pta第二次博客
目录
• pta第二次博客
o 1.前言
o 2.设计与分析
o 3.踩坑心得：
o 4.改进建议
o 5.总结
1.前言
这三次题目集的主要考察的知识点是继承和多态，包括对super、extend关键字的使用，方法的重写等。
这三次PTA作业涉及了广泛的知识点，对日常学习积累的要求颇高。在作业中的家居强电电路模拟程序-1和家居强电电路模拟程序-2，以及答题程序4中，都深入探讨了继承的概念。这些作业不仅检验了继承中多态性的应用、方法的覆盖（重写），还考察了子类构造方法如何调用父类的无参构造以进行初始化。在数据处理方面，作业同样要求我们熟练掌握正则表达式的使用。通过正则表达式的捕获和分组功能，我们能够准确解析输入数据，进而为对象创建提供必要的信息。在对象数据的存储方面，作业强调了集合类的重要性。例如，ArrayList和HashMap等数据结构的选择取决于数据的具体需求。HashMap以其键值对存储的特性，使得编号与对象之间能够形成一一对应的关系，这在数据存储中起到了关键作用。总的来说，这三次作业不仅检验了我们对编程基础知识的掌握程度，还进一步加深了我们对于面向对象编程中继承、多态、方法重写等概念的理解，并锻炼了我们在实际编程中运用这些概念解决问题的能力。
2.设计与分析
第四次作业
题目内容
设计实现答题程序，模拟一个小型的测试，要求输入题目信息、试卷信息、答题信息、学生信息、删除题目信息，根据输入题目信息中的标准答案判断答题的结果。本题在答题判题程序-3基础上新增的内容统一附加在输出格式说明之后，用粗体标明。输入格式: 程序输入信息分五种，信息可能会打乱顺序混合输入。1、题目信息
题目信息为独行输入，一行为一道题，多道题可分多行输入。格式："#N:"+题目编号+" "+"#Q:"+题目内容+" "#A:"+标准答案
格式约束：1、题目的输入顺序与题号不相关，不一定按题号顺序从小到大输入。2、允许题目编号有缺失，例如：所有输入的题号为1、2、5，缺少其中的3号题。此种情况视为正常。
样例：#N:1 #Q:1+1= #A:2#N:2 #Q:2+2= #A:42、试卷信息试卷信息为独行输入，一行为一张试卷，多张卷可分多行输入数据。 \格式："#T:"+试卷号+" "+题目编号+"-"+题目分值+" "+题目编号+"-"+题目分值+...
格式约束：题目编号应与题目信息中的编号对应。一行信息中可有多项题目编号与分值。
样例：#T:1 3-5 4-8 5-2 3、学生信息学生信息只输入一行，一行中包括所有学生的信息，每个学生的信息包括学号和姓名，格式如下。格式："#X:"+学号+" "+姓名+"-"+学号+" "+姓名....+"-"+学号+" "+姓名
格式约束：答案数量可以不等于试卷信息中题目的数量，没有答案的题目计0分，多余的答案直接忽略，答案之间以英文空格分隔。
样例：#S:1 #A:5 #A:221是试卷号 5是1号试卷的顺序第1题的题目答案
4、答卷信息答卷信息按行输入，每一行为一张答卷的答案，每组答案包含某个试卷信息中的题目的解题答案，答案的顺序号与试 卷信息中的题目顺序相对应。答卷中：格式："#S:"+试卷号+" "+学号+" "+"#A:"+试卷题目的顺序号+"-"+答案内容+...
