OOP第三次Blog

news/2024/7/7 21:30:00/文章来源:https://www.cnblogs.com/Luluhaha/p/18276174

前言：

（1）第七次题集只有一道题目——家居强电电路模拟程序-3，这是第三次迭代，这次迭代主要的点有四个。

首先本次迭代添加了线路中存在多个串联起来的并联电路。不同于上次的单并联，本次更复杂。

然后本次还新迭代了一种控制器——互斥开关，互斥开关一共有三个触脚，默认状态是1,2相连，但是互斥开关可以反接所以互斥开关还需要考虑接入的方向，这显然需要需要引入一个新的变量进行判定。然后就是这个互斥开关是有电阻的，并不是理想开关，所以对于短路的判断需要重新考虑。

再然后是串联中包含串联电路，不论是主路还是支路都有可能出现串联电路，这一点还是比较好处理的，本身就是将串联电路设定为了电路设备。

最后是引入了一种受控电器——受控窗帘，收到电压和室内亮度的控制，默认状态为全开。

总体而言本次题解较上次迭代而言难度增幅不算太大。

（2）第八次题集同样只有一道题目——家居强电电路模拟程序-4，这是本系列题目的第四次迭代，这次迭代引入了很多新的功能，主要有五点。

首先是增加管脚电压的显示，在输出每个电器的状态信息后，再依次输出该电器每个管脚的电压。这一点是最让人头疼的地方，需要好好回忆一下高中的电路，同时有几种特殊情况需要注意情况，不然很容易错。

然后是电流限制，电器在工作时，过大的电流会引起电器过热，从而烧坏电路。本次迭代，每个元器件都有最大电流的设置，当实时电流超过最大电流时，在该电器输出信息的最后加入提示“exceeding current limit error”，与前面的信息之间用英文空格分隔。

再次是短路检测，如果电路出现无穷大的电流造成短路，所有元器件信息不输出，仅输出提示“short circuit error”。

再然后是并联电路中包含并联，本次迭代考虑并联电路中包含并联电路的情况，即构成并联电路的串联电路可以包含别的并联电路。这一点比较好处理，因为并联电路本身也别看作一个电路设备，在支路的输入时，加入这种情况就行。

最后是二极管，增加二极管元件，其电路特性为：正向导通，反向截止；其电器符号如图4所示，当电流从左至右流过时，二极管导通”conduction”，电阻为0；电流从右至左流动时，二极管截止”cutoff”，电阻无穷大，相当于开关打开。

总体而言，本次迭代的难度增加了很多，让人眼前一黑，主要是管脚电压的显示，确实需要考虑很多情况。

第七次题集

设计与分析：

首先本次迭代比起上次需要将串联电路也设置为一个电路设备类，以下是一个简易类图：

对串联类同时也加入了很多新的方法，以下是部分代码展示：

class Series extends Equipment{public double getVoltage() {return voltage;}public void setVoltage(double voltage) {this.voltage = voltage;}private double voltage;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}private String name;public void VoltageDivision(){double aver=getVoltage()/getResistor();for(int i=0;i<list.size();i++){Equipment e= list.get(i);if(e instanceof Switch || e instanceof Governor || e instanceof ContinueGovernor||e instanceof Hswitch)continue;else if(e instanceof Series){e.setVoltage(aver*e.getResistor());e.VoltageDivision();}else{e.setVoltage(aver*e.getResistor());}}}private double resistor;public double getResistor() {resistor = 0;for (int i = 0; i < list.size(); i++) {Equipment e = list.get(i);if (e instanceof Switch || e instanceof Governor || e instanceof ContinueGovernor)continue;else if(e instanceof Hswitch&&e.IfHswitchPath(this.name)){resistor+=e.getResistor();}else{resistor += e.getResistor();}}return resistor;}public boolean IfPathway(){for(int i=0;i< list.size();i++){Equipment e= list.get(i);if(e instanceof Switch){if(e.switchstyle==0){return false;}}else if(e instanceof Parallel&&e.IfPathway()==false){return false;}else if(e instanceof Hswitch&&e.IfHswitchPath(this.name)==false){return false;}else if(e instanceof Series&&!e.IfPathway()){return false;}}return true;}public boolean Ifshort()//检查是否短路 短路就是true 不短路就是false{boolean flag=true;for(int i=0;i<list.size();i++){Equipment e= list.get(i);if(e instanceof Switch&&e.switchstyle==1){continue;}else if(e instanceof Series&& e.Ifshort()){continue;}else{flag=false;break;}}return flag;}public ArrayList<Equipment> getList() {return list;}public void setList(ArrayList<Equipment> list) {this.list = list;}private ArrayList<Equipment> list;Series() {list = new ArrayList<>();}public void addEquipment(Equipment e) {list.add(e);}public Equipment getEquipment(int idex) {return list.get(idex - 1);}}

