交通燈管理系統
1、題目要求 java
模擬實現十字路口的交通燈管理系統邏輯，具體需求如： 編程
一、異步隨機生成按照各個路線行駛的車輛。 dom
例如： 異步
由南向而來去往北向的車輛 ----直行車輛 ide
由西向而來去往南向的車輛 ----右轉車輛 函數
由東向而來去往南向的車輛 ----左轉車輛 工具
。。。 this
二、信號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。 spa
三、應考慮左轉車輛控制信號燈，右轉車輛不受信號燈控制。 線程
四、具體信號燈控制邏輯與現實生活中普通交通燈控制邏輯相同，不考慮特殊狀況下的控制邏輯。
五、注：
1）南北向車輛與東西向車輛交替放行，同方向等待車輛應先放行直行車輛然後放行左轉車輛。
2）每輛車經過路口時間爲1秒（提示：可經過線程Sleep的方式模擬）。
3）隨機生成車輛時間間隔以及紅綠燈交換時間間隔自定，能夠設置。
4）不要求實現GUI，只考慮系統邏輯實現，可經過Log方式展示程序運行結果。
2、題意分析
一、十字路口的圖解分析
分析：
1）各方向行駛車輛總共有 12 條路線。 由圖分析出直行車輛有 4 條路線， 左轉彎車輛有4 條路線，右轉彎車輛有 4 條路線。2）以南向北、東向西兩個方向行駛車輛考慮便可，因其餘方向和這兩方向的狀況同樣的。而後這兩方向中一共有 6 條路線，因需求只考慮紅綠燈，右轉車輛不受信號燈控制，最後肯定只考慮直行和左轉車輛路線共 4 條便可。
3）總結上述連點得知總共有 12 條路線，爲了統一編程模型，能夠假設每條路線都有一個紅綠燈對其進行控制，右轉彎的 4 條路線的控制燈能夠假設稱爲常綠狀態，另外，其餘的 8 條線路是兩兩成對的，能夠歸爲 4 組，因此，程序只需考慮圖中標註了數字號的 4 條路線的控制燈的切換順序，這 4 條路線相反方向的路線的控制燈跟隨這 4 條路線切換，沒必要額外考慮。
二、面向對象分析與設計
1）對象：紅綠燈、汽車、路線
2）紅綠燈須要有紅綠燈控制系統。
3）汽車和路線的關係分析：
汽車看到本身所在路線對應的燈綠了就穿過路口嗎？不是，還須要看其前面是否有車，看前面是否有車，該問哪一個對象呢？該問路線，路中存儲着車輛的集合，顯然路上就應該有增長車輛和減小車輛的方法了。再看題目，咱們這裏並不要體現車輛移動的過程，只是捕捉出車輛穿過路口的過程，也就是捕捉路上減小一輛車的過程，因此，這個車並不須要單獨設計成爲一個對象，用一個字符串表示便可。
Note：面向對象設計把握一個重要的經驗：誰擁有數據，誰就對外提供操做這些數據的方法。
eg：思考人在黑板上畫圓，列車司機緊急剎車，售貨員統計收穫小票的金額，你把門關上了等。
4）車輛、路線、燈的關係：
每條路線上都會出現多輛車，路線上要隨機增長新的車，在燈綠期間還要每秒鐘減少一輛車。
a) 設計一個 Road 類來表示路線，每一個 Road 對象表明一條路線，總共有 12 條路線，即系統中總共要產生 12 個 Road 實例對象。
b) 每條路線上隨機增長新的車輛，增長到一個集合中保存。
c) 每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否爲綠，是則將本路線保存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過了路口。
5）路線和燈的關係：
每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否爲綠，一個燈由綠變紅時，應該將下一個方向的燈變綠。
a) 設計一個 Lamp 類來表示一個交通燈，每一個交通燈都維護一個狀態：亮（綠）或不亮（紅），每一個交通燈要有變亮和變黑的方法，而且能返回本身的亮黑狀態。
b) 總共有 12 條路線，因此，系統中總共要產生 12 個交通燈。右拐彎的路線原本不受燈的控制，可是爲了讓程序採用統一的處理方式，故假設出有四個右拐彎的燈，只是這些燈爲常亮狀態，即永遠不變黑。
c) 除了右拐彎方向的其餘 8 條路線的燈，它們是兩兩成對的，能夠歸爲 4 組，因此，在編程處理時，只要從這 4 組中各取出一個燈，對這 4 個燈依次輪詢變亮，與這 4 個燈方向對應的燈則隨之一同變化，所以 Lamp 類中要有一個變量來記住本身相反方向的燈，在一個 Lamp 對象的變亮和變黑方法中，將對應方向的燈也變亮和變黑。每一個燈變黑時，都伴隨者下一個燈的變亮，Lamp 類中還用一個變量來記住本身的下一個燈。d) 不管在程序的什麼地方去得到某個方向的燈時，每次得到的都是同一個實例對象，因此 Lamp 類改用枚舉來作顯然具備很大的方便性，永遠都只有表明 12 個方向的燈的實例對象。
e) 設計一個 LampController 類，它定時讓當前的綠燈變紅。
3、編寫類
一、Road類的編寫
1）每一個Road對象都有一個name成員變量來表明方向，有一個vehicles（交通工具）成員變量來表明方向上的車輛集合。
2）在Road對象的構造方法中啓動一個線程每隔一個隨機的時間向vehicles集合中增長一輛車（用一個「路線名_id」形式的字符串進行表示）。
3）在Road對象的構造方法中啓動一個定時器，每隔一秒檢查該方向上的燈是否爲綠，是則打印車輛集合和將集合中的第一輛車移除掉。
代碼以下：
package trafficlamp;
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;
/**
* 每一個Road對象表明一條路線，總共有12條路線，即系統中總共要產生12個Road實例對象。 每條路線上隨機增長新的車輛，增長到一個集合中保存。
* 每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否爲綠，是則將本路線保存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過了路口。
*