格式约束：答案数量可以不等于试卷信息中题目的数量，没有答案的题目计0分，多余的答案直接忽略，答案之间以英文空格分隔。答案内容可以为空，即””。答案内容中如果首尾有多余的空格，应去除后再进行判断。答卷信息中仅包含试卷号、学号，而没有后续内容的，视为一张空白卷，为有效信息，不做格式错误处理。
样例：#T:1 1-5 3-2 2-5 6-9 4-10 7-3#S:1 20201103 #A:2-5 #A:6-41是试卷号20201103是学号2-5中的2是试卷中顺序号，5是试卷第2题的答案，即T中3-2的答案 6-4中的6是试卷中顺序号，4是试卷第6题的答案，即T中7-3的答案
注意：不要混淆顺序号与题号5、删除题目信息删除题目信息为独行输入，每一行为一条删除信息，多条删除信息可分多行输入。该信息用于删除一道题目信息，题目被删除之后，引用该题目的试卷依然有效，但被删除的题目将以0分计，同时在输出答案时，题目内容与答案改为一条失效提示，例如：”the question 2 invalid~0”格式："#D:N-"+题目号
格式约束：题目号与第一项”题目信息”中的题号相对应，不是试卷中的题目顺序号。本题暂不考虑删除的题号不存在的情况。
样例：
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#N:2 #Q:2+2= #A:4
#T:1 1-5 2-8
#X:20201103 Tom-20201104 Jack
#S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-4
#D:N-2
end 输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=~5~false
the question 2 invalid~0
20201103 Tom: 0 0~0
答题信息以一行"end"标记结束，"end"之后的信息忽略。输出格式:1、试卷总分警示该部分仅当一张试卷的总分分值不等于100分时作提示之用，试卷依然属于正常试卷，可用于后面的答题。如果总分等于100 分，该部分忽略，不输出。
格式："alert: full score of test paper"+试卷号+" is not 100 points"
约束：有多张试卷时，按输入信息的先后顺序输出警示。样例：alert: full score of test paper2 is not 100 points2、答卷信息一行为一道题的答题信息，根据试卷的题目的数量输出多行数据。格式：题目内容+"~"+答案++"~"+判题结果（true/false）约束：如果输入的答案信息少于试卷的题目数量，每一个缺失答案的题目都要输出"answer is null" 。样例：answer is null3+2=~5~true4+6=~22~false.answer is null3、判分信息判分信息为一行数据，是一条答题记录所对应试卷的每道小题的计分以及总分，计分输出的先后顺序与题目题号相对应。格式：学号+" "+姓名+": "+题目得分+" "+....+题目得分+"~"+总分
格式约束：1、没有输入答案的题目、被删除的题目、答案错误的题目计0分2、判题信息的顺序与输入答题信息中的顺序相同
样例：20201103 Tom: 0 0~0根据输入的答卷的数量以上2、3项答卷信息与判分信息将重复输出。4、被删除的题目提示信息当某题目被试卷引用，同时被删除时，答案中输出提示信息。样例见第5种输入信息“删除题目信息”。5、题目引用错误提示信息试卷错误地引用了一道不存在题号的试题，在输出学生答案时，提示”non-existent question~”加答案。例如：输入：
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#T:1 3-8
#X:20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www
#S:1 20201103 #A:1-4
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
non-existent question~0
20201103 Tom: 0~0如果答案输出时，一道题目同时出现答案不存在、引用错误题号、题目被删除，只提示一种信息，答案不存在的优先级最高，例如：输入：
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#T:1 3-8
#X:20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www
#S:1 20201103
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
answer is null
20201103 Tom: 0~0
6、格式错误提示信息输入信息只要不符合格式要求，均输出”wrong format:”+信息内容。例如：wrong format:2 #Q:2+2= #47、试卷号引用错误提示输出如果答卷信息中试卷的编号找不到，则输出”the test paper number does not exist”，答卷中的答案不用输出，参见样例8。8、学号引用错误提示信息如果答卷中的学号信息不在学生列表中，答案照常输出，判分时提示错误。参见样例9。本次作业新增内容：1、输入选择题题目信息题目信息为独行输入，一行为一道题，多道题可分多行输入。格式："#Z:"+题目编号+" "+"#Q:"+题目内容+" "#A:"+标准答案
格式基本的约束与一般的题目输入信息一致。新增约束：标准答案中如果包含多个正确答案（多选题），正确答案之间用英文空格分隔。
