黑马程序员——JAVA 面试题交通灯管理系统

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一、项目需求

拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

1、异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。

例如：

       由南向而来去往北向的车辆 ---- 直行车辆

       由西向而来去往南向的车辆 ---- 右转车辆

       由东向而来去往南向的车辆 ---- 左转车辆

       。。。 

2、信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。 

3、应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。 

4、具体信号灯控制逻辑与现实生活中普通交通灯控制逻辑相同，不考虑特殊情况下的控制逻辑。

注：南北向车辆与东西向车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆。 

5、每辆车通过路口时间为1秒（提示：可通过线程Sleep的方式模拟）。 

6、随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。 

7、不要求实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果。

二、项目分析

    一开始看到这个题目在看视频前自己先考虑的一会，想想应该怎么做怎么去实现。一开始认为挺小的问题，可是当自己慢慢思考去实现时才发现问题没有自己想的简单。一个十字路口，就有12种情况，路线确实复杂。这就是开发经验不足，只是自己在空想，没有想过通过画图来理清思路。看到张老师这个解体方法，这才是我认为学到的最宝贵的一点。切不可空想，一定要画图！有些时候一些很复杂的问题通过简单的画图，或是列表或是其他方法就能很快的理清思路，更有助于分析项目。

                  通过画图理清思路，看清问题

        

    由图可以很清晰的看出一个十字路口，共有12条路线，而且可以很容易分析出每个方向都有四条路线，四个路口都互相对应相同，只要实现了一个方向上的四条路线，也就容易实现整个十字路口的控制。

三、具体分析与设计

   由上面的分析能很轻松的得出应该设计三个类，一个是Road类，一个红绿灯Lamp类，再就是应该有一个灯控制系统LampController类。

   Road类：因为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。所以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。为了实现模拟车辆的通过路口和每条路线上随机增加新的车辆，则应该建立一个集合，并在集合中保存。而且每条路线每隔一秒都应该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，以此来实现模拟车辆的到来和通过。

   Road类具体实现：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对象的构造方法中还应该启动一个定时器，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。

这样就完成了对Road类的具体分析和设计。

    Lamp类：Lamp类表示一个交通灯，每个交通灯都维护一个状态：亮（绿）或不亮（红），而且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。因为总共有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，这样就能实现只要车来到就可以随时右拐。
    接着分析能看出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。

   Lamp类的具体实现：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。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

    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。

   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。

这样也顺利完成了Lamp类的编写。

    LampController类：它定时让当前的绿灯变红。

   LampController类的具体实现：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。而且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。

现在三个类都编写完和实现好了，只需要MainClass类来实现各个功能就完成了模拟。

   MainClass类可以用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。这样就能很好的实现模拟。

四、运行结果展示：

N2Slamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2Nlamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
W2S_1 is traversing!
N2S_1 is traversing!
S2E_1 is traversing!
N2S_2 is traversing!
S2E_2 is traversing!
S2N_1 is traversing!
W2S_2 is traversing!
E2N_1 is traversing!
N2W_1 is traversing!
绿灯从S2N————————>切换为S2W
N2Elamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2Wlamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2W_1 is traversing!
N2E_1 is traversing!
N2E_2 is traversing!
S2E_3 is traversing!
E2N_2 is traversing!
W2S_3 is traversing!
S2W_2 is traversing!
E2N_3 is traversing!
N2E_3 is traversing!
E2N_4 is traversing!
S2E_4 is traversing!
N2E_4 is traversing!
W2S_4 is traversing!
N2W_2 is traversing!
W2S_5 is traversing!
绿灯从S2W————————>切换为E2W
W2Elamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
E2Wlamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
E2W_1 is traversing!
W2E_1 is traversing!
E2W_2 is traversing!
W2E_2 is traversing!
W2E_3 is traversing!
W2E_4 is traversing!
S2E_5 is traversing!

五、项目不足和总结

    这个不足还是自己亲自去十字路口观察才发现的。在现实中生活中的右拐是有限制的,比如当南向北是绿灯时南北两侧的人行道也是绿的,这时南北就有很多行人路过,也就是说这时的南向东或者北向西的路线应该是红灯的。这样才有助于行人的安全。但在要求设计出的程序中这条路是一直有车通过。这可能是出题者可以简化的结果。但这确实是一个不足。

        这堂课程给我最大的认识，就是一切事物都应该主动去观察，去实际写写画画，这样才能更有助于问题的分析和项目的实现。是很宝贵的项目开发经验。

  

   

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