面试题系列,交通灯管理系统学习总结

来源:互联网 发布:excel数组公式 编辑:程序博客网 时间:2024/05/30 04:26
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在分析需求时,画图是很好的工具。

在面向对象的分析中,可以先分析需求中有那几个对象。

一、需求分析

模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。//提取路线对象,车辆对象。

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。//提取灯对象。

③应考虑左转车辆控制信号灯,右转车辆不受信号灯控制。//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。

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。//提取灯的控制系统对象

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。

//全部需求没有涉及车辆的功能,所以不用设计车辆对象。

二、系统分析图

注意老师画的通行线路的颜色,同种颜色的为可以同时通行的线路。通行顺序为①②③④。这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换,不必额外考虑。左转线路为常绿线路。

三、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。

① 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。

② 每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。

③ 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。

① 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。

② 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。

③ 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。

④ 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。

⑤ 设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。

 四、代码编写

1、Road类的编写

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。  * @author 张孝祥 www.it315.org  *  */  public class Road {      private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();//面向接口的设计            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(); //建立了单个线程的线程池,返回值为线程池类型。         pool.execute(new Runnable(){              public void run(){                  for(int i=1;i<1000;i++){                      try {                          Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);//(从0-9中随即生成了一个数+1)*1000毫秒,最后结果为1-10秒。                      } 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);//新建了一个容量为1的线程调度池,返回值为线程调度池类型。此为计时器思想。牢记。          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 !");                              }                          }                      }                  },//第一个参数,其中为需要被执行的代码。                  1,//第二个参数,1秒后执行上面的代码。                  1,//第三个参数,每1秒执行上面的代码。                  TimeUnit.SECONDS);//上面两个参数的单位。      }  }  

2、Lamp类的编写

/**  * 每个Lamp元素代表一个方向上的灯,总共有12个方向,所有总共有12个Lamp元素。  * 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组,一组灯同时变绿或变红,所以,  * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可:  * s2n,n2s      * s2w,n2e  * e2w,w2e  * e2s,w2n  * s2e,n2w  * e2n,w2s  * 上面最后两行的灯是虚拟的,由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制,  * 所以,可以假想它们总是绿灯。  * @author 张孝祥 www.it315.org  *  */  /**/    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);   //注意老师的列举顺序,从南开始,直行,左转,接着便是东,也是直行,左转。然后便是这四个灯的对应的灯。这样考虑有逻辑,有顺序,更方便下面代码的进行。//参数是也是元素的情况,这时不能使用还没有定义的元素作为参数,所以用字符串作为参数。         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      */       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" + name() + "-------->切换为" + next);                        nextLamp.light();          }          return nextLamp;      }  }  

3、LampControllor类的编写

import java.util.concurrent.Executors;  import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  import java.util.concurrent.TimeUnit;    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(){                            currentLamp = currentLamp.blackOut();//blackOut()会返回下一个灯,这条语句会将当前灯的下一个等赋给当前灯。                  }                  },                  10,                  10,                  TimeUnit.SECONDS);      }  }  

4、MainClass类的编写

public class MainClass {          /**          * @param args          */          public static void main(String[] args) {              /*产生12个方向的路线*/                    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]);//如果依次新建每个对象,代码会繁琐,这样比较简洁。              }              /*产生整个交通灯系统*/                     new LampController();          }      }  





 

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