例如：#Z:2 #Q:宋代书法有苏黄米蔡四家，分别是： #A:苏轼 黄庭坚 米芾 蔡襄
多选题输出：输出格式与一般答卷题目的输出一致，判断结果除了true、false，增加一项”partially correct”表示部分正确。
多选题给分方式：答案包含所有正确答案且不含错误答案给满分；包含一个错误答案或完全没有答案给0分；包含部分正确答案且不含错误答案给一半分，如果一半分值为小数，按截尾规则只保留整数部分。
例如：
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#Z:2 #Q:党十八大报告提出要加强()建设。A 政务诚信 B 商务诚信 C社会诚信 D司法公信 #A:A B C D
#T:1 1-5 2-9
#X:20201103 Tom
#S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-A C
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=~5~false
党十八大报告提出要加强()建设。A 政务诚信 B 商务诚信 C社会诚信 D司法公信~A C~partially correct
20201103 Tom: 0 4~42、输入填空题题目信息题目信息为独行输入，一行为一道题，多道题可分多行输入。格式："#K:"+题目编号+" "+"#Q:"+题目内容+" "#A:"+标准答案
格式基本的约束与一般的题目输入信息一致。
例如：#K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
填空题输出：输出格式与一般答卷题目的输出一致，判断结果除了true、false，增加一项”partially correct”表示部分正确。填空题给分方式：答案与标准答案内容完全匹配给满分，包含一个错误字符或完全没有答案给0分，包含部分正确答案且不含错误字符给一半分，如果一半分值为小数，按截尾规则只保留整数部分。例如：
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
#T:1 1-5 2-10
#X:20201103 Tom
#S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-瑶琴
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=~5~false
古琴在古代被称为：~瑶琴~partially correct
20201103 Tom: 0 5~53、输出顺序变化只要是正确格式的信息，可以以任意的先后顺序输入各类不同的信息。比如试卷可以出现在题目之前，删除题目的信息可以出现在题目之前等。例如：
#T:1 1-5 2-10
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
#X:20201103 Tom
#S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-古筝
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=~5~false
古琴在古代被称为：~古筝~false
20201103 Tom: 0 0~04、多张试卷信息本题考虑多个同学有多张不同试卷的答卷的情况。输出顺序优先级为学号、试卷号，按从小到大的顺序先按学号排序，再按试卷号。例如：
#T:1 1-5 2-10
#T:2 1-8 2-21
#N:1 #Q:1+1= #A:2
#S:2 20201103 #A:1-2 #A:2-古筝
#S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-瑶琴或七弦琴
#S:1 20201104 #A:1-2 #A:2-瑟
#S:2 20201104 #A:1-5 #A:2-七弦琴
#X:20201103 Tom-20201104 Jack
#K:2 #Q:古琴在古代被称为： #A:瑶琴或七弦琴
end
输出：
alert: full score of test paper1 is not 100 points
alert: full score of test paper2 is not 100 points
1+1=~5~false
古琴在古代被称为：~瑶琴或七弦琴~true
20201103 Tom: 0 10~10
1+1=~2~true
古琴在古代被称为：~古筝~false
20201103 Tom: 8 0~8
1+1=~2~true
古琴在古代被称为：~瑟~false
20201104 Jack: 5 0~5
1+1=~5~false
古琴在古代被称为：~七弦琴~partially correct
20201104 Jack: 0 10~10
新增的题目异常情况的处理与一般题目相同，具体样例参考上一次大作业的样例说明：
试题分析
在解题过程中，我首先明确了题目的主要需求：需要设计一个能够管理试卷、学生和答题信息的系统。这意味着我需要仔细分析题目中的各个部分，包括试卷信息的存储、学生信息的录入、答题信息的处理以及最终的输出。在定义数据结构时，我考虑到了不同信息的特点和它们之间的关系。我选择了合适的数据结构来存储这些信息，以便在后续的处理中能够方便地进行访问和修改。在编写函数处理输入信息时，我特别注意了输入格式的验证和数据的准确性。我编写了一系列函数来解析不同类型的输入信息，并将它们存储到对应的数据结构中。在判断答题正确性时，我遇到了新的挑战。特别是对于多选题和填空题，我需要编写更复杂的逻辑来判断答题的部分正确或完全正确。我仔细研究了题目的要求，并设计了相应的算法来实现这些功能。最后，在处理多张试卷和多个学生的情况时，我考虑到了排序和合并输出的需求。我采用了先按试卷编号排序，再按学生学号排序的策略，以确保输出结果的有序性。在整个解题过程中，我深刻体会到了异常处理的重要性。我仔细分析了可能出现的异常情况，并编写了相应的异常处理代码来确保程序的健壮性。
