门| Sudo GATE 2021 测验 |问题 28

本文将向程序员介绍 Sudo GATE 2021 测验中第28个问题——门。在介绍问题之前，先来看一下问题背景和要求。

问题背景和要求

一个简单的门系统由4个逻辑门（AND、OR、NOT、XOR）组成，每个门都可以有两个输入和一个输出，如下图所示。

          +---+             
          |AND|─────(A)─────┐
          +---+              │
            │                ├─────(F)─────┐
     (B)────┘                │              │
    +------+    +---+       +---+       +---+
    | NOT  |────┤XOR|───────|OR |───────|AND|
    +------+    +---+       +---+       +---+
      │             │          │          │
      ├─────(C)─────┘          │          ├─────(G)─────(O)
      │                        │          │
      ├─────(D)────────────────┘          │
      │                                   │
      └─────(E)───────────────────────────┘

输入和输出都是 1 或 0。要求实现门电路，输入 A、B、C、D、E，输出 F 和 G，其中：

• F = A AND ((NOT B) XOR C) AND (D OR (NOT E))
• G = B XOR ((NOT C) AND D AND E)

你需要实现一个程序，在给定 A、B、C、D 和 E 的输入值后，输出相应的 F 和 G 值。

解题思路

此问题需要实现一个门电路，通过逻辑门的嵌套来计算 F 和 G 值。具体实现思路如下：

1. 定义四个逻辑门（AND、OR、NOT、XOR）；
2. 按照定义，逐步嵌套逻辑门，计算出 F 和 G 值；
3. 最终输出 F 和 G。

代码实现

下面是 Python 代码实现，我们可以按照上述思路实现一个门电路：

class Gate:
    def __init__(self, gate_type, input1, input2):
        self.gate_type = gate_type
        self.input1 = input1
        self.input2 = input2

    def output(self):
        if self.gate_type.upper() == 'AND':
            return self.input1 & self.input2
        elif self.gate_type.upper() == 'OR':
            return self.input1 | self.input2
        elif self.gate_type.upper() == 'NOT':
            return not self.input1
        elif self.gate_type.upper() == 'XOR':
            return self.input1 ^ self.input2
        else:
            return None

def calculate_F(A, B, C, D, E):
    not_B = Gate('NOT', B, None).output()
    D_or_not_E = Gate('OR', D, not E).output()
    F_temp = Gate('AND', A, not_B ^ C).output()
    F = Gate('AND', F_temp, D_or_not_E).output()
    return F

def calculate_G(A, B, C, D, E):
    not_C = Gate('NOT', C, None).output()
    G_temp = Gate('AND', not_C, D).output()
    G_temp = Gate('AND', G_temp, E).output()
    G_temp_2 = Gate('XOR', B, G_temp).output()
    G = G_temp_2
    return G

总结

本文介绍了 Sudo GATE 2021 测验中第28个问题——门，包括问题的背景和要求、思路和代码实现，该问题需要实现一个门电路，通过逻辑门的嵌套来计算 F 和 G 值。