在串联电路类中对短路和断路的判定方法改了，如果遇见了串联电路，则再次调用该方法，然后就是setVoltage（）方法这是负责分压的方法，遇见串联电路时，和遇见其他受控设备一样分压，但是要多加一点，那就是再次分压。

然后就是本次新迭代的受控设备——互斥开关，这个在输入时就需要十分注意它的方向，以下是部分代码：

class Hswitch extends Equipment implements Comparable<Hswitch>{Hswitch(String name){this.name=name;}public void setHchoice(int hchoice){if(hchoice%2==0){Hchoice=2;}elseHchoice=3;}private int Hchoice;String H2;public void setH2(String tname){H2=tname;}String H3;public void setH3(String tname){H3=tname;}@Overridedouble getResistor() {if(Hchoice==2)return 5;elsereturn 10;}@Overridepublic boolean IfHswitchPath(String tname){if(Hchoice==2&&H2!=null&&H2.equals(tname)){return true;}else if(Hchoice==3&&H3!=null&&H3.equals(tname)){return true;}elsereturn false;}@Overridevoid display() {if(Hchoice==2){System.out.println("@"+name+":closed");}elseSystem.out.println("@"+name+":turned on");}@Overridepublic int compareTo(Hswitch o) {if(this.name.compareTo(o.getName())<0)return -1;elsereturn 1;}
}

互斥开关中有一个特殊的布尔变量Hchoice，专门判断互斥开关的触脚1与那个触脚相连，

其中的IfHswitchPath（）方法用于判断某条路这个互斥开关是否接通，主要用于判断某条串联是否断路。

互斥开关中也实现了Comparable这个接口，在输出是需要进行排序。

最后是本次迭代的一个新的受控设备——受控窗帘，它只受电压和室内光线的控制，所以判断窗帘的打开程度需要最后判断，在所有分压完成后，以下是部分代码：

class Curtains extends Equipment implements Comparable<Curtains>{private int sumlux;Curtains(String name){this.name=name;}@Overridepublic void setVoltage(double c) {voltage=c;}public void setSumlux(int sumlux){this.sumlux=sumlux;}@Overridedouble getResistor() {return 15;}@Overridevoid display() {if(voltage<50||sumlux<50){System.out.println("@"+name+":100%");}else if(sumlux>=50&&sumlux<100){System.out.println("@"+name+":80%");}else if(sumlux>=100&&sumlux<200){System.out.println("@"+name+":60%");}else if(sumlux>=200&&sumlux<300){System.out.println("@"+name+":40%");}else if(sumlux>=300&&sumlux<400){System.out.println("@"+name+":20%");}else if(sumlux>=400){System.out.println("@"+name+":0%");}}@Overridevoid close() {voltage=0;}@Overridepublic int compareTo(Curtains o) {if(this.name.compareTo(o.getName())<0)return -1;elsereturn 1;}
}

其中的sumlux就是所以灯泡的光亮总和，然后和电压一起判定就行了，这是一个比较简单地受控设备，

同时也同其他设备一样，需要实现Comparable接口，从而重写compareTo方法，便于在最后输出之前进行排序。

踩坑心得：

（1）开关的闭合情况我没有正确判断，我之前是根据字符串方法contain()方法进行判断是否改变情况，而我对于输入信息中的调节开关的信息没有进行字符串的抓取，就导致一些判断错误。