查看代码
public static void main(String[] args) {ArrayList<Student> studentlist = new ArrayList<>();ArrayList<Question> questionlist = new ArrayList<>();ArrayList<Paper> paperlist = new ArrayList<>();ArrayList<AnswerPaper> AnswerPaperlist = new ArrayList<>();distinguish(studentlist,questionlist,paperlist,AnswerPaperlist);AnswerPaperlist_sort(AnswerPaperlist);paper_sumgrade(paperlist);result(studentlist,questionlist,paperlist,AnswerPaperlist);}public static void paper_sumgrade(ArrayList<Paper> paperlist){for(Paper r:paperlist){r.compute_sum();}}public static void AnswerPaperlist_sort(ArrayList<AnswerPaper> AnswerPaperlist){for(AnswerPaper r : AnswerPaperlist){r.sort();}}
代码分析总结：
在解题过程中，我感受到了自己编程能力的提升。我学会了如何根据题目需求设计合适的数据结构和算法，如何编写高效的代码来处理复杂的问题，以及如何进行异常处理和错误排查。同时，我也认识到了自己在编程方面的不足之处。我发现自己在处理复杂逻辑和异常情况时还存在一些困难，需要进一步加强学习和练习。总的来说，这次编程练习让我受益匪浅。我不仅提高了自己的编程能力，还锻炼了自己的思维能力和解决问题的能力。我相信在未来的学习和工作中，这些经验将会对我产生积极的影响。
PowerDesigner的相应类图
第五次作业
题目内容
智能家居是在当下家庭中越来越流行的一种配置方案，它通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能。请根据如下要去设计一个智能家居强电电路模拟系统。1、控制设备模拟本题模拟的控制设备包括：开关、分档调速器、连续调速器。开关：包括0和1两种状态。开关有两个引脚，任意一个引脚都可以是输入引脚，而另一个则是输出引脚。开关状态为0时，无论输入电位是多少，输出引脚电位为0。当开关状态为1时，输出引脚电位等于输入电位。
分档调速器按档位调整，常见的有3档、4档、5档调速器，档位值从0档-2（3/4）档变化。本次迭代模拟4档调速器，每个档位的输出电位分别为0、0.3、0.6、0.9倍的输入电压。
连续调速器没有固定档位，按位置比例得到档位参数，数值范围在[0.00-1.00]之间，含两位小数。输出电位为档位参数乘以输入电压。
所有调速器都有两个引脚，一个固定的输入（引脚编号为1）、一个输出引脚（引脚编号为2）。当输入电位为0时，输出引脚输出的电位固定为0，不受各类开关调节的影响。所有控制设备的初始状态/档位为0。控制设备的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。2、受控设备模拟本题模拟的受控设备包括：灯、风扇。两种设备都有两根引脚，通过两根引脚电压的电压差驱动设备工作。灯有两种工作状态：亮、灭。在亮的状态下，有的灯会因引脚电位差的不同亮度会有区别。
风扇在接电后有两种工作状态：停止、转动。风扇的转速会因引脚的电位差的不同而有区别。
本次迭代模拟两种灯具。白炽灯：亮度在0~200lux（流明）之间。
电位差为0-9V时亮度为0,其他电位差按比例，电位差10V对应50ux，220V对应200lux，其他电位差与对应亮度值成正比。白炽灯超过220V。
日光灯：亮度为180lux。
只有两种状态，电位差为0时，亮度为0，电位差不为0，亮度为180。
本次迭代模拟一种吊扇。工作电压区间为80V-150V，对应转速区间为80-360转/分钟。80V对应转速为80转/分钟，150V对应转速为360转/分钟，超过150V转速为360转/分钟（本次迭代暂不考虑电压超标的异常情况）。其他电压值与转速成正比，输入输出电位差小于80V时转速为0。
输入信息：1、设备信息分别用设备标识符K、F、L、B、R、D分别表示开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇。设备标识用标识符+编号表示，如K1、F3、L2等。
引脚格式：设备标识-引脚编号，例如：K1-1标识编号为1的开关的输入引脚。三种控制开关的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
受控设备的两个引脚编号分别为1、2。
约束条件：不同设备的编号可以相同。
同种设备的编号可以不连续。
设备信息不单独输入，包含在连接信息中。2、连接信息一条连接信息占一行，用[]表示一组连接在一起的设备引脚，引脚与引脚之间用英文空格" "分隔。格式："["+引脚号+" "+...+" "+引脚号+"]"
例如：[K1-1 K3-2 D5-1]表示K1的输入引脚，K3的输出引脚，D5的1号引脚连接在一起。
