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交通灯系统

来源：互联网 发布：java http编程实例 编辑：程序博客网 时间：2024/05/22 11:38

 

 模拟实现十字路口的交通灯管理系统

1·异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。

例如：

由南而来运往北的车辆－－－直行车辆(S2N)

由南而来去往西的车辆－－－左转车辆(S2W)

由南而来去往东的车辆－－－右转车辆(S2E)

由东而来去往西的车辆－－－直行车辆(E2W)

由东而来去往南的车辆－－－左转车辆(E2S) 

由东而来运往北的车辆－－－右转车辆(E2N)

由北而来去往南的车辆－－－直行车辆(N2S)

由北而来去往东的车辆－－－左转车辆(N2E)

由北而来去往西的车辆－－－右转车辆(N2W)

由西而来去往东的车辆－－－直行车辆(W2E)

由西而来去往北的车辆－－－左转车辆(W2N)

由西而来去往南的车辆－－－右转车辆(W2S)

2·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。

3·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。

4·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）。

5·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。

6·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。

 

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。

设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

面向对象设计把握一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

 

代码实现：

Road类：用于模拟路，可以随机产生车辆

 

  1. import java.util.ArrayList;  
  2. import java.util.List;  
  3. import java.util.Random;  
  4. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  5. import java.util.concurrent.Executors;  
  6. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
  7. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  8.   
  9. /* 
  10.  * 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。 
  11.  * 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。 
  12.  * 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。 
  13.  * 
  14.  */  
  15. public class Road {  
  16.     List<String> vechicles = new  ArrayList<String>();  
  17.       
  18.     private String name;  
  19.     public Road(String name){  
  20.         this.name= name;  
  21.           
  22.         //模拟车辆不断随机上路的过程    
  23.         //创建一个ExecutorService线程池   
  24.         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();  
  25.         pool.execute(new Runnable(){  
  26.             public void run(){  
  27.                 for(int i=1;i<1000;i++){  
  28.                     try {  
  29.                         Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);  
  30.                     } catch (InterruptedException e) {  
  31.                         e.printStackTrace();  
  32.                     }  
  33.                     vechicles.add(Road.this.name + ":" + i);  
  34.                 }  
  35.             }  
  36.         });  
  37.           
  38.         //每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车   
  39.         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
  40.         timer.scheduleAtFixedRate(  
  41.                 new Runnable(){  
  42.                     public void run(){  
  43.                         if(vechicles.size()>0){  
  44.                             boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
  45.                             if(lighted){  
  46.                                 System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing!");  
  47.                             }  
  48.                         }  
  49.                     }  
  50.                 },   
  51.                 1,   
  52.                 1,   
  53.                 TimeUnit.SECONDS);  
  54.           
  55.     }  
  56. }
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 {
  List<String> vechicles = new  ArrayList<String>();
  
  private String name;
  public Road(String name){
   this.name= name;
   
   //模拟车辆不断随机上路的过程  
   //创建一个ExecutorService线程池
   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);
   
  }
}


Lamp类：定义灯的枚举，以及得到相对的灯的方法，和得到下一个将要绿的灯的方法。

 * 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。 

  1.  * 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， 
  2.  * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可： 
  3.  * s2n,n2s     
  4.  * s2w,n2e 
  5.  * e2w,w2e 
  6.  * e2s,w2n 
  7.  * s2e,n2w 
  8.  * e2n,w2s 
  9.  * 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， 
  10.  * 所以，可以假想它们总是绿灯。 
  11.  * 
  12.  */  
  13.   
  14. public enum Lamp {  
  15.     /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/  
  16.     S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),  
  17.     /*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！*/  
  18.     N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),  
  19.     /*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*/  
  20.     S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);  
  21.       
  22.     private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){  
  23.         this.opposite = opposite;  
  24.         this.next = next;  
  25.         this.lighted = lighted;  
  26.     }  
  27.       
  28.     private Lamp(){  
  29.           
  30.     }  
  31.     /*当前灯是否为绿*/  
  32.     private boolean lighted;  
  33.     /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/  
  34.     private String next;  
  35.     /*与当前灯同时为绿的对应方向*/  
  36.     private String opposite;  
  37.       
  38.     public boolean isLighted(){  
  39.         return lighted;  
  40.     }  
  41.       
  42.     /** 
  43.      * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿 
  44.      */  
  45.     public void light(){  
  46.         this.lighted = true;  
  47.         if(opposite != null){  
  48.             Lamp.valueOf(opposite).light();  
  49.         }  
  50.         //6为4个右拐弯的加变绿方向的两个   
  51.         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");  
  52.     }  
  53.       
  54.     /** 
  55.      * 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 
  56.      * @return 下一个要变绿的灯 
  57.      */  
  58.     public Lamp blackOut(){  
  59.         this.lighted = false;  
  60.         if(opposite != null){  
  61.             Lamp.valueOf(opposite).blackOut();  
  62.         }  
  63.         Lamp nextLamp = null;  
  64.         if(next != null){  
  65.             nextLamp = Lamp.valueOf(next);  
  66.             System.out.println("绿灯从" + name() +"--------->切换为" + next);  
  67.             nextLamp.light();             
  68.         }  
  69.         return nextLamp;  
  70.     }  
  71. }</SPAN>  
/**
 * 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。
 *
 */
 
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;
  }
  
  private Lamp(){
   
  }
  /*当前灯是否为绿*/
  private boolean lighted;
  /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/
  private String next;
  /*与当前灯同时为绿的对应方向*/
  private String opposite;
  
  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();
   }
   //6为4个右拐弯的加变绿方向的两个
   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;
  }
}


LampController类：用于控制灯，进行灯的初始化，定义一个线程池来每隔10秒产生一个线程进行灯的变红处理。

  1. import java.util.concurrent.Executors;  
  2. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
  3. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  4.   public class LampController {  
  5.   private Lamp currentLamp;  
  6.       
  7.   public LampController(){  
  8.         //刚开始让由南向北的灯变绿   
  9.         currentLamp = Lamp.S2N;  
  10.         currentLamp.light();  
  11.           
  12.         /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/  
  13.         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
  14.         timer.scheduleAtFixedRate(  
  15.                 new Runnable(){  
  16.                     public void run(){  
  17.                         currentLamp = currentLamp.blackOut();  
  18.                     }  
  19.                 },   
  20.                 10,   
  21.                 10,   
  22.                 TimeUnit.SECONDS);  
  23.           
  24.     }  
  25. }  
mport 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();
         }
       }, 
       10, 
       10, 
       TimeUnit.SECONDS);
   
  }
}

 

MainClass类：程序启动类,来产生12条线路，并产生一个灯控制器，从而产生交通灯。

 

  1. public class MainClass {  
  2.   
  3.     /** 
  4.      * @param args 
  5.      *  S2N,S2W,E2W,E2S, 
  6.         N2S,N2E,W2E,W2N, 
  7.         S2E,E2N,N2W,W2S; 
  8.      */  
  9.     public static void main(String[] args) {  
  10.         /*产生12个方向的路线*/  
  11.         String[] directions = new String[]{"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};  
  12.         for(int i=0;i<directions.length;i++){  
  13.             new Road(directions[i]);  
  14.         }  
  15.           
  16.         /*产生整个交通灯系统*/  
  17.         new LampController();  
  18.     }  
  19.   
  20. }

 

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