* @author Cavenzep
*
*/
public class Road {
// 定義一個集合，用來存儲和操做車輛這個字符串對象,使用List接口是爲了擴展性更強
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
// 定義路線名變量，用於標識
private String name;
// 構造函數
public Road(String name) {
this.name = name;
/* 模擬車輛不斷隨機上路的過程 */
// 經過產生單個線程的方法，建立一個線程池
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 調用execute方法，可向線程池提交一個任務，讓池中的線程執行任務
pool.execute(new Runnable() {
@Override
// 複寫run方法，須要執行的代碼，隨機產生車輛，並存入集合
public void run() {
for (int i = 1; i < 1000; i++) {
try {
// 10秒內隨機產生一輛車
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 隨機產生的車輛進入路線中
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
// 定義一個定時器，每隔一秒檢查對應的燈是否爲綠，是則放行一輛車
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
// 定時器要執行的代碼
public void run() {
// 判斷該路線中是否有車，有則進行放行操做
if (vechicles.size() > 0) {
// 若是該路線上對應的燈是綠色的，則放行車輛
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {
System.out.println(vechicles.remove(0)
+ "\tis traveling!");
}
}
}
}, 1,/* 隔多少秒執行 */1,/* 週期 */TimeUnit.SECONDS/* 時間單位 */);
}
}
二、Lamp類的編寫
1）系統中有12個方向上的燈，在程序的其餘地方要根據燈的名稱就能夠得到對應的燈的實例對象，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的枚舉形式定義更爲簡單。
2)每一個Lamp對象中的亮黑狀態用lighted變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象依次輪詢變亮，Lamp對象中還要有一個oppositeLampName變量來表示它們相反方向的燈，再用一個nextLampName變量來表示此燈變亮後的下一個變亮的燈。這三個變量用構造方法的形式進行賦值，由於枚舉元素必須在定義以後引用，因此沒法再構造方法中彼此相互引用，因此，相反方向和下一個方向的燈用字符串形式表示。
3)增長讓Lamp變亮和變黑的方法：light和blackOut，對於S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象，這兩個方法內部要讓相反方向的燈隨之變亮和變黑，blackOut方法還要讓下一個燈變亮。
4)除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象以外，其餘方向上的Lamp對象的nextLampName和oppositeLampName屬性設置爲null便可，而且S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設置爲null，以便防止light和blackOut進入死循環。
代碼：
package trafficlamp;
/**
* 每一個Lamp元素表明一個方向上的燈，總共有12個方向，全部總共有12個Lamp元素。
* 有以下一些方向上的燈,每兩個造成一組，一組燈同時變綠或變紅，因此，
* 程序代碼只須要控制每組燈中的一個燈便可：
* s2n,n2s
* s2w,n2e
* e2w,w2e
* e2s,w2n
* s2e,n2w
* e2n,w2s
* 上面最後兩行的燈是虛擬的，因爲從南向東和從西向北、以及它們的對應方向不受紅綠燈的控制，
* 因此，能夠假想它們老是綠燈。
* @author Cavenzep
*/
// S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N,S2E,E2N,N2W,W2S
public enum Lamp {
/*每一個枚舉元素各表示一個方向上的控制燈*/
S2N(false,"N2S","S2W"),S2W(false,"N2E","E2W"),E2W(false,"W2E","E2S"),E2S(false,"W2N","S2N"),
/*下面元素表示與上面的元素的相反方向的燈，它們的「反方向燈」和「下一個燈」應忽略不計！*/
N2S(false,null,null),N2E(false,null,null),W2E(false,null,null),W2N(false,null,null),
/*下面元素表示四個右轉彎方向的燈，由於其不受紅綠燈控制，因此能夠假設它們老是綠燈*/
S2E(true,null,null),E2N(true,null,null),N2W(true,null,null),W2S(true,null,null);
//當前燈的狀態，是否爲綠
private boolean lighted;
//當前燈變紅時，下個綠的燈
private String next;
//與當前燈相反方向的同爲綠的燈
