Java实现 蓝桥杯 算法训练 My Bad（暴力）

试题 算法训练 My Bad

问题描述

　　一个逻辑电路将其输入通过不同的门映射到输出，在电路中没有回路。输入和输出是一个逻辑值的有序集合，逻辑值被表示为1和0。我们所考虑的电路由与门（and gate，只有在两个输入都是1的时候，输出才为1）、或门（or gate，只要两个输入中有一个是1，输出就是1）、异或门（exclusive or（xor）gate，在两个输入中仅有一个是1，输出才是1）和非门（not gate，单值输入，输出是输入的补）组成。下图给出两个电路。



　　不幸的是，在实际中，门有时会出故障。虽然故障会以多种不同的方式发生，但本题将门会出现的故障限于如下三种形式之一：

　　1）总是与正确的输出相反；

　　2）总是产生0；

　　3）总是产生1；

　　在本题给出的电路中，最多只有一个门出故障。

　　请编写一个程序，对一个电路进行分析，对多组输入和输出进行实验，看电路运行是正确的还是不正确的。如果至少有一组输入产生了错误的输出，程序要确定唯一的出故障的门，以及这个门出故障的方式。但这也可能是无法判断的。

输入格式

　　输入由多组测试数据组成，每组测试用例描述了一个电路及其输入和输出。每个测试数据按序给出下述部分。

　　1. 一行给出3个正整数：在电路中输入的数量（N ≤ 8），门的数量（G ≤ 19）和输出的数量（U ≤ 19）。

　　2. 每行一个门，第一行描述g1门，如果有若干个门，则下一行描述g2门，以此类推。每行给出门类型（a = and，n = not，o = or，x = exclusive or）和对这个门的所有输入的标识符，对这个门的输入来自电路输入（i1, i2, …）或来自另一个门的输出（g1, g2, …）。

　　3. 一行给出与U个输出u1, u2, ….所关联的门的编号。例如，如果有三个输出，u1来自g5，u2来自g1，u3来自g4，那么这一行为：5 1 4。

　　4. 一行给出一个整数，表示对电路的进行实验的次数（B）。

　　5. 最后给出B行，每行(N+U)个值（1和0），给出实验的输入值和相应的输出值。不存在有两个相同输入的情况。

　　输入中的标识符或数字以空格分开，输入以包含3个0的一行结束。

输出格式

　　对于输入数据中的每个电路，输出测试数据的编号（从1开始），然后输出一个冒号和一个空格，再输出电路分析，内容为如下之一（用#代替相应的门的编号）：

No faults detected

　　Gate # is failing; output inverted

　　Gate # is failing; output stuck at 0

　　Gate # is failing; output stuck at 1

　　Unable to totally classify the failure

　　在图1和图2 中给出的电路图是第一个和最后一个测试数据。

样例输入
2 2 1
o i1 i2
n g1
2
2
1 0 0
0 0 1
2 1 1
a i1 i2
1
1
1 0 1
2 1 1
a i1 i2
1
2
1 0 1
1 1 1
1 1 1
n i1
1
2
1 1
0 0
3 4 4
n g4
a i1 i2
o i2 i3
x i3 i1
2 3 4 1
4
0 1 0 0 1 0 1
0 1 1 0 1 1 0
1 1 1 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 1
0 0 0
样例输出
Case 1: No faults detected
Case 2: Unable to totally classify the failure
Case 3: Gate 1 is failing; output stuck at 1
Case 4: Gate 1 is failing; output inverted
Case 5: Gate 2 is failing; output stuck at 0
数据规模和约定
　　N<=8;G,U<=19

 

