交通灯管理系统--7k面试题

一、项目需求：

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

1、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

使用EXCEL绘制场景联想图：

2、信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

3、应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

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。

5、注意：

1）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。

2）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）。

3）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。

4）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。

6、说明：

这里要实现的是模拟十字路口的交通灯管理系统逻辑，是对交通灯的控制，而不是模拟汽车的移动过程。所以不用将车作为主体对象，再单独产生一个类。只需要将车和路绑定在一起即可。

简述：

1）这里总共有12条路线，每条路线作为一个对象存在。

2）作为编程模型，可假设每条线路都有一个红绿灯，对其控制。

3）其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设为常绿状态。

4）另外的八条线路是两两成对的，就可以归为4组，程序只需考虑图中标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序即可，这4条路线的对应的反向的控制灯是随着这4条路线进行相同切换的。

分析:

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

代码实现：

Road类：

[java] view plaincopy

1. import java.util.*;  
2. import java.util.concurrent.*;  
3.   
4. /** 
5.  * 每个Road对象都有一个name成员变量来代表方向， 
6.  * 有一个vehicles成员变量来代表方向上的车辆集合。 
7.  * 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 
8.  * 中增加一辆车（用一个“路线名_id”形式的字符串进行表示）。 
9.  * 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， 
10.  * 是则打印车辆集合和将集合中的第一辆车移除掉。 
11.  * @author cofen 
12.  * 
13.  */  
14. public class Road {  
15.   
16.     //每条路（或者每个方向）都有自己的名字；  
17.     private String name;  
18.       
19.     //每条路上都有自己的车；  
20.     private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();  
21.       
22.     public Road(String name)  
23.     {  
24.         this.name = name;  
25.           
26.         ExecutorService pool= Executors.newSingleThreadExecutor();  
27.         //启用线程的方法；  
28.         pool.execute(new Runnable(){  
29.             public void run()  
30.             {  
31.                 //每条路上有999辆车  
32.                         for(int x=1;x<1000;x++)  
33.                 {  
34.                     try {  
35.                         //10s内随机驶入车辆；  
36.                         Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);  
37.                     } catch (InterruptedException e) {  
38.                           
39.                         e.printStackTrace();  
40.                     }  
41.                     //注意访问外部类成员变量的方法；  
42.                     vehicles.add(Road.this.name+"::"+x);  
43.                 }  
44.             }  
45.         });  
46.           
47.         //定义一个计时器，每隔1s移走一辆车；  
48.           
49.         ScheduledExecutorService  timer =Executors.newScheduledThreadPool(1);  
50.         timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){  
51.               
52.             public void run(){  
53.                 boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
54.                 if(lighted){  
55.                     if(vehicles.size()!=0){  
56.                         System.out.println(vehicles.remove(0)+"is travesing");  
57.                     }  
58.                 }  
59.             }  
60.         },  
61.                 1,  
62.                 1,  
63.                 TimeUnit.SECONDS);  
64.           
65.           
66.     }  
67.       
68.       
69. }  

Lamp类：

[java] view plaincopy

1. package 交通灯管理系统;  
2.   
3. /** 
4.  * 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， 
5.  * 综合这些因素，将Lamp类用java5中的枚举形式定义更为简单。 
6.  *  
7.  * 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 
8.  * 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， 
9.  * 再用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。 
10.  *  
11.  * 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， 
12.  * 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。  
13.  *  
14.  * 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， 
15.  * 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。 
16.  *  
17.  * 除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外， 
18.  * 其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可， 
19.  * 并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性 
20.  * 必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。 
21.  * @author cofen 
22.  * 
23.  */  
24.   
25. public enum Lamp {  
26.   
27.     S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),  
28.     N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),  
29.     S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);  
30.       
31.       
32.     private String opposite; //对面的灯  
33.     private String next;     //下一个灯  
34.     boolean lighted;  
35.       
36.     private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){  
37.         this.opposite=opposite;  
38.         this.next=next;  
39.         this.lighted=lighted;  
40.           
41.     }  
42.       
43.     public boolean isLighted(){  
44.         return lighted;  
45.     }  
46.       
47.     //变为绿灯；  
48.     public void light(){  
49.           
50.         this.lighted=true;  
51.         //如果存在反向的灯就点亮（变绿）；  
52.         if(opposite!=null)  
53.         Lamp.valueOf(opposite).light();  
54.           
55.         System.out.println(name()+"lamp is Green,下面会看到六个方向的车穿过");  
56.     }  
57.       
58.     public Lamp blackOut(){  
59.         this.lighted = false;  
60.         if(opposite!=null)  
61.             Lamp.valueOf(opposite).blackOut();  
62.         //如果有下一个灯就将其点亮；  
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.     }  
70.         return nextLamp;  
71. }  
72.     }  

LampController类：

[java] view plaincopy

1. package 交通灯管理系统;  
2.   
3. import java.util.concurrent.*;  
4.   
5. /** 
6.  * 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。 
7.  * LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。 
8.  * LampController对象的start方法中将当前灯变绿，然后启动一个定时器， 
9.  * 每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。 
10.  * @author cofen 
11.  * 
12.  */  
13. public class LampController {  
14.   
15.     //定义一个当前的灯，并点亮；  
16.     private Lamp currentLamp;  
17.       
18.     public LampController(){  
19.       currentLamp = Lamp.S2N;  
20.       currentLamp.light();  
21.         
22.       ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);  
23.       timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){  
24.           public void run(){  
25.              currentLamp= currentLamp.blackOut();  
26.           }  
27.       },  
28.       10,   
29.       10,   
30.       TimeUnit.SECONDS);  
31.     }  
32. }  

MainClass类：

[java] view plaincopy

1. /** 
2.  * 用for循环创建出代表12条路线的对象。 
3.  * 接着再获得LampController对象并调用其start方法。 
4.  * @author cofen 
5.  * 
6.  */  
7.   
8. public class Mainclass {  
9.   
10.     /** 
11.      * @param args 
12.      */  
13.     public static void main(String[] args) {  
14.           
15.         String[] directions = {"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E",  
16.                 "W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};  
17.         for(int x = 0;x<directions.length;x++){  
18.             new Road(directions[x]);  
19.         }  
20.   
21.         new LampController();  
22.     }  
23.   
24. }