黑马程序员-------（面试题）交通灯系统

最新推荐文章于 2014-10-09 11:22:50 发布

原创最新推荐文章于 2014-10-09 11:22:50 发布 · 582 阅读

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本文详细阐述了交通灯管理系统的设计思路与实现过程，包括Road类和Lamp类的编写，以及LampController类的实现。系统中包含12条路线和12个交通灯，每条路线每秒随机增加车辆并通过绿灯，绿灯变红时车辆通过，同时改变相邻路线的灯状态。程序采用面向对象设计，通过枚举、线程和定时器实现了交通灯的智能控制。

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交通灯管理系统的项目需求

画图分析

切不可空想，一定要画图！

面向对象的分析与设计

每条路线上都会出现多辆车，路线上要随机增加新的车，在灯绿期间还要每秒钟减少一辆车。
设计一个Road类来表示路线，每个Road对象代表一条路线，总共有12条路线，即系统中总共要产生12个Road实例对象。
每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，是则将本路线保存车的集合中的第一辆车移除，即表示车穿过了路口。
每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，一个灯由绿变红时，应该将下一个方向的灯变绿。
设计一个Lamp类来表示一个交通灯，每个交通灯都维护一个状态：亮（绿）或不亮（红），每个交通灯要有变亮和变黑的方法，并且能返回自己的亮黑状态。
总共有12条路线，所以，系统中总共要产生12个交通灯。右拐弯的路线本来不受灯的控制，但是为了让程序采用统一的处理方式，故假设出有四个右拐弯的灯，只是这些灯为常亮状态，即永远不变黑。
除了右拐弯方向的其他8条路线的灯，它们是两两成对的，可以归为4组，所以，在编程处理时，只要从这4组中各取出一个灯，对这4个灯依次轮询变亮，与这4个灯方向对应的灯则随之一同变化，因此Lamp类中要有一个变量来记住自己相反方向的灯，在一个Lamp对象的变亮和变黑方法中，将对应方向的灯也变亮和变黑。每个灯变黑时，都伴随者下一个灯的变亮，Lamp类中还用一个变量来记住自己的下一个灯。
无论在程序的什么地方去获得某个方向的灯时，每次获得的都是同一个实例对象，所以Lamp类改用枚举来做显然具有很大的方便性，永远都只有代表12个方向的灯的实例对象。
设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

Road类的编写

每个Road对象都有一个name成员变量来代表方向，有一个vehicles成员变量来代表方向上的车辆集合。
在Road对象的构造方法中启动一个线程每隔一个随机的时间向vehicles集合中增加一辆车（用一个“路线名_id”形式的字符串进行表示）。
在Road对象的构造方法中启动一个定时器，每隔一秒检查该方向上的灯是否为绿，是则打印车辆集合和将集合中的第一辆车移除掉。

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Road {
	private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
	private String name=null;
	public Road(String name){
		this.name=name;
		
		ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
		pool.execute(new Runnable(){
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				for(int i=1;i<100;i++){
					try {
						//随机产生时间长度
						//nextInt(10) 产生10个数：０～９ 
						//(new Random().nextInt(10)+1)   范围是１～１０
						//Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000)		结果是１～１０秒
						Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
					} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
					//内部类访问外部类要加final
					//另一种方式访问：类名.this.变量
					vechicles.add(Road.this.name+"--"+i);
					System.out.println(vechicles.remove(0)+"正在通过 !");
				}
			}
			
		});
		
		//设置一个【newScheduledThreadPool(1)】定时器
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				//第一个参数：要运行的代码
				new Runnable(){
					public void run() {
						//检测道路上是否有车
						if(vechicles.size()>0){
							//检测此时是否为绿灯，可以通行？
							//因为【name】是内部类访问外部类成员变量，所以格式 : Road.this.name
							boolean ligthed = Lamp.valueOf(Road.this.name).isligthed();
							//因为变量本身就是boolean类型，所以不用再判断“==”
							/*if(ligthed==true)*/
							if(ligthed){
								//System.out.println(Road.this.name+"去去去去了一辆车~~~~~~~~~~");
								vechicles.remove(0);
							}
						}
					}			
				}, 
				//第二个参数：过多久第一次运行
				1,
				//第三个参数：以后过多久再运行（一直循环）
				1, 
				//第四个参数：描述前面数值的度量单位
				TimeUnit.SECONDS);
		
