面试题之------交通灯管理系统

最新推荐文章于 2014-11-05 16:56:50 发布

yangxiang_love_java

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分类专栏： javaSE

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本文详细阐述了如何通过面向对象的方法设计并实现一个模拟十字路口交通灯管理系统的程序，包括路、灯、车三个关键组件及其交互逻辑。重点介绍了如何创建Road类、Lamp类及LampControl类，以及如何通过定时任务实现信号灯的自动切换，确保南北向与东西向车辆交替通行。程序通过模拟每辆车通过路口的时间，实现了对交通流量的动态控制。

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---------------------- ASP.Net+Android+IOS开发、 .Net培训、期待与您交流！ ----------------------首先，是一些要求：

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：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

。。。

信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。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。

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）。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。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。

下面是一些必要的分析

首先，是一张图，这张图能够帮助理解

我们要进行面向对象的分析，所谓交通灯系统，首先道路、灯、车，得有吧。

关于路：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。

关于灯：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。而且要注意的是，右转弯的灯，我们设计的是常绿

而关于车：每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

至于他们三者之间的关系就有些复杂了：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。

视频中张老师的代码，采用了新的线程技术，我觉得这个倒是挺重要的

首先，设计Lamp类，代表灯，但是单独的Lamp这个类是死的，我们得有一个类去控制灯的亮和灭，因此，另外要设计一个LampControl类，它是需要一个单独的线程去控制的，并且运行有一定的时间间隔，所以要使用到一个类似于爆破器的对象

public enum Lamp {
	/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/	
	S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
	/*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，它们的“相反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计！*/
	N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
	/*由南向东和由西向北等右拐弯的灯不受红绿灯的控制，所以，可以假想它们总是绿灯*/
	S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
	
	private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
		this.opposite = opposite;
		this.next = next;
		this.lighted = lighted;
	}


	/*当前灯是否为绿*/	
	private boolean lighted;
	/*与当前灯同时为绿的对应方向*/	
	private String opposite;
	/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/	
	private String next;
	public boolean isLighted(){
		return lighted;
	}
	
	/**
	 * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
	 */	
	//要注意，这个灯对应对面的灯，对面的灯就没有相反的灯了，要不会死循环
	public void light(){
		this.lighted = true;
		if(opposite != null){
			Lamp.valueOf(opposite).light();
		}
		System.out.println(name() + " lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！");
		
	}
	
	/**
	 * 某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿
	 * @return 下一个要变绿的灯
	 */	
	public Lamp blackOut(){
		this.lighted = false;
		if(opposite != null){
			Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
		}		
		
		Lamp nextLamp = null;
		if(next != null){
			nextLamp = Lamp.valueOf(next);
			System.out.println("绿灯从" + this.name() + "-------->切换为" + next);			
			nextLamp.light();
		}
		return nextLamp;//这个很有意思，如果我不返回那么作为控制器，也不知道要亮哪个灯了
	}
}

然后是关于灯的控制

public class LampController {
	private Lamp currentLamp;
	
	public LampController(){
		//刚开始让由南向北的灯变绿;		
		currentLamp = Lamp.S2N;
		currentLamp.light();
		
		/*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/		
		ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public  void run(){
						System.out.println("来啊");
						currentLamp = currentLamp.blackOut();
				}
				},
				10,
				10,
				TimeUnit.SECONDS);//这个是将时间的格式设置为秒
	}
}

然后是关于Rode类，定义了两个线程，一个线程不断的往vechicles集合中添加元素，表示有新的车辆产生了，而另一个线程，用来放行车辆的方法，就更重要了，因为这就牵扯到，是哪个灯控制的路上放行车辆了，这把Lamp这个类关联了起来

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;

/**
 * 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。
 */
public class Road {
	private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
	
	private String name =null;
	public Road(String name){
		this.name = name;
		
		//模拟车辆不断随机上路的过程		
		ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
		pool.execute(new Runnable(){
			public void run(){
				for(int i=1;i<1000;i++){
					try {
						Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
				}				
			}
			
		});
		
		//每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车		
		ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						if(vechicles.size()>0){
							boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
							if(lighted){
								System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");
							}
						}
						
					}
				},
				1,
				1,
				TimeUnit.SECONDS);
		
	}
}

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