约束条件：本次迭代不考虑两个输出引脚短接的情况
考虑调速器输出串联到其他控制设备（开关）的情况
不考虑调速器串联到其他调速器的情况。
不考虑各类控制设备的并联接入或反馈接入。例如，K1的输出接到L2的输入，L2的输出再接其他设备属于串联接线。K1的输出接到L2的输出，同时K1的输入接到L2的输入，这种情况属于并联。K1的输出接到L2的输入，K1的输入接到L2的输出，属于反馈接线。
3、控制设备调节信息开关调节信息格式：#+设备标识K+设备编号，例如：#K2，代表切换K2开关的状态。
分档调速器的调节信息格式：#+设备标识F+设备编号+"+" 代表加一档，例如：#F3+，代表F3输出加一档。
#+设备标识F+设备编号+"-" 代表减一档，例如：#F1-，代表F1输出减一档。
连续调速器的调节信息格式：#+设备标识L+设备编号+":" +数值 代表将连续调速器的档位设置到对应数值，例如：#L3:0.6，代表L3输出档位参数0.6。
4、电源接地标识：VCC，电压220V，GND，电压0V。没有接线的引脚默认接地，电压为0V。输入信息以end为结束标志，忽略end之后的输入信息。输出信息：按开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇的顺序依次输出所有设备的状态或参数。每个设备一行。同类设备按编号顺序从小到大输出。输出格式：@设备标识+设备编号+":" +设备参数值（控制开关的档位或状态、灯的亮度、风扇的转速，只输出值，不输出单位）
连续调速器的档位信息保留两位小数，即使小数为0，依然显示两位小数.00。
开关状态为0（打开）时显示turned on，状态为1（合上）时显示closed
如：
@K1:turned on
@B1:190
@L1:0.60
本题不考虑输入电压或电压差超过220V的情况。本题只考虑串联的形式，所以所有测试用例的所有连接信息都只包含两个引脚本题电路中除了开关可能出现多个，其他电路设备均只出现一次。
电源VCC一定是第一个连接的第一项，接地GND一定是最后一个连接的后一项。家居电路模拟系列所有题目的默认规则：1、当计算电压值等数值的过程中，最终结果出现小数时，用截尾规则去掉小数部分，只保留整数部分。为避免精度的误差，所有有可能出现小数的数值用double类型保存并计算，不要作下转型数据类型转换，例如电压、转速、亮度等，只有在最后输出时再把计算结果按截尾规则，舍弃尾数，保留整数输出。2、所有连接信息按电路从电源到接地的顺序依次输入，不会出现错位的情况。3、连接信息如果只包含两个引脚，靠电源端的引脚在前，靠接地端的在后。4、对于调速器，其输入端只会直连VCC，不会接其他设备。整个电路中最多只有一个调速器，且连接在电源上。家居电路模拟系列1-4题目后续迭代设计：1、电路结构变化：迭代1：只有一条线路，所有元件串联
迭代2：线路中包含一个并联电路
迭代3：线路中包含多个串联起来的并联电路
迭代4：并联电路之间可能出现包含关系电路结构变化示意图见图1。2、输入信息的变化串联线路信息：用于记录一段串联电路的元件与连接信息。例如： #T1:[IN K1-1] [K1-2 D2-1] [D2-2 OUT]#T1:[IN K1-1] [K1-2 M1-IN][M1-OUT D2-1] [D2-2 GND]
并联线路信息：用于记录一段并联电路所包含的所有串联电路信息。例如：#M1:[T1 T2 T3]
以上格式仅做参考，格式细节可能会调整，以具体发布的为准。3、计算方式的变化迭代1只包含1个受控元件，不用计算电流，之后的电路计算要包含电流、电阻等电路参数。4、电路元件的变化每次迭代会增加1-2个新的电路元件。image.png图1：电路结构示意图设计建议：1、电路设备类：描述所有电路设备的公共特征。2、受控设备类、控制设备类：对应受控、控制设备3、串联电路类：一条由多个电路设备构成的串联电路，也看成是一个独立的电路设备其他类以及类的属性、方法自行设计。
试题分析
本题是一个关于智能家居电路模拟的编程题目，要求通过给定的电路连接信息和控制设备状态信息，计算出每个设备的实时状态并排序输出。题目给出了一个特殊的场景，即电路中没有电阻，使得分压计算不适用，需要采用其他方法来模拟电路状态。首先，我们需要解析输入信息，包括电路连接信息、设备信息以及控制设备调节信息。对于电路连接信息，可以使用正则表达式和字符串分割等方法来提取出设备之间的引脚连接关系。设备信息则包括设备的标识符、编号和引脚编号，用于唯一标识每个设备。控制设备调节信息则用于改变控制设备的状态或参数。接下来，我们需要根据电路连接关系，逐步计算每个设备的输入电压和输出电压。由于电路中只有一个设备，所以下一个设备的输出电压等于上一个设备的输出电压。通过计算输入电压和输出电压的差值，我们可以得到设备的电压值，进而根据设备的状态计算方式计算出其转速、亮度等状态信息。在实现过程中，我们可以定义两个大类来表示控制设备和被控制设备。
最后，我们需要将设备信息存储，并按照题目要求进行排序输出。在存储时，我们可以为每个设备类型单独存储一个hashmap列表，以便后续排序和输出。排序时，可以根据题目要求的规则进行比较和排序。
查看代码
