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黑马程序员——面试题之交通灯管理系统 Road 类、Lamp 类、LampController 类、MainClass类 需求： 交通灯管理系统的项目需求 Ø 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 。。。 Ø 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。 Ø 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。 Ø 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。 Ø 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）。 Ø 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。 Ø 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。 1、面向对象的分析与设计 1、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。 2、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。 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。 2、Road 类的编写 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。 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）。 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 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。 * @author 张孝祥 www.it315.org * */ public class Road { private List<String> vechicles = new ArrayList<String>(); private String name =null; /*在这个构造函数中,传回哪个方向的车, 先开启一个线程池用于产生车辆,一个定时器用于观察交通灯状态*/ public Road(String name){ this.name = name; //模拟车辆不断随机上路的过程 //使用线程池，通过产生单个线程的方法，创建一个线程池 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 //产生一个单线程，创建定时器 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); timer.scheduleAtFixedRate( new Runnable(){ public void run(){ //判断路上是否有车，有则进行相应的操作 if(vechicles.size()>0){ boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); //每隔1秒让车通行，通行前要先判断灯是否亮，亮了才能通行，即从集合中移除 if(lighted){ System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !"); } } } }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS); } } 3、Lamp 类的编写 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。 1、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。 2、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。 3、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。 代码： /** * 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。 * @author 张孝祥 www.it315.org * */ /**/ 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",fal se),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),W2 N(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(n ull,null,true); private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){ this.opposite = opposite; this.next = next; this.lighted = lighted; } /*当前灯是否为绿*/ 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; //灯的判断是否亮的方法 public boolean isLighted(){ return lighted; } /**让这个方向的等亮起来 * 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 * @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){ //当前灯变绿了，让对应的灯也变绿 nextLamp = Lamp.valueOf(next); System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next); nextLamp.light(); } return nextLamp; } } 4、LampController 类的编写 import 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(){ System.out.println("来啊"); currentLamp = currentLamp.blackOut(); } }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS); } 5、MainClass 类的编写 1、用 for 循环创建出代表 12 条路线的对象。 2、接着再获得 LampController 对象并调用其 start 方法。 public class MainClass { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { /*产生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]); } /*产生整个交通灯系统*/ new LampController(); } } 打印结果：/*N2S lamp is green-----有六个方向的车经过 S2N lamp is green-----有六个方向的车经过 N2S_1 is traversing ! S2N_1 is traversing ! N2W_1 is traversing ! S2N_2 is traversing ! E2N_1 is traversing ! S2E_1 is traversing ! S2N_3 is traversing ! N2S_2 is traversing ! S2N_4 is traversing ! 开始跑吧 绿灯从S2N-------->切换为S2W N2E lamp is green-----有六个方向的车经过 S2W lamp is green-----有六个方向的车经过 W2S_1 is traversing ! S2E_2 is traversing ! N2W_2 is traversing ! S2W_1 is traversing ! W2S_2 is traversing ! N2E_1 is traversing ! N2E_2 is traversing ! N2E_3 is traversing ! S2W_2 is traversing ! W2S_3 is traversing ! E2N_2 is traversing ! S2E_3 is traversing ! E2N_3 is traversing ! S2E_4 is traversing ! 开始跑吧 绿灯从S2W-------->切换为E2W W2E lamp is green-----有六个方向的车经过 E2W lamp is green-----有六个方向的车经过 E2W_1 is traversing ! N2W_3 is traversing ! E2W_2 is traversing ! W2E_1 is traversing ! E2W_3 is traversing ! W2E_2 is traversing ! W2S_4 is traversing ! E2W_4 is traversing ! N2W_4 is traversing ! W2E_3 is traversing ! S2E_5 is traversing ! E2N_4 is traversing ! E2W_5 is traversing ! W2S_5 is traversing ! N2W_5 is traversing ! W2E_4 is traversing ! */ |
黑马程序员 十七、面试题之交通灯管理系统—面向对象的分析与设计、Road 类、Lamp 类、LampController 类、MainClass类）
时间： 2024-08-02 18:55:56
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