java面试题之一交通灯管理系统Word格式.docx
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∙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。
解题思路
∙首先，为了较好地理解和分析问题，切不可空想，一定要画图！
画图非常有助于理解和分析问题，你还有比画图更好的办法吗？
我画的交通灯路线图如下：
∙接着进行面向对象的分析和设计：
（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。
∙类的编码实现
（一）Road类
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。
源码如下：
packageorg.it315.interview.traffic;
importjava.util.ArrayList;
importjava.util.List;
importjava.util.Random;
importjava.util.concurrent.Executors;
importjava.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。
*@authorIBM
*
*/
publicclassRoad{
privateStringdirection;
privateListvehicles=newArrayList（）;
publicRoad（Stringdir）{
this.direction=dir;
//模拟车辆不断上路的过程
Executors.newSingleThreadExecutor（）.execute（
newRunnable（）{
publicvoidrun（）{
for（inti=1;
i<
1000;
i++）{
vehicles.add（direction+"
:
"
+i）;
//System.out.println（"
add"
+direction+"
try{
Thread.sleep（newRandom（）.nextInt（2000））;
}catch（InterruptedExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
}
}
}
）;
//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（
Lamplamp=Lamp.valueOf（direction）;
if（lamp.isLighted（））{
if（vehicles.size（）>
0）
System.out.println（vehicles.remove（0）+"
istraversing"
）;
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS）;
}
}
（二）Lamp类
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对象之前，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。
*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，一组等同时变绿或变红，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。
/**/
publicenumLamp{
/*每个枚举元素各表示灯控制的一个方向*/
S2N（"
N2S"
false,"
S2W"
）,S2W（"
N2E"
E2W"
）,
E2W（"
W2E"
E2S"
）,E2S（"
W2N"
S2N"
/*由南向东和由西向北不受红绿灯的控制，所以，可以假想它们总是绿灯*/
S2E（"
N2W"
true,"
S2E"
）,E2N（"
W2S"
E2N"
/*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，其中所有的参数值不重要，应忽略不计！
*/
N2S（null,false,null）,N2E（null,false,null）,W2E（null,false,null）,
W2N（null,false,null）,
N2W（null,true,null）,W2S（null,true,null）;
/*灯是否为绿*/
privatebooleanlighted;
/*与灯同时为绿的对应方向*/
privateStringopposite;
/*灯变红时下一个变绿的灯*/
privateStringnext;
privateLamp（Stringopposite,
booleanlighted,Stringnext）{
this.opposite=opposite;
this.lighted=lighted;
this.next=next;
/**
*灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
publicvoidlight（）{
this.lighted=true;
if（opposite!
=null）{
LamplampOpposite=Lamp.valueOf（opposite）;
lampOpposite.light（）;
}
System.out.println（name（）+"
lampisgreen，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
publicbooleanisLighted（）{
returnlighted;
*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
publicLampblackOut（）{
this.lighted=false;
lampOpposite.blackOut（）;
LampnextLamp=null;
if（next!
=null）{
nextLamp=Lamp.valueOf（next）;
nextLamp.light（）;
System.out.println（"
绿灯从"
+name（）+"
-------->
切换为"
+next）;
returnnextLamp;
（三）LampController类
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将当前灯变红和将下一个灯变绿。
publicclassLampController{
privatestaticLampControllerinstance=newLampController（）;
publicstaticLampControllergetInstance（）{
returninstance;
privateLampcurrentLamp=null;
privateLampController（）{
//刚开始让由南向北的灯变绿;
currentLamp=Lamp.S2N;
publicvoidstart（）{
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*/
currentLamp=currentLamp.blackOut（）;
10,10,TimeUnit.SECONDS）;
（四）MainClass类
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
publicclassMainClass{
*@paramargs
publicstaticvoidmain（String[]args）{
/*产生12个方向的路线*/
String[]directions={"
"
"
};
for（inti=0;
directions.length;
newRoad（directions[i]）;
/*产生整个交通灯系统*/
LampController.getInstance（）.start（）;
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