HashMap<Integer,SpeedController> SpeedControllerMap= new HashMap<>();//连续调速器HashMap<Integer,SpeedSelector> SpeedSelectorMap= new HashMap<>();//分档调速器HashMap<Integer,IncandescentLamp> IncandescentLampMap= new HashMap<>();//白炽灯HashMap<Integer,FluorescentLamp> FluorescentLampMap= new HashMap<>();//日光灯HashMap<Integer,CeilingFan> CeilingFanMap= new HashMap<>();//吊扇HashMap<Integer,Switch> switchMap= new HashMap<>();//开关public void print(){printSortedMap(switchMap);printSortedMap(SpeedSelectorMap); printSortedMap(SpeedControllerMap); printSortedMap(IncandescentLampMap); printSortedMap(FluorescentLampMap); printSortedMap(CeilingFanMap);}public static <K extends Comparable<K>, V> void printSortedMap(Map<K, V> map) { if (map == null || map.isEmpty()) { return; }List<K> keys = new ArrayList<>(map.keySet()); Collections.sort(keys); for (K key : keys) { V value = map.get(key); System.out.println(value.toString()); } }public MainCircuit(ArrayList<String> strs){
}
代码分析总结：
在解题过程中，我遇到了一些困难和挑战。例如，在处理电路连接信息和计算设备电压时，我需要仔细思考如何有效地提取和计算这些信息。此外，在实现控制设备和被控制设备的状态时，我也需要根据题目要求仔细设计和实现相应的类和方法。总的来说，这道题目让我收获颇丰。我不仅提高了自己的编程能力和解决问题的能力，还加深了对智能家居电路工作原理的理解。我相信在未来的学习和工作中，这些经验和知识将会对我产生积极的影响。
PowerDesigner的相应类图
SourceMontor的生成报表内容
题目内容
智能家居是在当下家庭中越来越流行的一种配置方案，它通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能。请根据如下要去设计一个智能家居强电电路模拟系统。以下题目介绍中加粗的部分为本次迭代在“家居强电电路模拟程序-1”的基础上增加的功能要求。1、控制设备本题模拟的控制设备包括：开关、分档调速器、连续调速器。开关：包括0和1两种状态。开关有两个引脚，任意一个引脚都可以是输入引脚，而另一个则是输出引脚。开关状态为0时，无论输入电位是多少，输出引脚电位为0。当开关状态为1时，输出引脚电位等于输入电位。
分档调速器按档位调整，常见的有3档、4档、5档调速器，档位值从0档-2（3/4）档变化。本次迭代模拟4档调速器，每个档位的输出电位分别为0、0.3、0.6、0.9倍的输入电压。
连续调速器没有固定档位，按位置比例得到档位参数，数值范围在[0.00-1.00]之间，含两位小数。输出电位为档位参数乘以输入电压。
所有调速器都有两个引脚，一个固定的输入（引脚编号为1）、一个输出引脚（引脚编号为2）。当输入电位为0时，输出引脚输出的电位固定为0，不受各类开关调节的影响。所有控制设备的初始状态/档位为0。控制设备的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
所有开关的电阻为 0。2、受控设备本题模拟的受控设备包括：灯、风扇。两种设备都有两根引脚，通过两根引脚电压的电压差驱动设备工作。灯有两种工作状态：亮、灭。在亮的状态下，有的灯会因引脚电位差的不同亮度会有区别。
风扇在接电后有两种工作状态：停止、转动。风扇的转速会因引脚间电位差的不同而有区别。
本次迭代模拟两种灯具。白炽灯：亮度在0~200lux（流明）之间。
电位差为0-9V时亮度为0,其他电位差按比例，电位差10V对应50ux，220V对应200lux，其他电位差与对应亮度值成正比。白炽灯超过220V。
日光灯：亮度为180lux。
只有两种状态，电位差为0时，亮度为0，电位差不为0，亮度为180。
本次迭代模拟一种吊扇。工作电压区间为80V-150V，对应转速区间为80-360转/分钟。80V对应转速为80转/分钟，150V对应转速为360转/分钟，超过150V转速为360转/分钟（本次迭代暂不考虑电压超标的异常情况）。其他电压值与转速成正比，输入输出电位差小于80V时转速为0。
本次迭代模拟一种落地扇。工作电压区间为 [80V,150V]，对应转速区间为 80-360 转/分钟。电压在[80,100)V 区间对应转速为 80 转/分 钟，[100-120)V 区间对应转速为 160 转/分钟，[120-140)V 区间对应转速为 260 转/分钟，超过 140V 转速 为 360 转/分钟（本次迭代暂不考虑电压超标的异常情况）输入信息：
本次迭代考虑电阻：白炽灯的电阻为 10，日光灯的电阻为 5，吊扇的电阻为 20，落 地扇的电阻为 203、输入信息1）输入设备信息分别用设备标识符K、F、L、B、R、D、A分别表示开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇、落地扇。设备标识用标识符+编号表示，如K1、F3、L2等。
引脚格式：设备标识-引脚编号，例如：K1-1标识编号为1的开关的输入引脚。三种控制开关的输入引脚编号为1，输出引脚编号为2。
受控设备的两个引脚编号分别为1、2。
约束条件：不同设备的编号可以相同。
同种设备的编号可以不连续。
设备信息不单独输入，包含在连接信息中。2）输入连接信息一条连接信息占一行，用[]表示一组连接在一起的设备引脚，引脚与引脚之间用英文空格" "分隔。格式："["+引脚号+" "+...+" "+引脚号+"]"
