7-1 家居強電電路模擬程式-3
這次的大作業新增了一些內容，首先就是增加了一種開關，就是互斥開關，我們首先需要搞清楚互斥開關的性質和一些特點。
互斥開關有3個引腳：1個是彙總引腳，另兩個是分支引腳，1、2、3引腳均可以是輸入引腳，當1為輸入引腳時，2、3引腳為輸出引腳；1為輸出引腳時，2、3引腳為輸入引腳，互斥開關只有兩種狀態：開關接往上面的2號引腳、接往下面的3號引腳。開關每次只能接通其中一個分支引腳，而另一個分支引腳處於斷開狀態。
互斥開關的預設狀態為1、2引腳接通，1、3引腳斷開。為避免短路，互斥開關設定了限流電阻，12引腳之間預設電阻為5，13引腳之間預設電阻為10。那麼在互斥開關的類的設計上就要清晰表現，在我的程式碼中體現就是private final double resistancePin1To2 = 5;private final double resistancePin1To3 = 10;以及public double getResistance() {
return state == 0 ? resistancePin1To2 : resistancePin1To3;
}在獲取電阻上也要做出改變，後續的大部分內容都與正常開關一樣。
本次迭代也增加了一種受控窗簾，受控窗簾的電路符號為S，其最低工作電壓為50V，電壓達到或超過50V，窗簾即可正常工作，不考慮室外光照強度和室內空間大小等因素，窗簾受室內燈光的光照強度控制。
那麼我們就需要定義了一個名為ControlledCurtain的類，該類繼承自Device類，用於表示一個受控制的窗簾，private final double resistance = 15；定義好電阻，public void setInputVoltage(double voltage): 這個方法從父類Device中繼承並重寫（儘管它實際上並沒有做任何額外的操作，只是呼叫了父類的方法）。它允許設定窗簾的輸入電壓。public double getOpenPercentage(): 這是一個新方法，用於計算窗簾的開啟百分比。但計算方式與窗簾的輸入或輸出電壓無關，而是基於一個名為Main.deviceMap的外部對映（這在此程式碼段中未定義）中的其他裝置（如白熾燈和熒光燈）的總亮度。根據這些裝置的總亮度，窗簾的開啟百分比會發生變化，當電路中所有燈光的光照強度總和在[0,50)lux範圍內，窗簾全開；在[50,100)lux範圍內，窗簾開啟比例為0.8；在[100,200)lux範圍內，窗簾開啟比例為0.6；在[200,300)lux範圍內，窗簾開啟比例為0.4；在[300,400)lux範圍內，窗簾開啟比例為0.2；在400lux及以上範圍內，窗簾關閉。當電壓低於50V，窗簾不工作，預設為全開狀態。如果電路中沒有燈或者燈全部關閉，光照強度為0，窗簾處於全開狀態。
因為加入了互斥開關，開關的變化導致輸入變化，那麼電路連線間也有變化，輸出也有變化。
定義了一個名為SeriesCircuit的類，它繼承自Device類。SeriesCircuit類用於表示一個串聯電路，其中包含一個裝置列表（devices）和一個狀態標誌m，用於表示電路中開關的狀態（0代表開啟，1代表關閉）。m欄位：用於表示電路的狀態，0表示電路中的開關開啟（電路連通），1表示開關關閉（電路斷開）。建構函式：SeriesCircuit(List
getDevices()方法：返回裝置列表，用於訪問電路中的所有裝置。
setInputVoltage(double totalVoltage)方法：與Device類中的同名方法類似，但這裡是針對串聯電路的特殊情況。它計算總電阻，處理開關狀態，根據電路狀態調整輸入電壓，確保在開關斷開時，輸入電壓為0。getResistance()方法：計算串聯電路的總電阻。與Device類中的方法類似，遍歷裝置，根據開關狀態調整總電阻。getOutputVoltages()方法：與Device類中的方法相同，返回所有裝置的輸出電壓列表。這個SeriesCircuit類的主要作用是封裝串聯電路的邏輯，包括處理輸入電壓、計算總電阻和輸出電壓。當呼叫setInputVoltage方法時，會根據電路的開關狀態（m）動態調整輸入電壓，以反映電路的實際工作狀態。
再定義了一個名為ParallelCircuit的類，它繼承自Device類，用於表示並聯電路。與SeriesCircuit類不同，ParallelCircuit類包含一個SeriesCircuit列表（seriesCircuits），表示電路中由多個串聯電路組成的並聯結構。
isCircuitOpen(SeriesCircuit circuit)方法：檢查一個串聯電路是否斷開，與SeriesCircuit中的類似，透過檢查串聯電路中的開關狀態來判斷。
hasMultipleClosedSeriesCircuits()方法：檢查並聯電路中是否有多個閉合的串聯電路。如果找到兩個或更多閉合的串聯電路，則返回true，否則返回false。
getOutputVoltages()方法：返回一個列表的列表，外層列表儲存了每個串聯電路的輸出電壓列表，內層列表是每個串聯電路的getOutputVoltages()結果。
這個ParallelCircuit類的主要作用是封裝並聯電路的邏輯，包括設定輸入電壓、計算總電阻以及獲取每個串聯電路的輸出電壓列表。當呼叫setInputVoltage方法時，會將輸入電壓分配到所有串聯電路中。getResistance方法根據並聯電路的特性計算總電阻。
然後就是主電路輸入輸出處理方面需要改變，首先在private static List
再處理輸入資訊時，有else if (line.matches("#H\d+")) {
GlobalVariables.m=1;
String identifier = line.substring(1);
if (deviceMap.containsKey(identifier)) {
