黑马程序员_张孝祥7K面试题-交通灯管理系统

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1、项目需求

  

   (1)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 

   (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)每辆车通过路口时间为1秒（提示：可通过线程Sleep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。

2、项目分析：

   (1)思路：

      总共有12条路线，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，右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态。

       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号的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)项目中需要的对象：

      红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。

   ##路线中存储着车辆的集合，并应该有增加车辆和减少车辆的方法。 

   ##汽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。 

   ##面向对象设计一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

3、项目中所涉及到的类的设置：

   (1)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 

     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

代码：

public class Road {
private String name;//方向
private List vehicle = new ArrayList();//车辆集合

Road(String name){
this.name = name;

//创建线程，随机向集合中加入车辆
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(1);
pool.execute(new Runnable() {

public void run() {
int count = 1;
while (true) {
try {
Thread.sleep(new Random().nextInt(10000) + 1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vehicle.add(Road.this.name + "_" + count++);
}
}
});

//创建线程，每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {

public void run() {
if (vehicle.size() > 0 && Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted()) {
System.out.println(vehicle.remove(0) + " is driving!");
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}

}

(2)Lamp类

     1.系统中有12个方向上的灯，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

       nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。 

    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

      blackOut方法还要让下一个灯变亮。 

   ##其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可。

代码：

 

public enum Lamp {

//12条路线
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);

private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted){
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}

private String opposite;//同一组灯
private String next;//下一个灯
private boolean lighted;//标记

//判断是否为绿灯
public boolean isLighted(){
return lighted;
}

//由红变绿
public void light(){
lighted = true;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name() + "变为绿灯。");
}

//将当前的灯和同一组的灯灯由绿变红，并将下一组灯由红变绿
public Lamp blackOut(){
lighted = false;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}

Lamp nextLamp = null;
if (next != null) {
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
}
System.out.println(name() + "变为红灯。");
return nextLamp;
}
}

 

(3)LampController类

     1.LampController应设计成单例

     整个系统中只能有一套交通灯控制系统

     因此，LampController应设计成单例 

     2.LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯 

     3.start方法中将当前灯变绿，启动定时器，每隔10秒将灯变红和将下一个灯变绿

代码：

public class LampController {

//单例设计模式
private Lamp currentLamp;
private LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;
}
private static final LampController lampController = new LampController();
public static LampController getInstance(){
return lampController;
}

public void start(){
currentLamp.light();

//创建线程，每隔10秒将灯变红，下一个灯变绿
ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(1);
pool.scheduleWithFixedDelay(
new Runnable() {

@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}

 

 (4)MainClass类

 

      1.用循环创建出代表12条路线的对象。 

      2.获得LampController对象并调用其start方法执行run块中的运行代码

代码：

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"
};

//创建12条线路对象
for (int i = 0; i < directions.length; i++) {
new Road(directions[i]);
}

//运行整个交通灯系统
LampController.getInstance().start();
}

}