交通灯管理系统.docx
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交通灯管理系统
交通灯管理系统
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:
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=currentLamp.blackout();
29. System.out.println("灯变了");
30. }
31. },
32. 10,
33. 10,
34. TimeUnit.SECONDS);
35. }
36.}
4、MainClass类的编写
1)用for循环创建出代表12条路线的对象。
2)创建红绿灯控制系统对象,启动系统
代码:
[java] viewplaincopyprint?
1.package com.isoftstone.interview.traffic;
2.
3./**
4. * 主程序,用于启动控制系统,并实现题意过程
5.