黑马程序员——交通灯7K面试题

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模拟实现十字路口的交通灯管理系统的逻辑，要求如下：

1、异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。

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。

系统原理图：

黑马程序员——交通灯7K面试题

系统的面向对象的分析与设计：

一、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。

1、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。

2、每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

     3、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。
二、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。
     1、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。
     2、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。
     5、设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

接下来进行代码的编写：

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。
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。

Road类的代码：

 
   [java]  
   view plain 
   copy 
    
    
    
  
package com.isoftstone.inteview.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;  
  
public class Road {  
    // 定义一个车辆的数组集合  
    private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();  
  
    // 定义一个构造函数  
    private String name = null;  
    public Road(String name) {  
        this.name = name;  
        // 创建一个线程池  
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();  
        pool.execute(new Runnable() {// new一个Runnable实现类的对象  
            @Override  
            public void run() {  
                // 产生车辆  
                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);// 往车辆数组集合里面添加车辆  
                }  
            }  
        });  
                //创建一个定时器，类调度池  
                ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);  
                timer.scheduleAtFixedRate(  
                        new Runnable() {                              
                            public void run() {  
                                if(vechicles.size()>0){  
                                    boolean lighted=true;  
                                    if(lighted){  
                                        System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traversing!");  
                                    }  
                                }  
                                  
                            }  
                        },   
                        1,   
                        1,  
                        TimeUnit.SECONDS);            
    }  
}  

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。

代码贴上：

 
   [java]  
   view plain 
   copy 
    
    
    
  
package com.isoftstone.inteview.traffic;  
  
public enum Lamp {  
    /*定义枚举，12个灯的下一个灯,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);  
     
   //创建一个构造方法  
   private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){  
       this.opposite=opposite;  
       this.next=next;  
       this.lighted=lighted;  
   }  
   //创建一个无参的构造方法  
   private Lamp(){  
   }  
   private boolean lighted;//定义一个灯是否为绿的变量  
   private String opposite;//定义一个对应灯的变量  
   private String next;//定义当前灯变红时，下一个变绿的灯  
   //灯是否变绿的方法  
   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个方向能看见汽车穿过！");  
   }  
   //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，并且返回下一个要变绿的灯  
   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()+"------>"+next);  
           nextLamp.light();  
       }  
       return nextLamp;  
   }  
}  

LampController类的编写：

     1.整个系统中只能有一套交通灯控制系统，所以，LampController类最好是设计成单例。
     2.LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
     3.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。

代码贴上：

 
   [java]  
   view plain 
   copy 
    
    
    
  
package com.isoftstone.inteview.traffic;  
  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
public class LampController {  
   private Lamp currentLamp;//当前的灯的变量  
     
   //构造方法  
   public LampController(){  
       currentLamp=Lamp.S2N;//刚开始让由南向北的灯变绿  
       currentLamp.light();  
         
       //创建一个定时器，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() {  
                    System.out.println("来啦");  
                    currentLamp=currentLamp.blackOut();  
                      
                }  
            },  
              10,   
              10,   
              TimeUnit.SECONDS  
              );  
   }  
}  

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。

代码贴上：

 
   [java]  
   view plain 
   copy 
    
    
    
  
package com.isoftstone.inteview.traffic;  
  
public class MainClass {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        String[] driectionns = new String[] { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S",  
                "N2S", "N2E", "W2E", "W2N", "S2E", "E2N", "N2W", "W2S" };  
        for (int i = 0; i < driectionns.length; i++) {  
            new Road(driectionns[i]);  
        }  
          
        new LampController();  
    }  
  
}  

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