CS233 Lab1 Part2 Review

前言

        这周和哥们们一起写了 CS233 的 lab，准确来说是我全程被 carry，屁都没干。这种坐牢的感觉真的非常折磨，所以就有了这篇文章。在文章的下面我会把哥们们的 blog 链接附上，又兴趣的可以去看看他们的网站（二次元浓度挺高的）。废话少说，开始复盘吧。
 

Question 1: KeyPad

要求：
 
        题目是让我们根据横纵坐标的输入判断甲方摁了哪个数字的键位，以及当前摁下的键位是不是有效的。此题无效的键位为左下和右下的空键位，其他键位均为有效。
 

Step1：重构
 
        首先，我们先以上帝视角重构一边对应的输入和输出
 

 
        现在，把上面的表格转化为编程语言的“与“门。原理为：如果系统同时输入”a”和“b”，我们就可以与我们构建的表格进行比较然后得出用户按下了数字键“1”，etc。
 

Step2：valid 否
 
        判断完输出，但是摁的键位是否有效也是一个问题。这俩哥们就用了 1 行代码就解决了这个问题。首先让输入值跑一边上面的表格，得到结果后用一个大型 or 来判断是否 valid（这俩人往里面塞了 11 个 wire）。在这个 or 里面，所有的 wire 都是有效的数值（0-9），但凡有一个有效的 wire 被激活，整个 or 就会返还一个 true。如果输入的值不是有效的，判定为无效。
 

Step3：转化为 2 进制
 
        这也是我最佩服的地方，这俩哥们根据输入的数值来判断当前位的数值。
 

 
        如果我输入的值是奇数，我的第一位怎么着都会是 1.如果是偶数第一位绝对是 0.确定完第一位后，来到了第二位。如果这个数字能到第二位，它肯定大于等于 2.所以他们给的条件就是只判断数值大于等于 2 的数字。如果为偶数，当前位为 1，如果是奇数或者小于 2，当前位就是 0，以此类推。我直接好家伙。
 

Question 2: extractMessage

 
要求：
 
        题目给了我们数据是如何被加密的。先把文字转化为二进制矩阵，然后如图中箭头所示，我们把原本横向的二进制表达式转为“垂直”的。其中加密后的矩阵的最上层 bit 为加密前矩阵的最后一位，加密后矩阵的第二层为加密前矩阵的倒数第二位，以此类推。题目现在要求我们反推这个过程，及给我们加密后的信息，要求我们解密这个信息。
 
Step1：“切开”矩阵
 
        通过题目给我们的信息，我们得知加密是以 8bit 为一组进行加密的。所以我们会有若干个 8X8 的矩阵。所以我们首先先把整个矩阵“切成”若干份，其中每一份的长度为 8（题目里面已经确保输入数据的长度为 8 的倍数）来还原此过程。
 
Step2：孤立单个 bit
 
        由于这个问题涉及到把数列转化为横行的问题，所以我们必须对加密后的矩阵的每一列进行循环（从上到下的循环）。但是这个二进制矩阵是理想的情景，现实很骨感，我们只能一串二进制一串的循环，binary mask 确实可能是一个解决的方法，但是要想找到一个对所有二进制通用的 mask 有点不切实际。但是！这周教的 binary shift 正好可以解决这个问题，只要是我不想要的 bit 全部挤走。管你什么 0，1 全部删掉，当然 shift 的操作是在一个复制品上完成的，毕竟我们一会还需要这些数值呢。拿第一行的二进制（11010010）举例子，假设我想要从左往右数第三个 1（第 5 位）。

        1. 先把左边的“110”部分全部去掉：11010010 << 3 = 10010000 目前我们想要的那个“1”在整个二进制的第一位
        2. 然后我把 1 后面的值也全部去掉：10010000 >> 7 = 00000001 现在我们想要的那个“1”在整个二进制的最后一位，其余 bit 均为 0。
        3. 别忘了，我们希望在保留这个 bit 的同时也希望它的位置也能保持不变。所以我们还需要再把它 shift 到他原来的位置第五位上面：00000001 << 5 = 00010000
 
Step3：拼成结果
 
        在创建完一个全新的空 array 后，我们可以把每次循环的结果放进 array 里面。由于上个步骤我们已经把不要的 bit 前部清空了，所以我们现在可以直接用 bitwise or 来达到只更新 1bit。举个例子,假设我们目前的二进制数值为“11011111”，我想把里面唯一的那个“0”替换为“1”来缓解我的强迫症。
         11011111
        | 00100000
        ------------
         11111111
 
注意我并没有改变其他位的值，我可以用这个方法来一位一位的更新结果。每一次循环我们都能解密一个字符，以此类推。听到这个方法时，我的内心是拒绝的，但是它确实很妙，完美结合了这周的 bit shift 和 bit wise operator。

总结

        CS 233 这课真的阴间，和以往的课，比如 CS 128，完全不一样，这可能就是底层的魅力吧。这俩哥们的博客就在文章上方的友链里，欢迎前去观摩一下!
 

哥们们的 blog

1. 红头发老哥：https://www.captoz.me/
2. 黄老哥：https://erdao.me/ （网站二次元浓度高的那个人）