交通灯管理系统

来源：互联网发布：增值税打印软件编辑：程序博客网时间：2024/06/15 22:03

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。

解题思路

· 首先，为了较好地理解和分析问题，切不可空想，一定要画图！画图非常有助于理解和分析问题，接着进行面向对象的分析和设计：

（一）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。

（二）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：绿或红，每个交通灯要有变红和变绿的方法，并且能返回自己的红绿状态。

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，只是这些灯为常绿状态，即永远不变红。

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对象的变红和变绿方法中，将对应方向的灯也变绿和变红。每个灯变红时，都伴随者下一个灯的变绿，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。

· 类的编码实现

（一）Road类

1.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。

2.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）。

3.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。

源码如下：

package org.tian;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Random;

importjava.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

importjava.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 {

List<String>verchicles=new ArrayList<String>();

privateString name=null;

publicRoad(String name){

this.name=name;

//模拟车辆不断随机上路的过程

ExecutorServicepool=Executors.newSingleThreadExecutor();

pool.execute(newRunnable(){

publicvoid run() {

for(inti=1;i<10;i++){

try{

Thread.sleep((newRandom().nextInt(10)+1)*1000);}

catch(InterruptedException e) {e.printStackTrace();}

verchicles.add(Road.this.name+"第"+i+"辆");//访问外部类的局部变量

}}});

//每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车

ScheduledExecutorServicetimer=Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(

newRunnable(){

publicvoid run() {

if(verchicles.size()>0){

booleanlighted =LampH.valueOf(Road.this.name).isGreen();

if(lighted==true){

System.out.println(verchicles.remove(0)+"car is traversing!");

}}}},

TimeUnit.SECONDS);

}

二）Lamp类

1.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。

2.每个Lamp对象中的红状态用red变量表示，选用S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象依次轮询变绿，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变量来表示此灯变绿后的下一个变绿的灯。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。

3.增加让Lamp变绿和变红的方法：green和red，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化，red方法还要让下一个灯变。

4.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，以便防止进入死循环。

源码如下：

package org.tian;

// S2N, S2W, E2W, E2S, N2S, N2E, W2E, W2N, S2E, E2N, N2W, W2S

//"南到北","南到西","东到西","东到南","北到南","北到东","西到东","西到北","南到东","东到北","北到西","西到南";

public enum LampH {

南到北("北到南","南到西",false),南到西("北到东","东到西",false),东到西("西到东","东到南",false),东到南("西到北","南到北",false),

北到南(null,null,false),北到东(null,null,false),西到东(null,null,false),西到北(null,null,false),

S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);

privateLampH(String opposite,String next,boolean green){

this.opposite=opposite;

this.next=next;

this.green=green;}

privateboolean green;

privateString opposite;

privateString next;

publicboolean isGreen(){

returngreen;}

publicvoid green(){

this.green=true;

if(opposite!=null){

LampH.valueOf(opposite).green();}

System.out.println(name()+"lampis green,下面有六个方向车通过");}

publicLampH red(){

this.green=false;

if(opposite!=null){

LampH.valueOf(opposite).red();}

LampH nextLamp=null;

if(next!=null){

nextLamp=LampH.valueOf(next);

System.out.println("从"+name()+"绿灯-------->切换为从"+next+"绿灯");

nextLamp.green();

}

returnnextLamp;

}

（三）LampController类
1.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。
2.LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
3.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。
源码如下：

package org.tian;

import java.util.concurrent.Executors;

importjava.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LampController {

privateLampH currentLamp;

publicLampController(){

//刚开始让由南向北的灯变绿;

currentLamp=LampH.南到北;

currentLamp.green();

/*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/

ScheduledExecutorServicetimer=Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(

newRunnable(){

publicvoid run() {

System.out.println("灯变啦");

currentLamp=currentLamp.red();}},

10,

TimeUnit.SECONDS);

}

（四）MainClass类
1.用for循环创建出代表12条路线的对象。
2.接着创建出LampController对象。
源码如下：

package org.tian;

publicclassMainClass {

publicstaticvoid main(String[] args) {

String[]directions=newString[]{

"南到北","南到西","东到西","东到南","北到南","北到东","西到东","西到北","S2E","E2N","N2W","W2S" };

for(int i=0;i<directions.length;i++){

new Road(directions[i]);

}

new LampController();

}