问电路求解器的C++设计

EN

我有一个C++架构设计问题。我试图在电路模拟器上工作，我已经定义了3个类。节点类、组件类和电路类。下面是这些类的简化布局

https://gist.github.com/Nick0412/0b9a0ba8848cb5225d5bd663dad8fd77

现在我的印象是，当我创建一个特定的组件，比如说电阻，它将继承组件类。但是，当我在电路中添加一个任意的组件时，我希望电路根据添加的是哪种组件来做特定的事情。

所以我有两个问题。首先，访问者类型模式是否是解决这一问题的最合适方法？第二，是否有人对这个布局是否合理有任何反馈？

编辑：

我的描述不够清楚，这是我的错。仅就上下文而言，我将在这里链接存储库，https://github.com/Nick0412/Circuit。

长话短说，我一直试图从https://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/mna/MNA5.html等资源中了解改进的节点分析(MNA)。

在此基础上，我的程序思维过程如下。

• 建立了Ax=y形式的线性方程集，其中x是电路中每个节点的所有电压和所有电流通过电压源的矢量，y是0的矢量，表示每个节点上的电流的零和以及电压源的电压，A是一个矩阵，其每个支路的电导和1s分布在该矩阵中，表示通过电压源的电流。
• 我们可以通过反演矩阵x的矩阵A，左手把它乘以y来求解。这可以通过像本征这样的线性代数库来完成。
• 大部分工作来自设置矩阵A并在每个时间戳中适当地更新它。我们通过迭代所有分量来建立A，并将该分量的适当电导相乘到其分别连接的节点(MNA注释)。无功元件如电容器和电感的电导将是复杂的(如1/(sC)，用于caps )。和sL的电感)，因为我们考虑了频率分量。
• 求解向量x，并对时间戳进行适当更新。

所以我认为这主要涉及电路求解器如何工作的基本思想。现在是更具体的细节。因此，为了像上面描述的那样设置矩阵A，在我看来，我有一个电路类，它包含一组没有重复的组件，例如

// circuit.h

class Circuit
{
private:
    std::unordered_set<Component*> m_components;
// ... public methods
};

现在，组件应该是所有实际组件(电阻器、盖帽、电感)继承的基类。组件类应该非常小，并且只保存所有组件共享的数据，例如附加到其中的节点列表。

// component.h

class Component
{
private:
    std::unordered_set<Node*> m_nodes;
// ... public methods
};

组件继承的示例

// resistor.h

class Resistor : public Component
{
private:
    double m_resistance;
// ... public methods
};

我设计的节点类非常简单，我在这里不包括它，但是可以在回购中找到它。因此，要向电路中添加一个组件，用户可能会执行以下操作

// Circuit::addComponent(Component* c, Node* n1, Node* n2)

Circuit c1;
Node* n1 (new Node());
Node* n2 (new Node());

// 10 is suppose to be resistance in ohms that we init r with
Resistor* r (new Resistor(10)); 

c1.addComponent(r, n1, n2);

// add some other components here ...

// solve the circuit for DC (direct current) state lets say
c1.solve();

因此，当我们调用add组件时，它将组件添加到电路中，并将节点添加到组件中。但是正如您所看到的，由于addComponent采用了一个通用组件，因此可能很难更新电路，因为我们可能想知道要添加的特定组件。这就是为什么我询问访客模式的原因。如何适当地向电路中添加通用组件并进行更新？

很抱歉，这个冗长的帖子，我希望它消除了任何误解，如果没有，我可以继续增加它。谢谢。