例如：开关K11，遇见判断信息#K112也会进行调节，可是这两个开关并不是一个，导致答案错误。

例如输入：

#T1:[IN K12-1] [K12-2 D2-1] [D2-2 OUT]
#T2:[IN K123-1] [K123-2 D1-1] [D1-2 OUT]
#T3:[VCC K1-1] [K1-2 T1-IN] [T1-OUT T2-IN] [T2-OUT GND]
#K1
#K12
#K123
end

就会造成错误输出：

@K1:turned on
@K12:closed
@K123:closed
@D1:0
@D2:0

因此在输入开关的判断信息是就需要进行字符串的抓取，

就像下面这样：

 if(Line.contains("#K")){String regstr="#(K[0-9]+)";Pattern pattern=Pattern.compile(regstr);Matcher matcher= pattern.matcher(Line);String name="";if(matcher.find()){name=matcher.group(1);}changNumList.add(name);}

这样在比较的时候用equal（）方法就不会造成错误。

（2）然后是一个非常非常非常非常不该出现的错误，可是我又错了，我由于有一个双层循环，内层循环数和外层的循环数写反了，导致有时候会出现null的引用，我一直以为是正则表达式出现了错误，找了很久很久才发现，是我写反了，浪费了大量时间。

这件事告诉我们写代码一定要耐心和细心，不然一步错，想要回头找出来是很艰难的过程，也很痛苦。

改进建议：

（1）代码结构优化：

重构代码，确保代码遵循良好的编程实践，如代码的封装、继承和多态。
优化类的设计，确保每个类都有单一职责，并且职责之间保持清晰的界限。
使用包和类层次结构来组织代码，保持清晰的命名规范，方便其他人理解。

（2）性能优化：

分析程序的性能瓶颈，并采取相应的优化措施。
对于频繁执行的计算，考虑使用更高效的算法或数据结构。

第八次题集

设计与分析：

这次迭代新加入了二极管类，但是类与类之间的基本关系没有变化，

基本类图如下：

本次添加的二极管类，如果正向接入则相当于闭合开关，反向接入则相当于开关打开，所以对于短路和断路这些情况的特殊判定也要增加，以下是部分代码：

class Diode extends Equipment implements Comparable<Diode> {private int pre;Diode(String name, int pre) {this.name = name;this.pre = pre;doidepre = pre;}@Overrideint getRatedcurrent() {return 8;}@Overridepublic void setVoltage(double c) {voltage = 0;}@Overridedouble getResistor() {return 0;}@Overridevoid display() {if (pre == 1) {System.out.print("@" + name + ":conduction" + " " + (int) contact1 + "-" + (int) contact2);} else {System.out.print("@" + name + ":cutoff" + " " + (int) contact1 + "-" + (int) contact2);}if (Ifexceed) {System.out.println(" exceeding current limit error");} else {System.out.println();}}@Overridepublic int compareTo(Diode o) {if (this.name.compareTo(o.getName()) < 0)return -1;elsereturn 1;}
}

其中变量pre就是前驱触脚，根据输入信息确定前驱触脚，然后在进行判断是否断开。

然后是电流的限制，就在电路设备类中都加入了一个方法getRatedcurrent()，用来获取额定电流，并通过方法Ifexceed分流，从而确定每一个电器是否超出限制。

以下是方法代码：

public void Ifexceed(double current) {for (int i = 0; i < list.size(); i++) {Equipment e = list.get(i);if (e instanceof Parallel) {e.Ifexceed(current);} else if (e instanceof Series) {e.Ifexceed(current);} else if (e instanceof Hswitch) {if (e.IfHswitchPath(this.name) && current > e.getRatedcurrent()) {e.Ifexceed = true;}} else {if (current > e.getRatedcurrent()) {e.Ifexceed = true;} elsee.Ifexceed = false;if(e instanceof Diode){if(current==0){e.Ifdiode=false;}else{e.Ifdiode=true;}}}}}

