介绍

这是一道来自于Gate-CS-2014-(Set-1)的问题18。题目要求实现一个给定操作序列的门电路的状态。

题目描述

门电路可以使用AND，OR和NOT门交替实现。给定一个操作序列，其中0表示AND门，1表示OR门，2表示NOT门，3表示AND，OR或NOT输出门的输入序列与操作序列的下一个位置连接。初始状态为所有输入均为0。例如，序列1 0 2 0 3 1 1 2 2用于形成以下门电路。

AND    OR
 |     |   
 |    NOT  
 |     |   
 |    AND 
 |     |   
 |     |   
 |    NOT  
 |     |   
 +-----OR  
       |   
      NOT 
       |   
      OUT

门电路的输出状态应作为答案返回。

解决方案

我们可以使用一个stack来保存目前为止的门电路状态，并根据下一个操作符更新状态。具体地，当我们遇到一个AND或OR操作符时，我们弹出stack顶部两个元素作为操作数，然后使用该操作符计算结果。当我们遇到一个NOT操作符时，我们弹出stack顶部的元素作为操作数，并使用该操作符计算结果，然后将结果推回stack。最终，stack顶部的元素就是门电路的输出状态。

def calculate_gate_state(operations):
    input_states = [0]*3  # 初始状态为所有输入均为0
    gate_stack = [input_states]  # 初始化stack为（0， 0， 0）

    for op in operations:
        if op == 2:  # NOT
            input_state = gate_stack.pop()
            output_state = [1 - i for i in input_state]
            gate_stack.append(output_state)
        else:  # AND 或 OR
            input_states_2 = gate_stack.pop()
            input_states_1 = gate_stack.pop()
            output_state = []
            for i in range(len(input_states_1)):
                if op == 0:  # AND
                    output_state.append(input_states_1[i] & input_states_2[i])
                else:  # OR
                    output_state.append(input_states_1[i] | input_states_2[i])
            gate_stack.append(output_state)

    return gate_stack[0]

总结

这是一道需要理解门电路的基本知识，以及栈的基本操作的题目。使用stack来保存门电路状态是更为简单和直接的方法。