模拟系列（一）——数字电路

要求

简要模拟数字电路的运行过程，及电位（简化为L和H），用C# WinForm实现。

思路

逻辑部分

1. 电路是一种图结构，基于C#的特性，设计Node类（结点）和Wire类（连线），且为泛型。
2. 由于电路元件可以包含多个Node，故设计超类Unit（继承自Node，管理Node）。
3. 电路器件的状态有L和H，故存在状态的变迁与计算，故设计Status类（状态）和Mutable类（原状态和新状态）。
4. 每个电路对象（结点，单元，连线）拥有一个唯一编号，故设计Markable类（基于UUID）。
5. 结点和单元可以处理事件（单击、绘图等），增加交互接口IInteractive和仿真接口ISimuate。
6. 设计结点和单元的获得焦点和失去焦点事件，由OnStateUpdated和OnValueUpdated触发。
7. 构造新元器件可通过派生Node并重载。

界面部分

1. 采用DirectUI思想绘制，API采用Gdi+的Graphics，构造图元方法参考自@vczh的C++ GUI Library/GacLib。
2. 构造渲染器工厂GraphicsRendererFactory和图元工厂GraphicsElementFactory，渲染器存放绘制句柄（对Gdi+而言不需要存放句柄，且Gdi+对象有缓存机制），图元存放图形的属性。
3. 每个元器件拥有独立的IGraphicsElement图元绘制接口集合以绘制图像。

核心算法

采用状态更新机制，类似状态机，并行优化。（此算法仍存在缺陷，有循环刷新问题）

public virtual void Update()
        {
            _units.Values.Where(a => a.Active).AsParallel().ForAll(a => a.Activate(ActivateType.FilterUnit));
            _nodes.Values.Where(a => a.Active).AsParallel().ForAll(a => a.Advance(AdvanceType.NodeToWire));
            _wires.Values.Where(a => a.Active).AsParallel().ForAll(a => a.Advance(AdvanceType.NodeToWire));
            _nodes.Values.Where(a => a.Active).AsParallel().ForAll(a => a.Advance(AdvanceType.WireToNode));
            _wires.Values.Where(a => a.Active).AsParallel().ForAll(a => a.Advance(AdvanceType.WireToNode));
        }

测试

源码

https://github.com/bajdcc/SimuCircult

类库：SimuCircult

界面：WinSC