例如：[K1-1 K3-2 D5-1]表示K1的输入引脚，K3的输出引脚，D5的1号引脚连接在一起。
约束条件：不考虑调速器串联到其他调速器的情况。
不考虑调速器串联到其他调速器的情况。
考虑各类设备的并联接入。例如，K1 的输出接到 L2 的输入，L2 的输出再接其他设备属于串联接线。K1 的输出接到 L2 的输出，同时 K1 的输入接到 L2 的输入，这种情况属于并联。
本次迭代的连接信息不单独输入，包含在线路信息中。3）输入控制设备调节信息开关调节信息格式：#+设备标识K+设备编号，例如：#K2，代表切换K2开关的状态。
分档调速器的调节信息格式：#+设备标识F+设备编号+"+" 代表加一档，例如：#F3+，代表F3输出加一档。
#+设备标识F+设备编号+"-" 代表减一档，例如：#F1-，代表F1输出减一档。
连续调速器的调节信息格式：#+设备标识L+设备编号+":" +数值 代表将连续调速器的档位设置到对应数值，例如：#L3:0.6，代表L3输出档位参数0.6。
4）电源接地标识：VCC，电压220V，GND，电压0V。没有接线的引脚默认接地，电压为0V。5）输入串联电路信息一条串联电路占一行，串联电路由按从靠电源端到接地端顺序依次输入的 n 个连接 信息组成，连接信息之间用英文空格" "分隔。串联电路信息格式："#T"+电路编号+":"+连接信息+" "+连接信息+...+" "+连接信息
例如：#T1:[IN K1-1] [K1-2 D2-1] [D2-2 OUT] 一个串联电路的第一个引脚是 IN，代表起始端，靠电源。最后一个引脚是 OUT，代表结尾端， 靠接地。
约束条件：不同的串联电路信息编号不同。
输入的最后一条电路信息必定是总电路信息，总电路信息的起始引脚是 VCC，结束引脚是 GND。
连接信息中的引脚可能是一条串联或并联电路的 IN 或者 OUT。例如：
#T1:[IN K1-1] [K1-2 T2-IN] [T2-OUT OUT]
#T1:[IN K1-1] [K1-2 T2-IN] [T2-OUT M2-IN] [M2-OUT OUT] 6）输入并联电路信息一条并联电路占一行，并联电路由其包含的几条串联电路组成，串联电路标识之间用英文空格" "分隔。格式："#M"+电路编号+":"+”[”+串联电路信息+" "+....+" "+串联电路信息+”]”
例如：#M1:[T1 T2 T3]
该例声明了一个并联电路，由 T1、T2、T3 三条串联电路并联而成，三条串联电路的 IN 短 接在一起构成 M1 的 IN，三条串联电路的 OUT 短接在一起构成 M1 的 OUT。
约束条件：本次迭代不考虑并联电路中包含并联电路的情况，也不考虑多个并联电路串联的情况。
本题不考虑输入电压或电压差超过220V的情况。输入信息以end为结束标志，忽略end之后的输入信息。本题中的并联信息所包含的串联电路的信息都在并联信息之前输入，不考虑乱序输入的情况。
电路中的短路如果不会在电路中产生无穷大的电流烧坏电路，都是合理情况，在本题测试点的考虑范围之内。本题不考虑一条串联电路中包含其他串联电路的情况。例如：#T3:[VCC K1-1] [K1-2 T2-IN] [T2-OUT K2-1] [K2-2 T1-IN] [T1-OUT GND]
本例中T1\T2两条串联电路实际是T3的一个部分，本题不考虑这种类型的输入，而是当将T1\T2的所有连接信息直接包含在T3中定义。
下次迭代中需要考虑这种类型的输入。
4、输出信息：按开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯、吊扇、落地扇的顺序依次输出所有设备的状态或参数。每个设备一行。同类设备按编号顺序从小到大输出。输出格式：@设备标识+设备编号+":" +设备参数值（控制开关的档位或状态、灯的亮度、风扇的转速，只输出值，不输出单位）
连续调速器的档位信息保留两位小数，即使小数为0，依然显示两位小数.00。
开关状态为0（打开）时显示turned on，状态为1（合上）时显示closed
如：
@K1:turned on
@B1:190
@L1:0.60
5、家居电路模拟系列所有题目的默认规则：1）当计算电压值等数值的过程中，最终结果出现小数时，用截尾规则去掉小数部分，只保留整数部分。为避免精度的误差，所有有可能出现小数的数值用double类型保存并计算，不要作下转型数据类型转换，例如电压、转速、亮度等，只有在最后输出时再把计算结果按截尾规则，舍弃尾数，保留整数输出。2）所有连接信息按电路从电源到接地的顺序依次输入，不会出现错位的情况。电源VCC一定是第一个连接的第一项，接地GND一定是最后一个连接的后一项。3）连接信息如果只包含两个引脚，靠电源端的引脚在前，靠接地端的在后。4）调速器的输入端只会直连VCC，不会接其他设备。整个电路最多只有连接在电源上的一个调速器，且不包含在并联单路中。6、家居电路模拟系列1-4题目后续迭代设计：1）电路结构变化：迭代1：只有一条线路，所有元件串联
迭代2：线路中包含一个并联电路
迭代3：线路中包含多个串联起来的并联电路
迭代4：并联电路之间可能出现包含关系电路结构变化示意图见图1。2）计算方式的变化迭代1只包含1个受控元件，不用计算电流，之后的电路计算要包含电流、电阻等电路参数。3）电路元件的变化每次迭代会增加1-2个新的电路元件。
试题分析
本题为家居强电电路模拟程序的进阶版，相较于前一版本，主要增加了并联电路的处理和落地扇这一新的受控设备。电路结构：
题目引入了并联电路的概念，使得电路结构更加复杂。需要理解并正确实现并联电路在程序中的表示和处理。
强调了电路中不允许存在嵌套并联电路和多个并联电路串联的限制，这增加了电路设计的复杂性和验证的难度。
受控设备：
