程式作業:The function of Decoder is converting binary number input to decimal number output. (C++)

 The function of Decoder is converting binary number input to decimal number output.

The decoder works only when "enable" is true.

Please finish the class "Decoder4_16" according to the given classes.

"Decoder4_16" should be composed of "Decoder2_4".

You could add any function if you need.

  • Decoder4_16() :create entities for class members.
  • Decoder4_16(bool) : set the value of  "enable" when declare a Decoder4_16 and create entities for class members.
  • setEnable(bool) : set the value of "enable"

  • setEnable(Gate *) : set the value of "enable"
  • setValue(bool, int) : set the value to the assigned "input". For example, a.setValue(false, 1) means that the "input[1]" of a is setting to false.
  • setValue(Gate *, int) : set the value to the assigned "input". For example, a.setValue(b, 1) means that the "input[1]" of a is b.
  • operator[ ](int) : return the the wanted output gate according to the parameter. For the example below, "dec[3]" is true, so the returned gate's output is true, assuming that dec is Decode4_16.
  • operator<<(ostream, Decoder4_16) : return all the value of the decoder. For the example below, "cout << dec" returns "0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 ",assuming that dec is Decode4_16.
  • output() : return the corresponding decimal value(0~15). For the example below, "output()" is 3.


  1. ////////////////////////////////////////////
  2. /*
  3. Decoder的作用是將輸入的二進制數轉換為十進制數輸出。
  4.  
  5. 解碼器僅在“enable”為真時工作。
  6.  
  7. 請根據給定的課程完成“Decoder4_16”課程。
  8.  
  9. “Decoder4_16”應該由“Decoder2_4”組成。
  10.  
  11. 如果需要，您可以添加任何功能。
  12.  
  13. Decoder4_16() ：為類成員創建實體。
  14. Decoder4_16(bool) ：在聲明 Decoder4_16 並為類成員創建實體時設置“enable”的值。
  15. setEnable(bool) ：設置“enable”的值
  16. setEnable(Gate *) : 設置“enable”的值
  17. setValue(bool, int) ：將值設置為指定的“輸入”。例如，a.setValue(false, 1) 表示 a 的“input[1]”設置為 false。
  18. setValue(Gate *, int) ：將值設置為分配的“輸入”。例如a.setValue(b, 1)表示a的“input[1]”為b。
  19. operator[ ](int) ：根據參數返回想要的輸出門。對於下面的示例，“dec[3]”為真，因此返回的門的輸出為真，假設 dec 是 Decode4_16。
  20. operator<<(ostream, Decoder4_16) ：返回解碼器的所有值。對於下面的示例，“cout << dec”返回“0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0”，假設 dec 是 Decode4_16。
  21. output() : 返回對應的十進制值(0~15)。對於下面的示例，“output()”為 3。
  22.  
  23. */
  24. class Gate
  25. {
  26.     public :
  27.         Gate *input[2] ;
  28.         virtual bool output() = 0 ;
  29.   		virtual void setValue(Gate *, int) = 0 ;
  30.         virtual void setValue(bool, int) = 0 ;
  31. } ;
  32.  
  33. class TRUE : public Gate
  34. {
  35.     public :
  36.         bool output() { return 1 ; }
  37.         virtual void setValue(Gate *, int) {}
  38.         virtual void setValue(bool, int) {}
  39. } ;
  40.  
  41. class FALSE : public Gate
  42. {
  43.     public :
  44.         bool output() { return 0 ; }
  45.         virtual void setValue(Gate *, int) {}
  46.         virtual void setValue(bool, int) {}
  47. } ;
  48.  
  49. TRUE t ;
  50. FALSE f ;
  51.  
  52. class NOT : public Gate
  53. {
  54.     public :
  55.         bool output() { return !(this -> input[0] -> output()) ; }
  56.         virtual void setValue(bool val, int pin = 0)
  57.         {
  58.         	if(val) this -> input[0] = &t ;
  59.             else this -> input[0] = &f ;
  60.         }
  61.         virtual void setValue(Gate* gate, int pin = 0) { this -> input[0] = gate ; }
  62. } ;
  63.  
  64. class NAND : public Gate
  65. {
  66.     public :
  67.         bool output() { return !(this -> input[0] -> output()) || !(this -> input[1] -> output()) ; }
  68.         virtual void setValue(Gate *gate, int pin) { this -> input[pin] = gate ; }
  69.         virtual void setValue(bool val, int pin)
  70.         {
  71.             if(val) setValue(&t, pin) ;
  72.             else setValue(&f, pin) ;
  73.         }
  74. } ;
  75.  
  76. class NOR : public Gate
  77. {
  78.     public :
  79.         bool output() { return !(this -> input[0] -> output()) && !(this -> input[1] -> output()) ; }
  80.         virtual void setValue(Gate *gate, int pin) { this -> input[pin] = gate ; }
