门 | GATE-CS-2005 | 第 54 题

Markdown格式的题目描述：

有 n 个门，编号为 0 到 n - 1，每个门对应一个布尔值，其中 true 表示门打开，false 表示门关闭。你的任务是确定给定门中是否有一种完全打开/关闭的状态，如果有，返回该状态的编号。否则，返回 -1。

你可以执行以下操作中的任何一种操作：

1. query(d) - 查询门 d 的状态，其中 0 <= d < n。
2. toggle(d) - 更改门 d 的状态，其中 0 <= d < n。

函数原型：

def gate(n: int, gates: Callable[[int], bool], toggle: Callable[[int], Any])

参数说明：

• n：门的数量。
• gates：一个接受整数参数 d 并返回布尔值的函数，用于获取门 d 的状态。
• toggle：一个接受整数参数 d 的函数，用于更改门 d 的状态。

返回：

• 如果存在一种所有门都完全打开或关闭的状态，则返回该状态的门的编号。否则，返回 -1。

Python实现代码片段：

from typing import Callable

def gate(n: int, gates: Callable[[int], bool], toggle: Callable[[int], Any]) -> int:
    # 统计打开状态的门数量
    num_open = sum(gates(i) for i in range(n))
    # 如果所有门都打开或关闭，则返回任何一个门的编号
    if num_open == n or num_open == 0:
        return 0 if num_open == n else 1
    # 尝试将每扇门切换状态，并判断是否存在一种所有门都打开或关闭的状态
    for i in range(n):
        toggle(i)
        num_open = sum(gates(j) for j in range(n))
        if num_open == n or num_open == 0:
            return i + 1
        toggle(i)
    return -1

代码片段说明：

1. 首先统计原始状态下打开的门的数量 num_open，如果当前所有门都打开或关闭，则返回任何一个门的编号。
2. 遍历每扇门，切换门的状态，并计算当前打开的门的数量。如果当前所有门都打开或关闭，则返回该门的编号。
3. 如果没有一种所有门都打开或关闭的状态，则返回 -1。