Sudo GATE 2020 Mock II（2019 年 1 月 10 日）|问题 33

这是一道关于门的编程问题，需要程序员实现一个模拟器，模拟门的运行过程。在模拟过程中，可以对门进行开关、输入、输出等操作，同时也可以得到门的当前状态和输出结果。

实现思路

实现这个模拟器需要解决以下问题：

1. 门的种类和状态：门有多种类型，每种类型有不同的输入输出规则和状态。门的状态包括输入和输出值，以及开关状态等。

2. 门的连接关系：门之间可以互相连接，形成复杂的电路。因此需要记录门之间的连接关系，以便处理输入、输出信号。

3. 操作和反馈：可以通过操作接口控制门的开关状态和输入值，也可以获得门的当前状态和输出值，以供其它门使用。

4. 模拟流程：所有门的状态变化是同时进行的，即同时处理所有输入信号，更新所有门的状态，并计算所有输出信号。需要编写一个循环来模拟整个流程。

为了实现这个模拟器，可以采用面向对象的编程思想。每个门对象包含以下属性和方法：

• 属性：

• 类型：门的类型，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。

• 输入门：该门的输入连接的门，如果没有则为 None。

• 输入值：该门的输入值，如果没有则为 None。

• 输出值：该门的输出值，如果没有则为 None。

• 开关状态：该门的开关状态，表示门是否处于工作状态。

• 方法：

• 计算输出值：根据输入值、开关状态等属性计算输出值。

• 连接门：将该门与另一门连接起来。

• 获取输入门：获取该门的输入门列表。

• 获取输出值：获取该门的输出值。

• 设置输入值：设置该门的输入值。

• 打开门：将该门的开关状态设置为打开。

• 关闭门：将该门的开关状态设置为关闭。

• 获取门状态：获取该门的状态，包括输入、输出值和开关状态。

在模拟过程中，可以先创建一个门对象列表，并按照连接顺序连接门，然后循环计算门的输出值，直到输出值不再发生变化或超过指定次数为止。

代码实现

下面是一个简单的基于类的门模拟器代码实现：

class Gate:
    def __init__(self, gate_type):
        self.type = gate_type
        self.input_gate = []
        self.input_value = []
        self.output_value = None
        self.is_open = True

    def compute_output(self):
        if not self.is_open:
            self.output_value = None
            return
        if self.type == "AND":
            self.output_value = all(self.input_value)
        elif self.type == "OR":
            self.output_value = any(self.input_value)
        elif self.type == "NOT":
            self.output_value = not self.input_value[0]

    def connect_gate(self, gate):
        self.input_gate.append(gate)

    def get_input_gate(self):
        return self.input_gate

    def set_input_value(self, value, input_index):
        self.input_value[input_index] = value

    def get_output_value(self):
        return self.output_value

    def get_gate_status(self):
        return {"type": self.type, "input_value": self.input_value, "output_value": self.output_value, "is_open": self.is_open}

    def open_gate(self):
        self.is_open = True

    def close_gate(self):
        self.is_open = False

g1 = Gate("AND")
g2 = Gate("OR")
g3 = Gate("NOT")

g2.connect_gate(g1)
g3.connect_gate(g2)

#g1: True, False
g1.set_input_value(True, 0)
g1.set_input_value(False, 1)

for i in range(10):
    for gate in [g1, g2, g3]:
        input_value = []
        for input_gate in gate.get_input_gate():
            input_value.append(input_gate.get_output_value())
        gate.set_input_value(input_value, 0)
        gate.compute_output()
    print(f"Iteration {i + 1}: {g3.get_gate_status()}")