黑马程序员--- 交通灯管理系统

时间:2023-02-17 20:07:41

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一.面向对象的分析和设计
 
面向对象的设计需要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;
例:
 两块石头磨成一把石刀,用石刀砍树,砍出木材,用木材做椅子;
Stone
StoneKnife = KnifeFactory.createKnife(Stone one,Stone two)
StoneKnife
tree
material = StoneKnife.cut(tree)
material
chair = chairFactory.makechair(material)
chair

二,交通灯管理系统:
题目要求

        模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑,具体需求如:

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

        。。。

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。

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。

5、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)。

6、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。

7、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。

项目分析与设计
1.切不可以空想,要画图辅助

黑马程序员--- 交通灯管理系统


2.分析路线

 S南 - N北  和  N北 - S南  2条(只考虑1条)
 E东 - W西  和  W西 - E东  2跳(只考虑1条)
 N北 - E东  和  S南 - W西  2条(只考虑1条)
 W西 - N北  和  E东 - S南  2条(只考虑1条)
 S南 - E东  和  E东 - N北  2条(右转 默认一直绿灯)
 N北 - W西  和  W西 - S南  2条(右转 默认一直绿灯)
 线路一共有12条路线
3.细化考虑路线
 对应的路线可以不考虑
 如    南 - 北   和    北 - 南 

 只考虑南 - 北  即可   北 - 南可以不考虑了

 这样 需要考虑4条线  
 分别是  
 S2N,E2W,N2E,W2N
 而对应的路线
 N2S,W2E,S2W,E2S
 还有4条右转路线
 S2E,E2N,N2W,W2S

4.简化整体思路
 如果车只看方向不看灯或者又看方向又看灯,思路会很复杂
 所以保证车只看灯 不看方向 可以简化思路
5.项目的面向对象分析与设计

 初步设想一下有哪些对象:红绿灯,灯的控制系统,汽车,路
 1)对汽车的分析
 a.汽车不仅要看对应的灯绿了没有,还要看自己前面是否有车
 而路中存储着车的集合,显然路有增加或减少车辆的方法,所以要问路
 b.再看题目,不是要体现车辆移动的过程,只是捕捉出车辆穿过路口的过程,也就是捕捉路上减少一辆车的过程。
 所以,这个车不需要设定成一个对象,用字符串表示就可以了

 2)对路的分析
 a.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。
 b.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。
 c.每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。
 d.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。 3)对红绿灯的分析
 a.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。
 b.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。 c.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。 d.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。
 e.
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。
 f.
设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
编写代码
一.Road类的编写
 1.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。 2.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)。 3.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。
package com.isoftstone.interview.traffic;

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;
 public Road(String name){
  this.name = name;
  
  //模拟车辆不断随机上路的过程  
  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);
  
 }
}

二.Lamp类的编写

 1.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。 2.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。  3.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。 4.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。
package com.isoftstone.interview.traffic;

/**
 * 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",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;
 }


 /*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;
 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();
  }
  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;
 }
}

三.LampController的编写

package com.isoftstone.interview.traffic;

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);
 }
}

四.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

package com.isoftstone.interview.traffic;

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();
 }

}

总结
 1.刚拿到项目时,不要慌,首先认真读取要求,在大脑有个大概思路,那些要做,那些可以不做。
 
 2.然后根据项目开始面向对象分析与设计,逐渐细化思路。(面向对象设计技巧:数据在谁身上,谁就可以对外提供操作这些数据的方法)
 
 3.根据思路与对象,慢慢编写改写代码,过程要仔细,如果出错,反而会花费10倍的时间来改正。

 尤其是面向对象的分析与设计对我帮助很大。。现在知道应该如何去分析设计面向对象了