门| GATE-CS-2002 |问题22

该问题是GATE-CS-2002中的编程问题的第22个。这是一个基于数据结构和算法的问题。本问题要求实现一个类，表示一个简单的门。

问题描述

门有两种状态：打开和关闭。门的状态由它的锁状态和它的开关状态共同决定。

门有两种锁：数字锁和图案锁。数字锁由一个整数表示，图案锁由在一个特定的集合内进行选择的图案表示。一个门有零个，一个或两个锁。如果门有两个锁，那么一个锁是数字锁，另一个锁是图案锁。门的状态可以由以下方式控制：

1. 门可以被打开或关闭。
2. 当门被打开时，它仅在门的状态为关闭，没有锁键入或仅数字锁被使用时才会打开。
3. 当门关闭时，门可能没有锁或一个或两个锁。

解题思路

这道题要求实现一个门的类，涉及到门的状态、锁状态等问题。对于这种问题，我们可以定义门的状态和锁状态的枚举类型，并在门类中定义相应的成员变量和方法。门类应该实现一个方法，用于判断门是否可以打开。

下面是一个基本的门类的代码示例，它包含门的状态和锁状态的枚举类型，并实现了访问和修改门状态的公共方法和用于判断门是否可以打开的私有方法。

public class Door {
    // 枚举门的状态
    public static enum State {
        OPEN, CLOSED
    }

    // 枚举锁的类型
    public static enum LockType {
        NONE, DIGITAL, PATTERN, BOTH
    }

    // 门的状态
    private State state;
    // 数字锁的状态
    private LockState digitalLock;
    // 图案锁的状态
    private LockState patternLock;

    // 构造函数
    public Door() {
        this.state = State.CLOSED;
        this.digitalLock = new LockState();
        this.patternLock = new LockState();
    }

    // 获取门的状态
    public State getState() {
        return this.state;
    }

    // 设置门的状态
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    // 获取数字锁状态
    public LockState getDigitalLock() {
        return digitalLock;
    }

    // 获取图案锁状态
    public LockState getPatternLock() {
        return patternLock;
    }

    // 判断门是否可以打开
    private boolean canOpen() {
        // 如果门已经处于打开状态，则返回false
        if (this.state == State.OPEN) {
            return false;
        }
        // 如果锁都没有锁定，则返回true
        if (this.digitalLock.getState() == LockState.State.UNLOCKED &&
                this.patternLock.getState() == LockState.State.UNLOCKED) {
            return true;
        }
        // 如果只有数字锁被锁定，则返回true
        if (this.digitalLock.getState() == LockState.State.LOCKED &&
                this.patternLock.getState() == LockState.State.UNLOCKED) {
            return true;
        }
        // 如果两个锁都被锁定，则返回false
        if (this.digitalLock.getState() == LockState.State.LOCKED &&
                this.patternLock.getState() == LockState.State.LOCKED) {
            return false;
        }
        // 如果门仅有图案锁被锁定，则返回false
        return false;
    }

    // 开门
    public boolean open() {
        // 如果门不能打开，则返回false
        if (!canOpen()) {
            return false;
        }
        // 如果门可以打开，则打开门并返回true
        this.state = State.OPEN;
        return true;
    }

    // 关门
    public void close() {
        this.state = State.CLOSED;
    }

    // 锁门
    public void lock(LockType lockType, Object arg) {
        if (lockType == LockType.DIGITAL || lockType == LockType.BOTH) {
            if (arg instanceof Integer) {
                digitalLock.setState(LockState.State.LOCKED);
                digitalLock.setArg((Integer)arg);
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid argument for digital lock.");
            }
        }
        if (lockType == LockType.PATTERN || lockType == LockType.BOTH) {
            if (arg instanceof String) {
                patternLock.setState(LockState.State.LOCKED);
                patternLock.setArg((String)arg);
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid argument for pattern lock.");
            }
        }
    }

    // 解锁门
    public void unlock(LockType lockType, Object arg) {
        if (lockType == LockType.DIGITAL || lockType == LockType.BOTH) {
            if (arg instanceof Integer) {
                digitalLock.setArg((Integer)arg);
                digitalLock.setState(LockState.State.UNLOCKED);
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid argument for digital lock.");
            }
        }
        if (lockType == LockType.PATTERN || lockType == LockType.BOTH) {
            if (arg instanceof String) {
                patternLock.setArg((String)arg);
                patternLock.setState(LockState.State.UNLOCKED);
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid argument for pattern lock.");
            }
        }
    }

    // 定义锁状态的内部类
    private static class LockState {
        public static enum State {
            LOCKED, UNLOCKED
        }

        private State state;
        private Object arg;

        public LockState() {
            state = State.UNLOCKED;
            arg = null;
        }

        public State getState() {
            return state;
        }

        public void setState(State state) {
            this.state = state;
        }

        public Object getArg() {
            return arg;
        }

        public void setArg(Object arg) {
            this.arg = arg;
        }
    }

}

总结

本问题要求实现一个简单的门类，我们在Door类中定义状态枚举类型和锁状态类型，实现了公共方法和用于判断门是否可以打开的私有方法。我们可以根据需要，对类进行进一步的扩展和优化，例如添加图案锁、加密锁等不同类型的锁，实现更加复杂的门类。