黑马程序员_面试题之交通灯管理系统

来源：互联网发布：centos安装火狐浏览器编辑：程序博客网时间：2024/05/22 04:32

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。

【思考：车子由什么产生？产生的车子存储在什么里面？怎么产生车？】

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。

【思路：考虑右转的灯都为长绿灯，表示车随时可以右转】

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）。

【思考：车开过路口这个操作怎么实现？在哪里实现？】

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。

思路：

1.　根据逻辑设置12个方向的灯：

S2N(南到北),S2W(南到西),E2W(东到西),E2S(东到南)//主要的需要操作的四个灯，它控制通往四个方向的车

N2S(北到南),N2E(北到东),W2E(西到东),W2N(西到北)//前面四个灯对应的反向灯，让它们依托于前面四个灯来运作。

S2E(南到东),N2W(北到西),E2N(东到北),W2S(西到南)//四个右转灯，它们长亮

2.　排除4个长亮灯，我们需要处理的灯有8个灯，不过，每一个灯都有反向的灯。比如S2N(南到北)和N2S(北到南)。这样的话，就表示，S2N绿灯的话，那么N2S也是绿灯。这样的话，也就是说，剩下的8个灯中，有四个灯可以依托于它的反向灯的运作来进行相同的运作。【即它的反向灯绿，那么它绿，它的反向灯红，那么它红】

3.　在这里车子可以用一个String来表示，根据不同的灯对应的路线，产生这条路线上的车。可以考虑用12个线程来产生相对应的车。创建一个Road类，该类在构造函数中接受一个表示路线的StringroadName，比如：this.roadName=roadName;然后根据传入的路线，来创建这条路线上的车，并把String表示的车存入这条路线上的ArrayList中。通过它的remove方法来移除这条路线上的车子。不过再移除的时候，需要先判断当前路线上的灯是否为绿灯，绿灯才能移。车子移除出去，就表示车子开过路口了。这个操作可以通过定时器完成。

4.　灯控制器用于操作灯变化的时间，多长时间换下一个灯绿等等

5.　一共需要创建三个类：灯(用枚举)，路，灯控制器

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 com.iossoft.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;

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。*/

publicclassRoad{

privateList vechicles=newArrayList();

privateString name=null;

publicRoad(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 !");

}

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。
3.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。
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light和blackOut进入死循环。
源码如下：

package com.iossoft.traffic;

publicenumLamp{

//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 String opposite;
private String next;
private Lamp(String opposite,Stringnext,boolean lighted){
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
private Lamp(){

}
private boolean lighted;

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下一个要变绿的灯

publicLamp 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;
}

}

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 com.iossoft.traffic;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

publicclassLampController{

privateLamp currentLamp;

publicLampController(){

//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();

}

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。

package com.iossoft.traffic;

publicclassMainClass{
public static void main(String[] args){
   /*产生12个方向的路线*/
        String[] directions=newString[]{
                        "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"
        };
        for(int i=0;i<directions.length;i++){
                  newRoad(directions[i]);
        }
        /*产生整个交通灯系统*/
        new LampController();

}