新增了落地扇这一受控设备，与吊扇相比，其工作电压区间和转速区间有所不同，增加了处理的复杂性。
所有受控设备（包括白炽灯、日光灯、吊扇、落地扇）都需要考虑电阻的影响，这要求在计算设备电压和状态时必须考虑电阻的影响。
输入与输出：
输入信息需要包含并联电路的情况，增加了输入解析的难度。
输出信息除了包括之前版本中的信息外，还需要额外输出落地扇的转速，这要求在计算设备状态时必须正确计算落地扇的转速。
电阻计算：
并联电路的加入使得电阻的计算不再是简单的加减，而是需要应用并联电阻的计算公式。
编程实现：
需要设计合理的类结构来表示电路中的各个元素（如控制设备、受控设备、串联电路、并联电路等）。
需要编写方法来处理输入信息、计算电阻、更新设备状态以及输出设备信息等。
查看代码
ArrayList<SeriesCircuit> SeriesCircuitList = new ArrayList<>();HashMap<Integer,SpeedController> SpeedControllerMap= new HashMap<>();//连续调速器HashMap<Integer,ParallelCircuit> ParallelCircuitMap= new HashMap<>();//并联体HashMap<Integer,SpeedSelector> SpeedSelectorMap= new HashMap<>();//分档调速器HashMap<Integer,IncandescentLamp> IncandescentLampMap= new HashMap<>();//白炽灯HashMap<Integer,FluorescentLamp> FluorescentLampMap= new HashMap<>();//日光灯HashMap<Integer,CeilingFan> CeilingFanMap= new HashMap<>();//吊扇HashMap<Integer,StandingFan> StandingFan= new HashMap<>();//落地扇HashMap<Integer,Switch> switchMap= new HashMap<>();//开关public void print(){printSortedMap(switchMap);printSortedMap(SpeedSelectorMap); printSortedMap(SpeedControllerMap); printSortedMap(IncandescentLampMap); printSortedMap(FluorescentLampMap); printSortedMap(CeilingFanMap);printSortedMap(StandingFan);}public static <K extends Comparable<K>, V> void printSortedMap(Map<K, V> map) { if (map == null || map.isEmpty()) { return; }List<K> keys = new ArrayList<>(map.keySet()); Collections.sort(keys); for (K key : keys) { V value = map.get(key); System.out.println(value.toString()); } }
代码分析总结：
通过本题，我深刻体会到了电路模拟程序的复杂性和挑战性。在解题过程中，我不仅复习了电路的基本知识（如串联和并联电路、电阻计算等），还提高了编程实现复杂逻辑的能力。在解题过程中，我遇到了多个难点，如如何正确表示和处理并联电路、如何计算复杂电路中的电阻、如何正确计算并输出落地扇的转速等。通过本题的学习，我不仅提高了自己的编程能力，还加深了对电路模拟程序的理解。我相信在未来的学习和工作中，这些经验和知识将会对我产生积极的影响。
PowerDesigner的相应类图
SourceMontor的生成报表内容
3. 踩坑心得：
当引入并联电路的概念时，我最初没有充分理解其复杂性，导致在程序设计中遇到了很多困难。我尝试简单地使用串联电路的逻辑来处理并联电路，但很快发现这并不可行，因为并联电路中的电流分配和电压计算都涉及到更加复杂的计算。 在编程实现的过程中，我发现了一些容易忽视的细节问题。例如，在读取输入信息时，我需要仔细处理各种可能的输入格式和异常情况，否则程序可能会因为输入错误而崩溃。此外，我还需要确保程序的可维护性，以便在后续修改和扩展时能够方便地进行。 通过不断地踩坑和调试，我逐渐克服了这些困难，并成功地完成了程序的编写和测试。这个过程让我深刻体会到了编程的复杂性和挑战性，也让我更加珍惜每一次学习和成长的机会。4. 改进建议
1.遵循一致的代码规范和命名约定，使代码更加清晰易懂。这有助于他人理解和维护代码。
编写清晰的注释，解释代码的功能、输入/输出、依赖关系等。
2.不断学习新的编程技术和工具，以提高开发效率和代码质量。
5.总结
通过不断地踩坑和调试，我逐渐掌握了编写复杂程序的方法和技巧。我学会了如何设计合理的类结构来表示电路中的各个元素、如何编写方法来处理输入信息、如何计算电阻和更新设备状态以及如何输出设备信息等。这些经验和技能将对我未来的学习和工作产生积极的影响。 在完成这三次大作业过程中，我深刻体会到了编程的复杂性和挑战性。我需要不断地学习和思考，才能正确地理解和实现题目要求的功能。同时，我也意识到编程不仅是一门技术，更是一种思维方式。它要求我具备严谨的逻辑思维能力、良好的代码编写习惯和不断学习的精神。 总之，这三次大作业不仅让我提高了编程能力，还让我更加深入地理解了智能家居电路的工作原理和实际应用。我相信这些经验和知识将对我未来的学习和工作产生积极的影响。