  81.         virtual void setValue(bool val, int pin)
  82.         {
  83.             if(val) setValue(&t, pin) ;
  84.             else setValue(&f, pin) ;
  85.         }
  86. } ;
  87.  
  88. //“AND”必須由“NOT”和“NAND”組成。
  89.   class AND : public Gate
  90. {
  91.     public :
  92.         AND() : Gate()
  93.         {
  94.             component[0] = new NOT ;
  95.             component[1] = new NAND ;
  96.         }
  97.         virtual bool output()
  98.         {
  99.             component[1] -> input[0] = this -> input[0] ;
  100.             component[1] -> input[1] = this -> input[1] ;
  101.             component[0] -> input[0] = component[1] ;
  102.             return component[0] -> output() ;
  103.         }
  104.     private :
  105.         Gate *component[2] ;
  106. } ;
  107.  
  108.   //“OR”必須由“NOT”和“NOR”組成。
  109.  class OR : public Gate
  110. {
  111.     public :
  112.         OR() : Gate()
  113.         {
  114.             component[0] = new NOT ;
  115.             component[1] = new NOR ;
  116.         }
  117.         virtual bool output()
  118.         {
  119.             component[1] -> input[0] = this -> input[0] ;
  120.             component[1] -> input[1] = this -> input[1] ;
  121.             component[0] -> input[0] = component[1] ;
  122.             return component[0] -> output() ;
  123.         }
  124.     private :
  125.         Gate *component[2] ;
  126. } ;
  127.  
  128.   //“XOR” 可以由任何門組成（包括內置閘和自己實現的上面閘）。
  129.    class XOR : public Gate
  130. {
  131.     public :
  132.         XOR() : Gate()
  133.         {
  134.            
  135.         }
  136.       
  137. 		virtual bool output() { return (this -> input[0] -> output()) ^ (this -> input[1] -> output()) ; }
  138. 			          
  139.        
  140.     private :
  141.        
  142. } ;
  143.  
  144. class Decoder
  145. {
  146.     public :
  147.         virtual void setValue(bool, int) = 0 ;
  148.         virtual void setValue(Gate *, int) = 0 ;
  149.         virtual void setEnable(bool) = 0 ;
  150.         virtual void setEnable(Gate *) = 0 ;
  151.         virtual int output() = 0 ;
  152.         virtual Gate *operator[](int) = 0 ;
  153.     protected :
  154.         Gate *enable ;
  155. } ;
  156.  
  157. class Decoder2_4 : public Decoder
  158. {
  159.     public :
  160.         Decoder2_4() : Decoder2_4(0) {}
  161.         Decoder2_4(bool val)
  162.         {
  163.             if(val) this -> enable = &t ;
  164.             else this -> enable = &f ;
  165.             for(int i = 0 ; i < 2 ; i++)
  166.                 component[i] = new NOT ;
  167.             for(int i = 2 ; i < 6 ; i++)
  168.                 component[i] = new AND ;
  169.             for(int i = 0 ; i < 4 ; i++)
  170.                 enables[i] = new AND ;
  171.         }
  172.         virtual void setEnable(bool val)
  173.         {
  174.             if(val) this -> enable = &t ;
  175.             else this -> enable = &f ;
  176.         }
  177.         virtual void setEnable(Gate *gate) { this -> enable = gate ; }
  178.         virtual void setValue(Gate *gate, int i) { component[i % 2] -> input[0] = gate ; }
  179.         virtual void setValue(bool val, int i)
  180.         {
  181.             if(val) component[i % 2] -> input[0] = &t ;
  182.             else component[i % 2] -> input[0] = &f ;
  183.         }
  184.         virtual Gate *operator[](int n)
  185.         {
  186.             _out() ;
  187.             switch(n)
  188.             {
  189.                 case 0 : return enables[0] ;
  190.                 case 1 : return enables[1] ;
  191.                 case 2 : return enables[2] ;
  192.                 case 3 : return enables[3] ;
  193.                 default : return nullptr ;
  194.             }
  195.         }
  196.         friend ostream &operator<<(ostream &out, Decoder2_4 dec)
  197.         {
  198.             for(int i = 3 ; i >= 0 ; i--)
  199.                 out << dec[i] -> output() << " " ;
  200.             return out ;
  201.         }
  202.         virtual int output()
  203.         {
  204.             for(int i = 0 ; i < 4 ; i++)
