テスト質問アルゴリズムのトレーニング
問題の説明
論理回路は、その入力を別のゲートを介して出力にマップし、回路にはループがありません。入力と出力は、1と0として表される順序付けられた論理値のセットです。私たちが検討している回路は、ANDゲート（両方の入力が1の場合、出力は1のみです）またはORゲート（または、2つの入力の1つが1である限り、出力は1です）で構成されます。 XORゲート（排他的または（xor）ゲート、2つの入力の1つだけが1、出力は1）であり、ゲートではありません（ゲートではなく、単一値入力、出力は入力の補数です）。次の図は、2つの回路を示しています。
残念ながら、実際にはドアが壊れることがあります。フォルトはさまざまな方法で発生する可能性がありますが、この質問は、ドアに発生する可能性のあるフォルトを次の3つの形式のいずれかに制限します
。1）常に正しい出力とは反対;
2）常に0を生成する;
3）常に1を生成する;
この質問で与えられた回路では、多くても1つのドアだけが故障します。
回路を分析するプログラムを作成し、複数の入力と出力のセットを試して、回路が正しく動作しているか、正しく動作していないかを確認してください。少なくとも1セットの入力が誤った出力を生成する場合、プログラムは、失敗した唯一のドアと、ドアの故障方法を判別する必要があります。しかし、それは判断することも不可能かもしれません。
入力フォーマット
入力は複数のテストデータセットで構成され、各テストケースセットは回路とその入出力を記述します。各テストデータは、次の部分を順番に示します。
1. 1行に3つの正の整数が示されます。回路の入力数（N≤8）、ゲート数（G≤19）、出力数（U≤19）です。
2. 1行に1つのゲート、最初の行はg1ゲートを表し、複数のゲートがある場合、次の行はg2ゲートを表します。各行は、ゲートタイプ（a =および、n =ない、o =または、x =排他的OR）およびこのゲートへのすべての入力の識別子を示します。このゲートへの入力は、回路入力（i1、i2、…）または別のゲートからの出力（g1、g2、…）。
3. 1つの行は、U出力u1、u2、…に関連付けられたゲートの番号を示します。たとえば、g5からのu1、g1からのu2、g4からのu3の3つの出力がある場合、この動作は5 1 4。
4. 1行で整数が示され、回路の実験数（B）が示されます。
5.最後に、各行に（N + U）の値（1と0）、および実験の入力値と対応する出力値を含む行Bが与えられます。2つの同一の入力がある場合はありません。
入力の識別子または数値はスペースで区切られ、入力は3つの0を含む行で終わります。
出力形式
入力データ内の各回路について、テストデータ番号（1から開始）を出力し、次にコロンとスペースを出力してから、回路解析を出力します。内容は次のいずれかです（＃を使用して対応するゲート番号を置き換えます）。 ：
障害は検出されませんでした
ゲート＃の障害、出力反転
ゲート＃の障害、出力が0でスタック
ゲート＃の障害、出力が1でスタック
障害を完全に分類できない
図1と図2の回路図は最初のものです最後のテストデータ。
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);
}
}
}
}
