面试题之交通灯管理系统

 

交通灯管理系统

 

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。

 

示图：

 

 

由上图可以知道一共有12条路线，我们为了统一编程模型，可以假设每条路线都有红绿灯对其控制。因为右转车辆不受交通灯控制，所以可以把右转弯4条路线的交通灯设置为常绿状态。而其它的8条路线是两两相对的，可以分为4组。所以，我们只需要考虑图中标注了数字号的4条路线的交通灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的交通灯跟随这4条路线切换就可以了，不必考虑额外因素。

 S2N：表示南到北
 S2W：南到西
 E2W：东到西
 E2S：东到南
 N2S：北到难
 N2E：北到东
 W2N：西到北
 W2E：西到东
 S2E：南到东
 E2N：东到北
 N2W：北到西
 W2S：西到南

 

分析

 

我们需要哪些对象呢？

红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路。但我们并不需要体现汽车移动的过程，只是捕捉汽车穿过路口的过程，也就是只捕捉路线上减少一辆汽车的过程。所以，汽车可以不用单独设计成一个对象，用字符串表示就可以了。

 

在汽车看到自己所在路线对应的灯绿时，我们还需要判断一下它前面是否有车才穿过路口。这需要的就是路这个对象，路中存储着车辆的集合，路上就应该有增加车辆和减少车辆的方法。

 

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。

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。

 

 代码示例：

 

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;/*定义路线类*/public class Road {private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();// 定义存放车的集合  定义成List是为了面向接口编程private String name = null;public Road(String name) {this.name = name;// 定义模拟车辆不断随机上路的过程ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 定义一个线程池pool.execute(new Runnable() {public void run() {for (int i = 1; i < 1000; i++) {try {// 不让车出现的太快 让它在1到10秒中随机出现Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}vechicles.add(Road.this.name + "--" + i);}}});// 定义定时器 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(){//判断是否有车if(vechicles.size()>0){//判断当前车是红灯还是绿灯boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();//如果是绿灯 把数据从集合中删除if(lighted){System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing!");}}}},1,1,TimeUnit.SECONDS);//TimeUnit.SECONDS是定义计量单位       SECONDS:秒}}

 

//定义灯的枚举类public enum Lamp {/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯 一共是12个方向*/S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),/*这四个灯是常绿的灯*/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;}//定义灯的变量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;//根据返回值的真假判断是红灯还是绿灯public boolean isLighted(){return lighted;}//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！");}//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   返回的是下一个要变绿的灯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() + "方向-------->切换为" + next+"方向");nextLamp.light();}return nextLamp;}}

import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;//定义灯的控制器public class LampController {private Lamp currentLamp;//定义当前灯变量public LampController(){//刚开始让由南向北的灯变绿currentLamp = Lamp.S2N;currentLamp.light();/*定义定时器   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);}}

//运行类public class MainClass {public static void main(String[] args) {//定义一个数组来装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]);}//运行交通灯的控制器new LampController();}}

运行结果