PTA题目集7-8总结

1. 前言

• 知识点：
  继承，多态，类设计
• 题量：一次一道题，1000行代码左右，还行，不多
• 难度：
  • 家居强电电路模拟程序-3 ：略难，主要是互斥开关好难设计啊！！！不知道要怎么写
  • 家居强电电路模拟程序-4 ：太难啦，提示和没有一样啊！！！真的找不到还有哪里错啦，想不到啊啊啊！！！

2. 设计与分析

• 家居强电电路模拟程序-3：
  题目：
  新增内容：

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。

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。

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。

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。

SourceMontor的生成报表：

主要类设计：

设计分析：

1. 互斥开关

有2种连接方式，对应不同电阻
1-2 5Ω
1-3 10Ω
默认1-2闭合，1-3打开
加一个属性int state表示互斥开关的状态，是1-2还是1-3
构造方法默认为state=2（即1-2）
输出时输出1-2的状态

设计如下：

2. 窗帘
   作为Equipment的子类
   设计如下：
   

窗帘的open设置要在电路设置好电压得到光照强度后才能设置

3. SetCurtain类
   获取电路中光照强度之和，添加到窗帘类中
   

4.ParseInput类
串联中可以有并联，对ParseInput转化为串联电路的方法进行修改

• 家居强电电路模拟程序-4：
  题目：
  本题新增内容：

1）增加管脚电压的显示

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。（格式详见输出信息部分）

2）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“exceeding current limit error”，与前面的信息之间用英文空格分隔。

例如：@B1:190 68-17 exceeding current limit error

本题各类电器的最大限定电流如下：

开关20、分档调速器18、连续调速器18、白炽灯9、日光灯5、吊扇12、落地扇14、互斥开关20、受控窗帘12、二极管8。

3）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，仅输出提示“short circuit error”

4）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。例如如下输入的电路，并联电路M2的其中一条串联电路T4中包含了另一条并联电路M1：

#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 M1-IN] [M1-OUT OUT]
#T5:[IN K1-1] [K1-2 B1-1] [B1-2 OUT]
#M2:[T4 T5]

5）二极管
增加二极管元件，其电路特性为：正向导通，反向截止；其电器符号如图4所示，当电流从左至右流过时，二极管导通”conduction”，电阻为0；电流从右至左流动时，二极管截止”cutoff”，电阻无穷大，相当于开关打开。

二极管的标识符为’P’，左侧管脚编号为1，右侧管脚编号为2。
二极管如果两端电压相等，没有电流流过，分以下两种情况输出：

1、如果两端电压为0，二极管的导通/截止状态由接入方向决定，1号引脚靠近电源则状态为导通，反之为截止。
2、如果两端电压不为0，二极管导通。

SourceMontor的生成报表：

类图：

设计分析：

把互斥开关作为开关的一个子类，开关直接作为CircuitElement的子类

调控器类如下：

二极管作为Equipment的子类，设计如下：
类似于开关

上一次代码使用不方便，本次进行了重构
InputClassify类对输入信息进行分类

ToCircuitElements类把电路中的元件拆分并初始化对象

ConnectTheCircuit类根据输入信息，把电路连接起来

Output对干路进行处理并输出

控制信息的处理在Main中进行，电压设置也在Main中进行

3. 踩坑心得

• 家居强电电路模拟程序-3 ：
  1.串联电路（干路除外）中含有并联电路会读取失败
  输入：

错误输出：

正确输出：

2.互斥开关输出有问题，当开关时1-3连接时会不输出

输入：

错误输出：

正确输出：

• 家居强电电路模拟程序-4 ：
  1.互斥开关的3号引脚输出错误
  （测试点2）
  错误输出：

正确输出：

2.只考虑了开关和二极管的引脚会反接，没有考虑其他电器元件的引脚会反接，受控窗帘忘记设置光照强度了
（测试点23）
错误输出：

正确输出：

3.互斥开关设计有问题，导致引脚电压输出错误或调控失效或输出1-3状态

输入：
#T4:[IN H3-1] [H3-2  H1-2] [H1-1 OUT]
#T5:[IN H3-1] [H3-3  H1-3] [H1-1  OUT]
#M2:[T4 T5]
#T3:[VCC K2-1] [K2-2 M2-IN] [M2-OUT D1-1] [D1-2 GND]
#K2
end

运行结果：

错误输出：
@K2:closed 220-220
@D1:346 146-0
@H1:closed 146-183-146
@H3:closed 220-183-146

正确输出：
@K2:closed 220-220
@D1:346 146-0
@H1:closed 146-183-0
@H3:closed 220-183-0

4.断路中电器元件引脚电压设置不正确

用例：

输入：
#T1:[IN H1-1][H1-3 B1-1][B1-2 H2-2][H2-1 OUT]      
#T2:[IN H1-1][H1-2 R1-1][R1-2 H2-3][H2-1 OUT]
#T3:[IN P1-2][P1-1 P2-2][P2-1 P3-2][P3-1 OUT]
#T4:[IN H5-1][H5-2 H6-1][H6-2 H7-1][H7-2 OUT]
#M1:[T1 T2 T3 T4]                              
#T5:[VCC R2-1][R2-2 M1-IN][M1-OUT R3-1][R3-2 GND]
end

运行结果：

错误输出：
@B1:0 44-44
@R1:0 176-176
@R2:180 220-176 exceeding current limit error
@R3:180 44-0 exceeding current limit error
@H1:closed 176-176-44
@H2:closed 44-44-176
@H5:closed 176-132-0
@H6:closed 132-88-0
@H7:closed 88-44-0
@P1:cutoff 44-176
@P2:cutoff 44-44
@P3:cutoff 44-44

正确输出：
@B1:0 44-44
@R1:0 176-176
@R2:180 220-176 exceeding current limit error
@R3:180 44-0 exceeding current limit error
@H1:closed 176-176-44
@H2:closed 44-44-176
@H5:closed 176-132-0
@H6:closed 132-88-0
@H7:closed 88-44-0
@P1:cutoff 0-176
@P2:cutoff 0-0
@P3:cutoff 44-0

5.测试点32输出有问题，受控窗帘在电压小于50V时要改成0才能正确，而不是100

4. 改进建议

• 家居强电电路模拟程序-3 ：

1.输入信息的处理是一行一行先转化为电路，再调控信息，查找不方便

2.干路应该也当作串联电路处理，这样就可以用到串联电路类中的方法，加强代码的复用

3.代码有太多重复的地方，有的代码在类的方法中有处理，但却没有去用类的方法。

• 家居强电电路模拟程序-4 ：

1.互斥开关的设计不合理，使用太麻烦了，应该设计一个更好的

2.串联电路中设置电压的方法有不足，考虑不全面，有特殊情况会出错

5. 总结
1.在类设计和处理输入信息时，考虑有所不全，不方便处理，所以在PTA-8时进行了重构，以后在做类设计时应该多思考父类与子类的关系，输入信息处理是否方便

2.在写PTA时，代码太长，类和类的方法太多，会导致自己忘记了自己写过什么，导致在写Main类main方法时会有重复的地方，所以一个类的方法应该尽量的少一点，要遵守单一职责，不能什么方法都写

6. 课程的改进建议及意见

我认为本课程设计还是比较好学的，只要能跟上节奏还是比较容易懂的，但是设计模式上课时听懂的难度比较的大，还需要在课后不断学习。

pta题目集的难度是从简单一次次迭代变难，但花了时间写还是可以80分以上的。pta的题目每过一个月要是能讲一下大作业的思路就好了。