题目介绍

本题目是 Sudo GATE 2020 Mock II 中第 42 题，考察门电路的逻辑设计和实现。

题目描述

给定一个门电路，其中包含 AND, OR 和 NOT 门。请实现一个函数 simulateCircuit(input: List[int], circuit: List[Tuple[int, int, str]]) -> List[int]，该函数返回由门电路计算得出的输出。

输入格式

• input: 表示输入的二进制数的列表，长度为 N。
• circuit: 表示门电路的连接关系的元组列表，其中每个元组包含三个部分：
  • gate1: 一个整数，表示该连接的端口 1 所连接的门的编号 (1 <= gate1 <= k)。
  • gate2: 一个整数，表示该连接的端口 2 所连接的门的编号 (1 <= gate2 <= k)。
  • gate2Out: 一个字符串，表示该连接的端口 2 所连接的门的输出类型，取值为 AND, OR 和 NOT 其中之一。

输出格式

• 输出一个二进制数的列表，表示由门电路计算得出的输出。

编程语言

本题目的程序员可以使用自己熟练的编程语言来完成题目的编写和提交，只要能够正常地得出正确的结果即可。

代码实现

该函数的主要工作就是根据输入的门电路和二进制数的列表，计算得出最后的输出结果。实现的主要步骤包括：

1. 初始化门电路中每个门所对应的输入和输出；

2. 遍历输入的门电路元组，根据信号的输入类型计算得到输出，并将输出存储到相应的输出列表中；

3. 返回最终的输出列表。

下面是一个 Python 语言的实现代码：

from typing import List, Tuple

class Gate:
    def __init__(self, in1=None, gate1=None, in2=None, gate2=None, not_gate=False):
        self.in1 = in1
        self.in2 = in2
        self.gate1 = gate1
        self.gate2 = gate2
        self.not_gate = not_gate
        self.output = None

    def get_output(self):
        if self.output is None:
            if self.not_gate:
                self.output = 1 - self.in1.get_output()
            elif self.gate1 is None:
                self.output = self.in1.get_output()
            else:
                self.output = self.gate1.get_output() or self.gate2.get_output()
        return self.output

def simulateCircuit(input: List[int], circuit: List[Tuple[int, int, str]]) -> List[int]:
    k = len(circuit)
    gates = [Gate() for _ in range(k + len(input))]
    for i, bit in enumerate(input):
        gates[k + i].output = bit

    for i, conn in enumerate(circuit):
        g1, g2, gate = conn
        g1, g2 = g1 - 1, g2 - 1

        if gate == 'AND':
            gates[k + i].gate1 = gates[g1]
            gates[k + i].gate2 = gates[g2]
        elif gate == 'OR':
            gates[k + i].gate1 = gates[g1]
            gates[k + i].gate2 = gates[g2]
        elif gate == 'NOT':
            gates[k + i].in1 = gates[g2]
            gates[k + i].not_gate = True

    outputs = [g.get_output() for g in gates[-len(input):]]

    return outputs

注意，在这个实现中，我们使用了一个 Gate 类来表示一个门，其中包含输入、输出及相应的信号输出等关键信息。在遍历输入的门电路元组时，根据信号的输入类型计算得到输出并将输出存储到相应的输出列表中。最后返回最终的输出列表。