门| GATE-CS-2015（套装2）|问题 26

这道题要求我们实现一个抽象数据类型——门（Gate），具体来说是按位运算的门，支持 AND、OR 和 NOT 操作。我们需要实现以下操作：

• Gate.output()：获取门的输出。
• Gate.getInput1() 和 Gate.getInput2()：获取门的两个输入。
• Gate.performGateLogic()：根据门的具体类型和输入计算输出。

我们可以先实现一个基类 LogicGate，表示逻辑门，其中包括输入和输出等基本信息，以及 performGateLogic() 方法，由子类实现具体的门类型和门的操作。

class LogicGate:
    def __init__(self, label):
        self.label = label
        self.output = None
    
    def getLabel(self):
        return self.label
    
    def getOutput(self):
        self.output = self.performGateLogic()
        return self.output
    
    def performGateLogic(self):
        raise NotImplementedError

对于具体的门类型，我们可以分别实现子类，如 AndGate、OrGate 和 NotGate。

AndGate 的 performGateLogic() 方法返回两个输入的与运算结果：

class AndGate(LogicGate):
    def __init__(self, label):
        super().__init__(label)
        self.input1 = None
        self.input2 = None
    
    def getInput1(self):
        return self.input1
    
    def setInput1(self, input1):
        self.input1 = input1
    
    def getInput2(self):
        return self.input2
    
    def setInput2(self, input2):
        self.input2 = input2
    
    def performGateLogic(self):
        if self.input1 is None or self.input2 is None:
            raise ValueError("Missing input(s)")
        return self.input1 and self.input2

OrGate 的 performGateLogic() 方法返回两个输入的或运算结果：

class OrGate(LogicGate):
    def __init__(self, label):
        super().__init__(label)
        self.input1 = None
        self.input2 = None
    
    def getInput1(self):
        return self.input1
    
    def setInput1(self, input1):
        self.input1 = input1
    
    def getInput2(self):
        return self.input2
    
    def setInput2(self, input2):
        self.input2 = input2
    
    def performGateLogic(self):
        if self.input1 is None or self.input2 is None:
            raise ValueError("Missing input(s)")
        return self.input1 or self.input2

NotGate 的 performGateLogic() 方法返回输入的否定结果：

class NotGate(LogicGate):
    def __init__(self, label):
        super().__init__(label)
        self.input = None
    
    def getInput(self):
        return self.input
    
    def setInput(self, input):
        self.input = input
    
    def performGateLogic(self):
        if self.input is None:
            raise ValueError("Missing input")
        return not self.input

最后，我们可以进行测试：

>>> g1 = AndGate("G1")
>>> g1.setInput1(False)
>>> g1.setInput2(True)
>>> g1.getOutput()
False

>>> g2 = OrGate("G2")
>>> g2.setInput1(True)
>>> g2.setInput2(False)
>>> g2.getOutput()
True

>>> g3 = NotGate("G3")
>>> g3.setInput(True)
>>> g3.getOutput()
False

以上就是门的实现了。