黑马程序员----7k面试题之交通灯管理系统

 

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交通灯管理系统

  /* 

需求分析

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。

*/

/*

 思路分析

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。

画图分析

*/

 

画图非常有助于分析和理解问题。

十字路总共有12条线路，为了统一编程模型，可以假设每条线路都有一个红绿灯对其进行控制，

右拐的四条线路假设称为常绿状态，另外，其他的8条两两成对的，可以归为4组，

所以程序只需考虑途中标注了数字号的4条线路的控制灯的切换顺序，

这四条路线的反方向的路线控制灯跟随这四条线路切换，不必另行考虑。

Road类的编写

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

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 {
                     //随机10秒内添加一辆车
                       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
       Executors.newScheduledThreadPool(1).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);
}
}

 Lamp类的编写

分析见面向对象分析

/**
* 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所以总格有12个Lamp元素。
* @author DOOLMO
*
*/
public enum Lamp {  
   /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/      
   S2N("N2S",false,"S2W"),S2W("N2E",false,"E2W"),
   E2W("W2E",false,"E2S"),E2S("W2N",false,"S2N"),  
   /*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，所有参数“相反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计！*/  
   N2S(null,false,null),N2E(null,false,null),
   W2E(null,false,null),W2N(null,false,null),  
   /*由南向东和由东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,true,null),E2N(null,true,null),
   N2W(null,true,null),W2S(null,true,null);        
     
   /*灯是否为绿*/      
   private boolean lighted;  
   /*与灯同时为绿的对应方向*/      
   private String opposite;  
   /*灯变红时下一个变绿的灯*/      
   private String next;
   
   private Lamp(String opposite,boolean lighted,String next){  
          this.opposite =opposite;  
          this.lighted =lighted;  
          this.next = next;  
   }   
   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  
    * @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); 
                 nextLamp.light();   
                 System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);                
          }  
          return nextLamp;  
   }  
}  

 LampController类的编写

由于整个系统中只能有一套交通灯控制系统，所以，LampController类应该设计成单例。

 LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

 LampController对象的start方法中将当前灯变绿，然后启动一个定时器，每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。

import java.util.concurrent.*;

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 */
    Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
           public void run() {
             System.out.println("来啊");
              currentLamp = currentLamp.blackOut();
         }
     }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
  }
}

 Main类的编写

package cn.itheima.traffic;
public class MainClass{  
   public static void main(String[] args) {  
       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]);  
       }  
       new LampController();  
   }  
} 

总结：

该面试题，主要考察对面向对象设计的熟练度，能使用多线程，枚举，还有就是对问题的分析和处理。

对能力的各方面进行的考察,java的基础能力很重要。

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