	}
	

}

Lamp类的编写

系统中有12个方向上的灯，在程序的其他地方要根据灯的名称就可以获得对应的灯的实例对象，综合这些因素，将Lamp类用java5中的枚举形式定义更为简单。
每个Lamp对象中的亮黑状态用lighted变量表示，选用S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象依次轮询变亮，Lamp对象中还要有一个oppositeLampName变量来表示它们相反方向的灯，再用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。这三个变量用构造方法的形式进行赋值，因为枚举元素必须在定义之后引用，所以无法再构造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一个方向的灯用字符串形式表示。
增加让Lamp变亮和变黑的方法：light和blackOut，对于S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象，这两个方法内部要让相反方向的灯随之变亮和变黑，blackOut方法还要让下一个灯变亮。
除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外，其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。

package com.isoftstone.interview.traffic;

public enum Lamp {
	//但是变量要先定义【N2S,N2E,W2E,W2N,】，后使用【S2N(N2S),】
	S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","N2S",false),	//分析归纳组
	N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),			//对应组，简化
	S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);				//常绿灯右转组
	//定义一个枚举构造方法【构造方法一定是私有的】
	//为了解决先定义后使用的问题，接受的类型不再是【Lamp】，而是【String】
	/*private Lamp(Lamp oppostie)*/
	
	private Lamp(String opposite,String next,boolean ligthed){
		//接收对应的灯
		this.opposite=opposite;
		//接收下一个灯
		this.next=next;
		//接收当前灯的状态
		this.ligthed=ligthed;
		
	} 
	private boolean ligthed;
	//对应的灯
	/*private Lamp opposite;*/
	private String opposite;
	//下一个灯
	private String next;
	public boolean isligthed(){
		return ligthed;
	}
	//变绿灯的方法
	public void ligth(){
		this.ligthed=true;
		//如果有对应的灯，就让他调用ligth()方法，设置为绿灯
		//例如：【E2W】有对应的灯是【W2E】,但是【W2E】没有对应的灯。这样就避免了死循环
		if(opposite!=null){
			//枚举提供一个接受String，返回对应枚举类型的方法valueOf()
			Lamp.valueOf(opposite).ligth();
			//这是之前【opposite】的类型为Lamp的情况
			/*opposite.ligth();*/	
		}
	}
	//变红灯的方法,并且把当前灯变红之后，返回下一个灯
	public Lamp blackOut(){
		this.ligthed=false;
		if(opposite!=null){
			//System.out.println(opposite+"变红灯~~~~~~~~");
			Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
			
		}
		
		Lamp nextLamp = null;
		//变红灯之后，还有判断是否有下一个灯，如果有，就让它变绿灯
		if(next!=null){
			/*Lamp.valueOf(nextLamp).ligth();*/
			nextLamp = Lamp.valueOf(next);
			//System.out.println(next+"变红绿~~~~~~~~");
			nextLamp.ligth();
			
		}
		return nextLamp;
	}
}

LampController类的编写

整个系统中只能有一套交通灯控制系统，所以，LampController类最好是设计成单例。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
LampController对象的start方法中将当前灯变绿，然后启动一个定时器，每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LampController {
	//当前的灯
	private Lamp currentLamp;
	public LampController(){
		//假设当前灯是【S2E】
		currentLamp = Lamp.S2N;
		//让当前灯变绿
		currentLamp.ligth();
		
		//创建一个定时器
		//在线程池里创建一个线程newScheduledThreadPool(1)
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run() {
						//10s后把当前灯变红,并返回下一个灯
						/*即：第一次：currentLamp --- S2E
								第二次：currentLamp --- S2W
						*/
						currentLamp = currentLamp.blackOut();
					}	
				}, 
				5, 
				8, 
				TimeUnit.SECONDS);
		
		
	}
}

MainClass类的编写

用for循环创建出代表12条路线的对象。
接着再获得LampController对象并调用其start方法。

package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {

	public static void main(String[] args) {
		//将各个路名用String存储
		String [] directions = new String[]{"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S",
				"N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
		for(int i=0;i<directions.length;i++){
			new Road(directions[i]);
		}
		//创建交通灯控制系统对象
		new LampController();
	}		
}

运行结果

E2N--1正在通过 !
N2W--1正在通过 !
W2N--1正在通过 !
N2S变红灯~~~~~~~~
S2W变红绿~~~~~~~~
S2W--1正在通过 !
W2S--1正在通过 !
N2S--1正在通过 !
W2E--1正在通过 !
E2W--1正在通过 !
E2N--2正在通过 !
S2E--1正在通过 !
E2S--1正在通过 !
N2S--2正在通过 !
N2E--1正在通过 !
N2W--2正在通过 !
S2N--1正在通过 !
E2S--2正在通过 !
E2W--2正在通过 !
S2E--2正在通过 !
S2N--2正在通过 !
N2S--3正在通过 !
E2S--3正在通过 !
N2E--2正在通过 !
W2N--2正在通过 !
N2E变红灯~~~~~~~~
E2W变红绿~~~~~~~~
S2N--3正在通过 !
E2W--3正在通过 !
W2N--3正在通过 !
S2E--3正在通过 !
S2W--2正在通过 !
W2N--4正在通过 !
N2S--4正在通过 !
S2E--4正在通过 !
W2S--2正在通过 !
N2W--3正在通过 !
S2N--4正在通过 !
W2E--2正在通过 !
W2S--3正在通过 !
E2N--3正在通过 !
S2W--3正在通过 !
E2S--4正在通过 !
W2E--3正在通过 !
W2N--5正在通过 !
S2W--4正在通过 !

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