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
	// 转自:	https://blog.csdn.net/a1439775520
		BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer("");
		int kk = 0;
		while (true) {
			tokenizer = new StringTokenizer(reader.readLine());
			int in = Integer.parseInt(tokenizer.nextToken());
			int door = Integer.parseInt(tokenizer.nextToken());
			int out = Integer.parseInt(tokenizer.nextToken());
			if (in == 0 && door == 0 && out == 0)
				break;
			kk++;
			System.out.printf("Case %d: ", kk);
			Door d[] = new Door[20];
			for (int i = 1; i <= door; i++) {
				tokenizer = new StringTokenizer(reader.readLine());
				String kind = tokenizer.nextToken();
				int incont = 2;
				if (kind.equals("n"))
					incont = 1;
				int kinda = -1;
				if (kind.equals("a"))
					kinda = 1;
				else if (kind.equals("o"))
					kinda = 2;
				else if (kind.equals("x"))
					kinda = 3;
				else if (kind.equals("n"))
					kinda = 4;
				String aa = tokenizer.nextToken();
				int ina = Integer.parseInt(aa.substring(1));
				// System.out.println("ina :" + ina);
				if (aa.charAt(0) == 'i')
					ina = -ina;
				int inb = 0;
				if (incont == 2) {
					String bb = tokenizer.nextToken();
					inb = Integer.parseInt(bb.substring(1));
					// System.out.println("inb :" + inb);
					if (bb.charAt(0) == 'i')
						inb = -inb;
				}
				d[i] = new Door(i, kinda, ina, inb);
			}
			boolean[] visit = new boolean[60];
			for (int i = 0; i <= 3 * door; i++)
				visit[i] = true;
			int[] s = new int[20];
			int[] o = new int[20];
			int conts = 0;
			for (int i = 1; i <= door; i++) {
				int inta = d[i].ina;
				int intb = d[i].inb;
				if (inta > 0)
					d[inta].addout(i);
				if (intb > 0)
					d[intb].addout(i);
				if (inta <= 0 && intb <= 0)
					s[conts++] = i;
			}
			tokenizer = new StringTokenizer(reader.readLine());
			for (int i = 0; i < out; i++)
				o[i] = Integer.parseInt(tokenizer.nextToken());
			int test = Integer.parseInt(reader.readLine());
			int[] ins = new int[10];
			String outs = "";
			String res = "";
			for (int i = 0; i < test; i++) {
				tokenizer = new StringTokenizer(reader.readLine());
				for (int j = 1; j <= in; j++)
					ins[j] = Integer.parseInt(tokenizer.nextToken());
				outs = "";
				for (int j = 0; j < out; j++)
					outs += tokenizer.nextToken();
				for (int cas = 0; cas <= 3 * door; cas++) {
					if (visit[cas]) {
						for (int j = 1; j <= door; j++)
							d[j].cont = d[j].have = 0;
						for (int j = 0; j < conts; j++) {
							int id = s[j];
							d[id].cal(ins, d, cas);
						}
						res = "";
						for (int j = 0; j < out; j++)
							res += String.valueOf(d[o[j]].value);
						if (outs.equals(res) == false)
							visit[cas] = false;
					}
				}
			}
			if(visit[0] == true)
				System.out.println("No faults detected");
			else {
				int one = -1;
				boolean mark = true;
				for(int i = 0; i<=3*door; i++) {
					if(visit[i] == true)
					{
						if(one == -1)
							one = i;
						else
						{
							mark = false;
							break;
						}
					}
				}
				if(mark) {
					int id = (one-1)/3 + 1;
					int r = one%3;
					if(r == 0)
						r+=3;
					if(r == 1)
						System.out.printf("Gate %d is failing; output inverted\n", id);
					else if(r == 2)
						System.out.printf("Gate %d is failing; output stuck at 0\n", id);
					else if(r == 3)
						System.out.printf("Gate %d is failing; output stuck at 1\n", id);
				}
				else
					System.out.println("Unable to totally classify the failure");
			}
		}
	}
}

class Door {
	int id;
	int incont;
	int cont;
	int ina, inb;
	int kind;
	int outcont;
	int va, vb, value;
	int[] out = new int[20];
	int have;

	public Door(int id_, int kind_, int ina_, int inb_) {
		id = id_;
		kind = kind_;
		ina = ina_;
		inb = inb_;
		incont = 0;
		if (ina > 0)
			incont++;
		if (inb > 0)
			incont++;
		outcont = cont = have = 0;
	}

	public void addout(int num) {
		out[outcont++] = num;
	}

	public void cal(int[] ins, Door[] d, int cas) {
		if (ina < 0)
			va = ins[-ina];
		else if (ina > 0)
			va = d[ina].value;
		if (inb < 0)
			vb = ins[-inb];
		else if (inb > 0)
			vb = d[inb].value;
		if (kind == 1)
			value = va & vb;
		else if (kind == 2)
			value = va | vb;
		else if (kind == 3)
			value = va ^ vb;
		else if (kind == 4)
			value = va == 0 ? 1 : 0;
		if (cas != 0 && (cas - 1) / 3 + 1 == id) {
			int r = cas % 3;
			if (r == 0)
				r = 3;
			if (r == 1)
				value = value == 0 ? 1 : 0;
			else if (r == 2)
				value = 0;
			else if (r == 3)
				value = 1;
		}
		update(ins, d, cas);
	}

	public void update(int[] ins, Door[] d, int r) {
		for (int i = 0; i < outcont; i++) {
			d[out[i]].cont++;
			if (d[out[i]].cont == d[out[i]].incont) {
				d[out[i]].cal(ins, d, r);
			}
		}
	}
}