private String opposite;
//構造函數
private Lamp(boolean lighted,String opposite,String next){
this.lighted=lighted;
this.next=next;
this.opposite=opposite;
}
//提供一個判斷是否爲亮（綠）的方法
public boolean isLighted(){
return lighted;
}
/**
* 某個燈變綠時，它對應方向的燈也要變綠
*/
public void light(){
this.lighted=true;
//爲形成死循環，只將一方擁有反方向的燈
if (opposite!=null) {
//將對應的反方向的燈變綠
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name()+"Lamp is green 下面將能看到六個方向的車輛經過。 ");
}
/**
* 某個燈變紅時，對應方向的燈也要變紅，而且下一個方向的燈要變綠
* @return 下一個要變綠的燈
*/
public Lamp blackOut(){
//當前燈變紅，對應方向的燈也變紅
this.lighted=false;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
//當前燈變紅的同時，將下一個燈變綠
//變將下一個變綠的燈返回
Lamp nextLamp=null;
if (next!=null) {
nextLamp=Lamp.valueOf(next);
System.out.println("綠燈從"+name()+"——>切換爲"+next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
三、LampController類的編寫
1）整個系統中只能有一套交通燈控制系統，因此，LampController類最好是設計成單例。
2）LampController構造方法中要設定第一個爲綠的燈。
3）LampController對象的start方法中將當前燈變綠，而後啓動一個定時器，每隔10秒將當前燈變紅和將下一個燈變綠。
代碼：
package trafficlamp;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 紅綠燈控制系統用來控制紅綠燈的切換時間 每隔10秒將當前燈變紅，並按順序將下一個方向的燈變綠
*
* @author Cavenzep
*/
public class LampController {
// 定義當前燈用於第一個綠的燈
private Lamp currentLamp;
public LampController() {
// 剛開始讓由南向北的燈變綠
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
// 定義一個定時器，每隔10秒就將當前燈由綠變紅，並將下一個燈變綠
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 將下一個燈切換爲當前的燈
currentLamp = currentLamp.blackOut();
System.out.println("燈變了");
}
}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
}
}
四、MainClass類的編寫
1）用for循環建立出表明12條路線的對象。
2）建立紅綠燈控制系統對象，啓動系統
代碼：
package trafficlamp;
/**
* 主程序，用於啓動控制系統，並實現題意過程
*
* @author Cavenzep
*/
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
/* 產生12個方向的路線 */
String[] directions = new String[] { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S", "N2S",
"N2E", "W2E", "W2N", "S2E", "E2N", "N2W", "W2S" };
for (String direction : directions) {
new Road(direction);
}
// for (int i = 0; i < directions.length; i++) {
// new Road(directions[i]);
// }
/* 產生整個交通燈系統並運行 */
new LampController();
}
}
結果以下所示：
- 1. 交通燈管理系統
- 2. 模擬交通燈管理系統
- 3. Java交通燈系統
- 4. 黑馬程序員_JAVA交通燈管理系統
- 5. 黑馬程序員- 交通燈管理系統
- 6. 黑馬程序員_Java_交通燈管理系統
- 7. 黑馬程序員_交通燈管理系統
- 8. 黑馬程序員 ----交通燈管理系統
- 9. 黑馬程序員_java7K面試題_交通燈管理系統
- 10. 黑馬程序員-面試題（一）-交通燈管理系統
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
- 1. 交通燈管理系統
- 2. 模擬交通燈管理系統
- 3. Java交通燈系統
- 4. 黑馬程序員_JAVA交通燈管理系統
- 5. 黑馬程序員- 交通燈管理系統
- 6. 黑馬程序員_Java_交通燈管理系統
- 7. 黑馬程序員_交通燈管理系統
- 8. 黑馬程序員 ----交通燈管理系統
- 9. 黑馬程序員_java7K面試題_交通燈管理系統
- 10. 黑馬程序員-面試題（一）-交通燈管理系統