：最初误将 “控制端为 1 时输出输入值，控制端为 0 时输出 0”，违背题目 “控制端为 0 时输出高阻态（无效）” 的要求；
   译码器（M）：题目要求控制有效时 “仅一个输出引脚为 0，其余为 1”，最初误将输出值计算为 “有效输出引脚的绝对编号”，而非相对编号，导致输出格式错误；
   数据分配器（F）：最初未正确获取数据输入引脚的值，误将控制端编码作为输出值，导致输出序列中 “-” 与数据的位置颠倒。
   解决方案：
   逐字对照题目描述，编写每种特殊元件的逻辑计算方法，确保完全符合题目要求：
   三态门：控制端为 1 时返回输入值，为 0 时返回 - 1（无效），并标记元件为INVALID；
   译码器：控制有效时，根据输入编码计算相对输出引脚编号（如输入 00 对应编号 0），输出该编号，而非绝对引脚号；
   数据分配器：先获取最后一个输入引脚（数据端）的值，再根据控制端编码计算输出索引，输出时仅该索引位置显示数据，其余为 “-”；
   为每种特殊元件编写单独的单元测试用例，验证逻辑计算结果是否符合预期，例如：给译码器输入控制端1、0、0和输入编码0、1，验证输出是否为 1。

四、输出格式：排序与格式化的坑

1. 元件排序逻辑错误
   坑点：题目要求输出顺序为 “与门→或门→非门→异或门→同或门→三态门→译码器→数据选择器→数据分配器”，同类按编号升序。最初开发时，误将S（三态门）的排序优先级放在M（译码器）之后，且同类元件排序时未区分 “带括号的元件名”（如A(2)1）和 “不带括号的元件名”（如X8），导致排序混乱。
   解决方案：
   构建明确的类型优先级映射（Map<Character, Integer>），严格按照题目要求的顺序赋值，例如'A'→0、'O'→1、'S'→5、'M'→6；
   同类元件排序时，先提取编号（带括号的元件从)后提取，不带括号的从标识符后提取），转换为短整数后比较，确保按编号升序排列；
   排序后遍历元件时，仅输出状态为COMPUTED的元件，过滤无效元件，避免输出冗余信息。
2. 特殊元件输出格式不符
   坑点：译码器和数据分配器的输出格式有特殊要求，最初开发时未完全遵循：
   译码器：题目要求输出 “M (输入引脚数) 编号：有效输出引脚号”，最初误输出为 “M (输入引脚数) 编号 - 0: 有效输出引脚号”，多了 “-0”；
   数据分配器：题目要求按引脚编号从小到大输出，无效引脚为 “-”，最初误将数据端值输出为编号，而非对应位置显示数据；
   三态门：题目要求输出 “SD-2: 输出值”（D 为编号），最初误输出为 “S-2: 输出值”，遗漏了编号。
   解决方案：
   在CircuitComponent的display()方法中，为每种特殊元件编写精准的格式化输出逻辑，严格对照题目示例：
   译码器（M）：System.out.printf("M(%d)%d:%d\n", InputPinSize, id, output)；
   数据分配器（F）：遍历2^InputPinSize个输出引脚，按索引是否等于输出值决定显示数据或 “-”；
   三态门（S）：System.out.printf("S%d-2:%d\n", id, output)；
   输出前先打印测试用例的预期输出，与实际输出对比，逐行校验格式是否一致，尤其是特殊字符（如冒号、短横线）的位置。

五、核心反思与避坑总结

精读题目是前提：数字电路模拟器类题目对细节要求极高，尤其是元件逻辑、输入输出格式、约束条件，必须逐字逐句精读，避免因理解偏差导致的逻辑错误。建议将关键要求（如元件引脚顺序、输出格式）整理成表格或注释，开发时随时对照。
模块化设计是基础：最初因未严格划分模块，导致输入解析、仿真计算、输出格式化的逻辑混杂，排查错误时难以定位。后来通过拆分 “输入解析层、仿真计算层、输出层”，每个模块专注单一职责，大幅降低了调试难度。
单元测试是关键：特殊元件的逻辑计算和输入输出格式容易出错，建议为每种元件、每个核心方法编写单元测试用例，例如：单独测试译码器控制有效 / 无效场景、数据选择器不同控制端编码的选择逻辑，提前发现问题。
日志与断言是辅助：开发阶段在关键节点（如引脚初始化、元件状态变更、逻辑计算）添加日志输出，或使用断言验证关键参数（如引脚列表长度、输出值范围），便于快速定位错误位置。
边界场景不可忽视：输入不全、控制无效、输出短接、循环依赖等边界场景，容易被忽略但往往是测试用例的重点。建议在开发初期就梳理所有边界场景，针对性编写处理逻辑，避免因遗漏导致程序不鲁棒。
此次开发踩坑的过程，本质上是对 “细节把控” 和 “逻辑严谨性” 的考验。数字电路模拟器的核心是 “精准仿真”，任何一个微小的错误（如引脚索引偏移 1、逻辑判断条件颠倒）都会导致输出结果错误。通过此次实践，不仅掌握了复杂组合逻辑电路的仿真实现方法，更养成了 “精读需求、模块化设计、重视测试” 的开发习惯，这些经验将为后续时序电路、子电路等更复杂功能的扩展奠定基础。

总结

1.开发经验与收获

需求理解是核心：数字电路仿真对细节要求极高，元件的引脚规则、控制逻辑、输出格式等需逐字对照题目确认，避免因理解偏差导致功能错误；
模块化与单元测试不可或缺：将复杂流程拆分为输入解析、仿真计算、输出等模块，每个模块专注单一职责，同时为特殊元件编写单独测试用例，能快速定位并解决问题；
边界场景需重点关注：输入冲突、控制无效、输入不全等边界场景是测试重点，提前梳理并编写针对性处理逻辑，能大幅提升程序鲁棒性。

可优化方向

扩展时序元件支持：当前仅覆盖组合逻辑元件，后续可新增 D 触发器、JK 触发器等时序元件，支持时钟信号与反馈电路仿真；
增强异常处理：增加无效引脚编号、循环依赖、元件重复定义等异常场景的检测与提示，提升程序容错性；
可视化界面开发：通过 GUI 展示电路拓扑、仿真过程与输出结果，支持拖拽式搭建电路，提升用户体验；
性能优化：针对大规模复杂电路，引入拓扑排序替代迭代仿真，减少计算次数，提升仿真效率。