PTA题目集7~8的总结

news/2024/7/6 14:42:31/文章来源:https://www.cnblogs.com/shiyuying-23201101/p/18276290

PTA题目集7~8的总结

一、前言

第七次题目集为家居强电电路模拟程序3。本题模拟的控制设备包括：开关、互斥开关、分档调速器、连续调速器。模拟的受控设备包括：灯、风扇、受控窗帘。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。输入信息有设备信息、连接信息、控制设备调节信息。考查的知识点有：类与对象、继承、接口、封装、字符串的处理、多态（方法重写与方法重载）。难度较大。

第八次题目集为家居强电电路模拟程序4。由于时间较紧张，pta结束之前没有写完，后来补上。本题新增二极管、管脚电压显示、电流限制、短路检测、并联电路中包含并联电路。

二、设计与分析

1、第七次题目集：家居强电电路模拟程序-3

（1）题目分析

增加互斥开关

互斥开关：

互斥开关有3个引脚：1个是汇总引脚，另两个是分支引脚。开关电路示意图如图1所示，左边是汇总引脚，编号为1；右边两个是分支引脚，右上的输出引脚为2，右下输出引脚为3。图中1、2、3引脚均可以是输入引脚，当1为输入引脚时，2、3引脚为输出引脚；1为输出引脚时，2、3引脚为输入引脚。互斥开关只有两种状态：开关接往上面的2号引脚、接往下面的3号引脚。开关每次只能接通其中一个分支引脚，而另一个分支引脚处于断开状态。互斥开关的默认状态为1、2引脚接通，1、3引脚断开。图1中所示的互斥开关可以反过来接入电路，即汇总引脚接往接地端，两个分支引脚接往电源端。

为避免短路，互斥开关设置了限流电阻，12引脚之间默认电阻为5，13引脚之间默认电阻为10

增加受控窗帘

本次迭代模拟一种受控窗帘：

受控窗帘的电路符号为S，其最低工作电压为50V，电压达到或超过50V，窗帘即可正常工作，不考虑室外光照强度和室内空间大小等因素，窗帘受室内灯光的光照强度控制。

当电路中所有灯光的光照强度总和在[0,50)lux范围内，窗帘全开；
在[50,100)lux范围内，窗帘打开比例为0.8；
在[100,200)lux范围内，窗帘打开比例为0.6；
在[200,300)lux范围内，窗帘打开比例为0.4；
在[300,400)lux范围内，窗帘打开比例为0.2；
在400lux及以上范围内，窗帘关闭。
当电压低于50V，窗帘不工作，默认为全开状态。
如果电路中没有灯或者灯全部关闭，光照强度为0，窗帘处于全开状态。

受控设备电阻：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 20，窗帘电阻为15。

【注意】

本次迭代考虑多个并联电路串联在一起的情况。

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T3的一个部分，本题考虑这种类型的输入。

输出信息格式：

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、互斥开关、受控窗帘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

互斥开关显示1、2引脚的接通状态，接通时显示closed，断开时显示turned on。

如：

@H1:turned on

受控窗帘显示窗帘打开的百分比，如：

@S1:80%

（2）程序设计与分析

本次程序设计了电路设备类，受控设备和控制设备类继承自电路设备类，开关、分档调速器、连续调速器继承自控制设备类，灯类和电扇类继承自受控设备类、电路类、电源类、接地类。其中，电路类中存放串联电路中所有设备和连接信息，能添加连接信息，添加设备，更新设备状态，输出设备信息。父类——电路设备类中的pin1和pin2分别存放引脚1和引脚2的电压，设备的电压差可由两引脚的差值计算。