((ExclusiveSwitch) deviceMap.get(identifier)).toggleState();
deviceMap.get(identifier).setM(1);
}
}
後續輸出的時候也要加入互斥開關和受控窗簾的問題，程式碼體現就是else if (device instanceof ExclusiveSwitch) {
ExclusiveSwitch es = (ExclusiveSwitch) device;
System.out.printf("@%s:%s%n", getDeviceIdentifier(device), es.getState() == 0 ? "closed" : "turned on");
} else if (device instanceof ControlledCurtain) {
ControlledCurtain cc = (ControlledCurtain) device;
System.out.printf("@%s:%.0f%%%n", getDeviceIdentifier(device), cc.getOpenPercentage());
}
最後有一些需要多注意的點，只有一條線路，所有元件串聯，線路中包含一個並聯電路，線路中包含多個串聯起來的並聯電路，並聯電路之間可能出現包含關係，電路計算要包含電流、電阻等電路引數。
7-1 家居強電電路模擬程式-4
這次迭代新增了一個二極體的內容，首先要搞清楚二極體的性質等，增加二極體元件，其電路特性為：正向導通，反向截止；其電器符號如圖4所示，當電流從左至右流過時，二極體導通”conduction”，電阻為0；電流從右至左流動時，二極體截止”cutoff”，電阻無窮大，相當於開關開啟。二極體的識別符號為’P’，左側管腳編號為1，右側管腳編號為2。
二極體如果兩端電壓相等，沒有電流流過，分以下兩種情況輸出：
1、如果兩端電壓為0，二極體的導通/截止狀態由接入方向決定，1號引腳靠近電源則狀態為導通，反之為截止。
2、如果兩端電壓不為0，二極體導通。
這是二極體的規則，那麼在類裡面就需要這樣設計，
public double getResistance() {
if (inputVoltage > 0) {
return 0; // 正向導通
} else {
return Double.POSITIVE_INFINITY; // 反向截至
}
}這是其中設計的重點，其他的跟開關的一些性質都一樣。
在程式碼中加入GlobalVariables ，在一些點上可以起到標記作用：
class GlobalVariables {
// 定義靜態變數
public static int m = 0;
public static int n=0;
public static int k=0;
}
爭對一些迭代增加的點，我們需要做出以下的如何實現，增加管腳電壓的顯示
1.在輸出每個電器的狀態資訊後，需要遍歷電器的每個引腳並輸出其電壓值，for (Pin pin : device.getPins()) { // 假設getPinVoltage(pin)方法可以獲取引腳的電壓 System.out.print("Pin " + pin.getId() + ": " + getPinVoltage(pin) + " "); }，在Device抽象類中增加protected double inputVoltage;protected double outputVoltage;
2.電流限制
3.在每個電器類中，我們需要增加一個欄位來儲存最大限定電流，並在模擬電流時檢查是否超過這個限制。如果超過，則在輸出資訊時新增提示。
短路檢測，在類比電路時，我們需要檢測任何可能導致無窮大電流的情況，並在發現時立即停止模擬並輸出“short circuit error”。if (detectShortCircuit()) { System.out.println("short circuit error"); // 停止類比電路 return; }，應該遍歷電路並檢查是否有短路情況，短路情況具體有直接短路：當導線、元件的連線處接觸不良，或者金屬物體意外接觸到電源的正負極，電流沒有透過預期的路徑，而是直接從一個極到另一個極，形成一個低阻抗的通路，這就是直接短路。電源短路：當電源的正負極之間沒有經過任何負載就直接相連，或者負載電阻非常低，使得電流幾乎無阻礙地流過，這種情況也稱為電源短路。電機或變壓器短路：在電動機或變壓器中，如果繞組之間的絕緣損壞，電流會直接從一個繞組流到另一個繞組，形成短路。需要多方面考慮。
4.並聯電路中包含並聯，電路解析器能夠處理巢狀的電路結構。在解析電路時，需要遞迴地處理並聯和串聯關係。在解析並聯電路時，需要識別出哪些電路是串聯的，並且這些串聯電路內部可能還包含其他並聯電路。
輸出方面也要仔細修改，有規定限制的電流，那麼我們就需要在每個類中設定好每種元件的限制的最大電流，就跟每個元件的電阻是一個意思，然後再在輸出時判斷是否滿足超出限定電流，超出則輸出exceeding current limit error。實際體現就是if (device.getK()==1) {deviceStatus =" exceeding current limit error";}在最終的其他輸出也要修改，比如受控窗簾輸出百分比，具體體現就是else if (device instanceof ControlledCurtain) {
ControlledCurtain cc = (ControlledCurtain) device;
System.out.printf("@%s:%.0f%% ", getDeviceIdentifier(device), cc.getOpenPercentage());
}，這裡的getOpenPercentage()方法就是在ControlledCurtain類中定義的方法。
具體分析就是這樣的。