对每一条支路进行分流，确定它的电流，串联电路电流相等。

然后是管脚电压的计算，首先确定总路的电压，然后确定·总路中所有设备（当然也包括并联和串联等）的电压，

然后依次减去，可以得到每个用电器两端的电压，如果是并联或者串联，则继续调用相应方法。

主要判断短路和断路的情况，其中断路是还要考虑断开的设备的触脚电压可能是0，这需要额外判断。

同时注意这次题目将受控窗帘的默认情况改了，和上次不一样。

以下是计算的部分代码：

public void footvoltage(double v, double v1) {~~~double total = v;for (int i = 0; i < list.size(); i++) {Equipment e = list.get(i);if (e instanceof Governor || e instanceof ContinueGovernor)continue;else if (e instanceof Series) {e.footvoltage(total, total - e.getVoltage());total -= e.getVoltage();} else if (e instanceof Parallel) {e.footvoltage(total, total - e.getVoltage());total -= e.getVoltage();} else if (e instanceof Hswitch) {//有问题if (e.ifhswitch) {e.contact1 = total;if (e.IfHswitchPath2(this.name)) {e.contact2 = total - e.getVoltage();} else {e.contact3 = total - e.getVoltage();}total -= e.getVoltage();} else {if (e.IfHswitchPath2(this.name)) {e.contact2 = total;e.contact1 = total - e.getVoltage();} else {e.contact3 = total;e.contact1 = total - e.getVoltage();}total -= e.getVoltage();}} else {if (e.Ifrigth) {e.contact1 = total;e.contact2 = (total - e.getVoltage());total -= e.getVoltage();} else {e.contact2 = total;e.contact1 = (total - e.getVoltage());total -= e.getVoltage();}}}}

这只是正常的情况，断路和短路的代码过于繁琐，就不展示了。

最后还有一个短路检测，这个就很简单了，只有直接判断总路是不是短路，如果是直接输出就行，然后return。

  if (mainPathway.Ifshort())//短路{System.out.println("short circuit error");return;}

踩坑心得：

这次题集难度很大，特殊情况也很多，所以真的踩了很多坑，以下是几个重点的坑：

（1）首先是读题没有仔细看，想当然的以为窗帘这些受控电器没有变化和上次一样，结果它改了，默认情况改成了全开。

导致错了一个测试点，最后仔细看题终于发现了。

（2）还有就是电路的电压触脚没有弄清楚，高中电路没有学好，如果并联的一条电路断路了，它的触脚电压可能为0，如果

他有多个断开的设备，则开头和结尾的断开设备中间的所有电器的触脚都是0。

例如输入：

#T1:[IN K1-1] [K1-2 OUT]
#T2:[IN K2-1] [K2-2 K3-1] [K3-2 B2-1] [B2-2 OUT]
#M1:[T1 T2]
#T3:[VCC M1-IN] [M1-OUT B1-1] [B1-2 GND]
#K1
end

错误输出：

@K1:closed 220-220 exceeding current limit error
@K2:turned on 220-0
@K3:turned on 0-220
@B1:200 220-0 exceeding current limit error
@B2:0 0-0

正确的输出：

@K1:closed 220-220 exceeding current limit error
@K2:turned on 220-0
@K3:turned on 0-220
@B1:200 220-0 exceeding current limit error
@B2:0 220-220

（3）如果并联电路短路，则每条短路的电路均分电流，其他电路电流为0。

我下意识以为只会有一条短路电流，所有第一条短路会分全部电流，其他的则全部是0。

这就会导致电路设备是否超出电路限制做出影响。

例如输入：

#T1:[IN K1-1] [K1-2 OUT]
#T2:[IN K4-1] [K4-2 OUT]
#T4:[IN K3-1] [K3-2 OUT]
#M1:[T1 T2 T4]
#T3:[VCC K2-1] [K2-2 M1-IN] [M1-OUT B1-1] [B1-2 GND]
#K1
#K3
#K2
end

我的错误输出：

@K1:closed 220-220 exceeding current limit error
@K2:closed 220-220 exceeding current limit error
@K3:closed 220-220 exceeding current limit error
@K4:turned on 220-220
@B1:200 220-0 exceeding current limit error

正确输入为：

@K1:closed 220-220
@K2:closed 220-220 exceeding current limit error
@K3:closed 220-220 
@K4:turned on 220-220
@B1:200 220-0 exceeding current limit error