Device类（电路设备类）：有属性引脚1(pin1)、引脚2（pin2)、设备名称（deviceName）,构造方法、连接电器方法（用来将其他电器与device连接起来即其他电器的引脚1（pin1）= device的引脚2（pin2））。描述所有电路设备的所有特征。
ControlDevice类（控制设备类）：有构造方法、抽象方法getPin2()。继承自电路设备类。
ControledDevice类（受控设备类）：有构造方法。继承自电路设备类。
Switch类（开关类）：有state属性、无参构造方法、有参构造方法、开关转换方法（toggle()）、重写stPin2方法。继承自控制设备类。
MutexSwitch类（互斥开关类）：有pin3引脚、无参构造方法、有参构造方法、开关转换方法（toggle()）。
DialSpeedController(分档调速器类)：有gear属性、无参构造方法、有参构造方法、降档方法（decreaseGear()）、升档方法（increaseGear()）。继承自受控设备类。
ContinuousSpeedController(连续调速器)：有position属性、无参构造方法、有参构造方法。继承自受控设备类。
Lamp类（灯类）：有亮度(brightness)属性、计算亮度方法（calculateBrightness）,继承自ControledDevice类。
Fan类（电扇类）：有速度(speed)属性、计算亮度方法（calculateSpeed）,继承自Fan。
FluorescentLight类（白炽灯类）：无参构造方法、有参构造方法、重写calculateBrightness方法。继承自Lamp类。
IncandescentLamp类（日光灯类）：无参构造方法、有参构造方法、重写calculateBrightness方法。继承自Lamp类。
PowerSource类(电源类)：电压（voltage）属性、连接设备方法、无参构造方法、有参构造方法。
Ground类（接地类）：电压（（voltage）属性、连接设备方法、无参构造方法、有参构造方法。
Circuit类（电路类）：存放连接信息和电路中的电器，有存放连接信息、存放设备以及输出方法。

2、第八次题目集：家居强电电路模拟程序-4

（1）、题目分析

新增以下内容：

1）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。（格式详见输出信息部分）

2）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。

例如：@B1:190 68-17 exceeding current limit error

本题各类电器的最大限定电流如下：

开关20、分档调速器18、连续调速器18、白炽灯9、日光灯5、吊扇12、落地扇14、互斥开关20、受控窗帘12、二极管8。

3）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”

4）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。例如如下输入的电路，并联电路M2的其中一条串联电路T4中包含了另一条并联电路M1：

#T1:[IN D2-1] [D2-2 H1-2] [H1-1 OUT]#T2:[IN D1-1] [D1-2 H1-3] [H1-1 OUT]#M1:[T1 T2]#T4:[IN K3-1] [K3-2 M1-IN] [M1-OUT OUT]#T5:[IN K1-1] [K1-2 B1-1] [B1-2 OUT]#M2:[T4 T5]

5）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。

图2 二极管符号

二极管的标识符为’P’，左侧管脚编号为1，右侧管脚编号为2。

二极管如果两端电压相等，没有电流流过，分以下两种情况输出：

1、如果两端电压为0，二极管的导通/截止状态由接入方向决定，1号引脚靠近电源则状态为导通，反之为截止。
2、如果两端电压不为0，二极管导通。

（2）程序设计与分析

1、在Device类中增加了属性

public abstract class Device {private double pin1;private double pin2;private String name;private double resistance;private double voltage;private double current;public Device() {// TODO Auto-generated constructor stub}public Device(String name) {super();this.name = name;this.pin1 = 0;this.pin2 = 0;this.resistance = 0;this.voltage = 0;this.current = 0;}public Device(double pin1, double pin2, String name, double resistance, double voltage, double current) {super();this.pin1 = pin1;this.pin2 = pin2;this.name = name;this.resistance = resistance;this.voltage = voltage;this.current = current;}public double getPin1() {return pin1;}public void setPin1(double pin1) {this.pin1 = pin1;}public double getPin2() {return pin2;}public void setPin2(double pin2) {this.pin2 = pin2;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public void setResistance(double resistance) {this.resistance = resistance;}public double getVoltage() {return pin1-pin2;}public void setVoltage(double voltage) {this.voltage = voltage;}public double getCurrent() {return voltage/resistance;}public void setCurrent(double current) {this.current = current;}public void connectToDevice(Device anotherDevice) {anotherDevice.setPin1(this.getPin2());}public abstract double getResistance();}

用于计算电流、检测短路等。