JS 加法器模拟，实现
位运算 & 简单的 assert 断言
// 常规位运算
// https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Operators/Bitwise_Operators
const AND = (a, b) => a & b;
const OR = (a, b) => a | b;
const XOR = (a, b) => a ^ b;
const NOT = a => ~a;
// Fake Node Assert Lib
const assert = {
deepEqual: (a, b) => {
if (a.toString() === b.toString()) return;
throw new Error(`Not Equal: ${a} ${b}`);
}
}
/**
* 半加器
* 两个 bit 输入，输出数组 [进位，和]
* 如：
* 1,1 => [1, 0]
* @param {bit} a 输入
* @param {bit} b 输入
*/
const HalfAdder = (a, b) => [a & b, a ^ b];
// 半加器测试
assert.deepEqual(HalfAdder(0, 0), [0, 0]);
assert.deepEqual(HalfAdder(0, 1), [0, 1]);
assert.deepEqual(HalfAdder(1, 0), [0, 1]);
assert.deepEqual(HalfAdder(1, 1), [1, 0]);
/**
* 全加器
* 两个 bit 输入，和进位输入，输出数组 [进位，和]
* 如：
* 0,1,1 => [1, 0]
* @param {bit} a 输入
* @param {bit} b 输入
* @param {bit} c 进位输入
*/
const FullAdder = (a, b, c) => {
var t1 = HalfAdder(a, b);
var t2 = HalfAdder(t1[1], c);
return [t1[0] | t2[0], t2[1]];
}
// 全加器测试
assert.deepEqual(FullAdder(0, 0, 0), [0, 0]);
assert.deepEqual(FullAdder(1, 0, 0), [0, 1]);
assert.deepEqual(FullAdder(0, 1, 0), [0, 1]);
assert.deepEqual(FullAdder(0, 0, 1), [0, 1]);
assert.deepEqual(FullAdder(1, 1, 0), [1, 0]);
assert.deepEqual(FullAdder(1, 0, 1), [1, 0]);
assert.deepEqual(FullAdder(0, 1, 1), [1, 0]);
assert.deepEqual(FullAdder(1, 1, 1), [1, 1]);
/**
* 波纹加法器， 4 位加法器
* 如：
* [0, 1, 0, 1],[0, 1, 0, 1] => [1, 0, 1, 0]
* @param {Array<Number>} a 4位 bit 输入数组，如：[0, 1, 0, 1]
* @param {Array<Number>} b 4位 bit 输入数组，如：[0, 1, 0, 1]
* @returns {Array<Number>}
*/
const RippleCarryAdder = (a, b) => {
let carry = 0;
let bit = 3;
let result = [];
while(bit >= 0) {
let temp = FullAdder(a[bit], b[bit], carry);
carry = temp[0];
result.push(temp[1]);
bit--;
}
return result.reverse();
}
/**
* 将数字转成 4 位二进制数组
* 如：
* 1 => [0, 0, 0, 1]
* 3 => [0, 0, 1, 1]
* @param {Number} a 数字
* @returns {Array<Number>}
*/
const to4Bit = a => (
a.toString(2)
.split('')
.reverse()
.concat(Array(4).fill('0'))
.slice(0,4)
.reverse()
.map(i => +i)
);
/**
* 将二进制字符串转为数字
* 如：
* '1010' => 10
* @param {String} a 4 位二进制字符串
* @returns {Number}
*/
const from4Bit = a => parseInt(a, 2);
/**
* 加法简写工具
* @param {Number} a 输入
* @param {Number} b 输入
*/
const helper = (a, b) => (
from4Bit(RippleCarryAdder(
to4Bit(a),
to4Bit(b)
).join(''))
)
assert.deepEqual(helper(0, 0), 0);
assert.deepEqual(helper(1, 1), 2);
assert.deepEqual(helper(1, 2), 3);
assert.deepEqual(helper(2, 2), 4);
assert.deepEqual(helper(3, 5), 8);
assert.deepEqual(helper(1, 14), 15);
// 9 + 14 为 23，但由于我们写的是 4 位加法器，所以有溢出
// 最终的结果需要 mod 0x10（也就是 16）
assert.deepEqual(helper(9, 14), 23 % 0x10);
assert.deepEqual(helper(9, 14), 7);
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我们以 4 bit 存储数字，并以最高位作为符号位
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