交通灯管理制度系统.docx
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交通灯管理制度系统
交通灯管理系统
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2013-11-0615:
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交通灯管理系统
一、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。
5、注：
1）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。
2）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）。
3）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。
4）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。
二、题意分析
1、对路口进行图解分析
分析：
1）这里总共有12条路线，每条路线作为一个对象存在。
2）为了统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制。
3）其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，而不能假设没有。
4）另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组，所以，程序只需考虑图中标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必额外考虑。
2、面向对象的分析与设计
1）对象：
红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。
a、汽车看到自己所在路线对应的灯绿了就穿过路口吗？
不是，还需要看其前面是否有车，看前面是否有车，该问哪个对象呢？
该问路，路中存储着车辆的集合，显然路上就应该有增加车辆和减少车辆的方法了。
b、再看题目，我们这里并不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，这个车并不需要单独设计成为一个对象，用一个字符串表示就可以了。
c、面向对象设计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。
2）对路线这个对象的分析
每条路线上都会出现多辆车，车对象就相当于是路的数据存在，路线上要随机增加新的车，且要在灯绿期间还要每秒钟减少一辆车，路就需要有增删的方法。
a、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。
b、每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
c、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）对红绿灯和红绿灯控制系统两个对象的分析：
一个灯由绿变红时，应该将下一个方向的灯变绿。
a、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。
b、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。
c、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个灯依次轮流变亮，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，都伴随着下一个灯的变亮，Lamp类中还用一个变量来记住自己的下一个灯。
d、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。
e、设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
三、程序的编写
1、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（交通工具）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。
使用scheduleAtFixedRate方法。
代码：
[java] viewplaincopyprint?
1.package com.isoftstone.interview.traffic;
2.
3.import java.util.ArrayList;
4.import java.util.List;
5.import java.util.Random;
6.import java.util.concurrent.ExecutorService;
7.import java.util.concurrent.Executors;
8.import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
9.import java.util.concurrent.TimeUnit;
10.
11./**
12. * 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。
13. * 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
14. * 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。
15. * @author Godream
16. *
17. */
18.public class Road {
19. //用面向接口的方式，定义一个集合，用来存储和操作车辆这个字符串对象
20. private List vechicles=new ArrayList（）;
21. //定义路线名变量
22. private String name;
23.
24. public Road（String name）{
25. this.name=name;
26.
27. //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
28. ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor（）;
29. //调用execute方法，可向线程池提交一个任务，让池中的线程执行任务
30. pool.execute（new Runnable（）{
31. @Override
32. //复写run方法，需要执行的代码，随机产生车辆，并存入集合
33. public void run（） {
34. for （int i = 1; i <1000; i++） {
35. try {
36. //1到10秒内随机产生一辆车
37. Thread.sleep（（new Random（）.nextInt（10）+1）*1000）;
38. } catch （InterruptedException e） {
39.
40. e.printStackTrace（）;
41. }
42. //车辆进入路线中
43. vechicles.add（Road.this.name+"_"+i）;
44. }
45. }
46. }）;
47.
48. //定义一个定时器，每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车
49. ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool
（1）;
50. timer.scheduleAtFixedRate（
51. new Runnable（） {
52. @Override
53. //定时器要执行的代码
54. public void run（） {
55. //判断该路线中是否有车，有则进行放行操作
56. if （vechicles.size（）>0） {
57. //如果该路线上对应的灯是绿色的，则放行车辆
58. boolean lighted=Lamp.valueOf（Road.this.name）.isLighted（）;
59. if（lighted）{
60. System.out.println（vechicles.remove（0）+"\tis traversing!
"）;
61. }
62. }
63. }
64. },
65. 1,//隔多少秒执行
66. 1,//周期
67. TimeUnit.SECONDS/*时间单位*/）;
68. }
69.}
2、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。
代码：
[java] viewplaincopyprint?
1.package com.isoftstone.interview.traffic;
2./**
3. * 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。
4. * 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，
5. * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可：
6. * s2n,n2s
7. * s2w,n2e
8. * e2w,w2e
9. * e2s,w2n
10. * s2e,n2w
11. * e2n,w2s
12. * 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，
13. * 所以，可以假想它们总是绿灯。
14. * @author Godream
15. */
16.// S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N,S2E,E2N,N2W,W2S
17.public enum Lamp {
18. /*每个枚举元素各表示一个方向上的控制灯*/
19. S2N（false,"N2S","S2W"）,S2W（false,"N2E","E2W"）,E2W（false,"W2E","E2S"）,E2S（false,"W2N","S2N"）,
20. /*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，它们的“反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计！
*/
21. N2S（false,null,null）,N2E（false,null,null）,W2E（false,null,null）,W2N（false,null,null）,
22. /*下面元素表示四个右转弯方向的灯，因为其不受红绿灯控制，所以可以假设它们总是绿灯*/
23. S2E（true,null,null）,E2N（true,null,null）,N2W（true,null,null）,W2S（true,null,null）;
24.
25. //当前灯的状态，是否为绿
26. private boolean lighted;
27. //当前灯变红时，下个绿的灯
28. private String next;
29. //与当前灯相反方向的同为绿的灯
30. private String opposite;
31.
32. //构造函数
33. private Lamp（boolean lighted,String opposite,String next）{
34. this.lighted=lighted;
35. this.next=next;
36. this.opposite=opposite;
37. }
38. //提供一个判断是否为亮（绿）的方法
39. public boolean isLighted（）{
40. return lighted;
41. }
42.
43. /**
44. * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
45. */
46. public void light（）{
47. this.lighted=true;
48. //为造成死循环，只将一方拥有反方向的灯
49. if （opposite!
=null） {
50. //将对应的反方向的灯变绿
51. Lamp.valueOf（opposite）.light（）;
52. }
53. System.out.println（name（）+"Lamp is green 下面将能看到六个方向的车辆通过。
"）;
54. }
55.
56. /**
57. * 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
58. * @return 下一个要变绿的灯
59. */
60.
61. public Lamp blackout（）{
62. //当前灯变红，对应方向的灯也变红
63. this.lighted=false;
64. if（opposite!
=null）{
65. Lamp.valueOf（opposite）.blackout（）;
66. }
67. //当前灯变红的同时，将下一个灯变绿
68. //变将下一个变绿的灯返回
69. Lamp nextLamp=null;
70. if （next!
=null） {
71. nextLamp=Lamp.valueOf（next）;
72. System.out.println（"绿灯从"+name（）+"——>切换为"+next）;
73. nextLamp.light（）;
74. }
75. return nextLamp;
76. }
77.}
3、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：
[java] viewplaincopyprint?
1.package com.isoftstone.interview.traffic;
2.
3.import java.util.concurrent.Executors;
4.import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
5.import java.util.concurrent.TimeUnit;
6.
7./**
8. * 红绿灯控制系统用来控制红绿灯的切换时间
9. * 每隔10秒将当前灯变红，并按顺序将下一个方向的灯变绿
10. * @author Godream
11. */
12.
13.public class LampController {
14. //定义当前灯用于第一个绿的灯
15. private Lamp currentLamp;
16. public LampController（）{
17. //刚开始让由南向北的灯变绿
18. currentLamp=Lamp.S2N;
19. currentLamp.light（）;
20.
21. //定义一个定时器，每隔10秒就将当前灯由绿变红，并将下一个灯变绿
22. ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool
（1）;
23. timer.scheduleAtFixedRate（
24. new Runnable（） {
25. @Override
26. public void run（） {
27. //将下一个灯切换为当前的灯
28. currentLamp=cur
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