  205.                 if(enables[i] -> output()) return i ;
  206.         }
  207.     private :
  208.         Gate *component[6] ;
  209.         Gate *enables[4] ;
  210.  
  211.         void _out()
  212.         {
  213.             component[2] -> input[0] = component[0] ;
  214.             component[2] -> input[1] = component[1] ;
  215.  
  216.             component[3] -> input[0] = component[0] -> input[0] ;
  217.             component[3] -> input[1] = component[1] ;
  218.  
  219.             component[4] -> input[0] = component[0] ;
  220.             component[4] -> input[1] = component[1] -> input[0] ;
  221.  
  222.             component[5] -> input[0] = component[0] -> input[0] ;
  223.             component[5] -> input[1] = component[1] -> input[0] ;
  224.  
  225.             for(int i = 0 ; i < 4 ; i++)
  226.             {
  227.                 enables[i] -> input[0] = this -> enable ;
  228.                 enables[i] -> input[1] = component[i + 2] ;
  229.             }
  230.         }
  231. } ;
  232.  
  233. class Decoder4_16 : public Decoder
  234. {
  235.     public :
  236.         Decoder4_16() : Decoder4_16(0) {} {}
  237. 		
  238. 		// set the value of  "enable" when declare a Decoder4_16 and create entities for class members.
  239.         Decoder4_16(bool val) {
  240. 			
  241. 			 for(int i = 0 ; i < 5 ; i++)
  242.                 dec2_4[i] = new Decoder ;
  243. 			
  244. 			if(val) dec2_4[0] -> enable = &t ;
  245.             else    dec2_4[0] -> enable = &f ;
  246. 			
  247.            			
  248. 			
  249. 		}
  250.         virtual void setEnable(bool val) {
  251. 			dec2_4[0]->setEnable(val);
  252. 		}
  253.         virtual void setEnable(Gate *gate) {
  254. 			dec2_4[0]->setEnable(gate);   
  255. 			
  256. 		}
  257.         virtual void setValue(bool val, int pin) {
  258. 			
  259. 			if (pin==0)      { for(int i=1;i<5;i++)  dec2_4[i]->setValue(val, 0); }
  260. 			else if (pin==1) { for(int i=1;i<5;i++)  dec2_4[i]->setValue(val, 1); }
  261. 			else if (pin==2) { dec2_4[0]->setValue(val, 0); }
  262. 			else if (pin==3) { dec2_4[0]->setValue(val, 1);}
  263. 					
  264. 			_Decode();		
  265. 		}
  266.         virtual void setValue(Gate *gate, int pin) {
  267. 			
  268. 			if (pin==0)      { for(int i=1;i<5;i++)  dec2_4[i]->setValue(gate, 0); }
  269. 			else if (pin==1) { for(int i=1;i<5;i++)  dec2_4[i]->setValue(gate, 1); }
  270. 			else if (pin==2) { dec2_4[0]->setValue(gate, 0); }
  271. 			else if (pin==3) { dec2_4[0]->setValue(gate, 1);}
  272. 			
  273. 			_Decode();
  274. 			
  275. 		}
  276.         virtual Gate *operator[](int n) {
  277. 			
  278. 			  switch(n)
  279.             {
  280.                 case 0 : return dec2_4[0] ;
  281.                 case 1 : return dec2_4[1] ;
  282.                 case 2 : return dec2_4[2] ;
  283.                 case 3 : return dec2_4[3] ;
  284. 				case 4 : return dec2_4[4] ;
  285.                 default : return nullptr ;
  286.             }
  287. 			
  288. 		}
  289. 		
  290. 		
  291.         friend ostream &operator<<(ostream &out, Decoder4_16 dec) {
  292. 			
  293. 			  for(int i = 4 ; i >= 1 ; i--)
  294. 				  for(int j = 3 ; j >= 0 ; i--)
  295.                     out << dec.ec2_4[i][j] -> output() << " " ;
  296.             
  297. 			return out ;
  298. 			
  299. 		}
  300.         
  301. 		// output() : 返回對應的十進制值(0~15)。
  302. 		int output() {
  303. 			int i,j;
  304. 			 
  305.              i=dec2_4[1]->output() ;
  306. 			 j:= dec2_4[2]-> output(); if (j>0) i=i+4+j;
  307. 			 j:= dec2_4[3]-> output(); if (j>0) i=i+8+j;
  308. 			 j:= dec2_4[4]-> output(); if (j>0) i=i+12+j;
  309. 			 
  310. 			
  311. 			return i;
  312. 		}
  313.     private :
  314.         Decoder *dec2_4[5] ;
  315. 		
  316. 		
  317. 		 void _Decode()
  318.         {
  319. 			Decoder *dec=dec2_4[0];
  320. 			
  321.             dec2_4[1]->setEnable(dec[0]);
  322. 			dec2_4[2]->setEnable(dec[1]);
  323. 			dec2_4[3]->setEnable(dec[2]);
  324. 			dec2_4[4]->setEnable(dec[3]);
  325. 			
  326.         }
  327. 		
  328. } ;
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