黑马程序员-张孝祥-7K月薪面试题破解之一_交通灯管理系统
2013-12-09 11:43
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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。
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。
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。
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。
2.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。
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。
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。
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。
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。
设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
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)。
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。
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。
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。
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。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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。
接着再获得LampControler对象。
运行结果:
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1.具体需求:
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑,具体需求如下: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。
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。
2.画图分析:
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。3. 面向对象的分析与设计
1.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。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。
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。
2.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。
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。
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。
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。
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。
设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
4.Road类的编写
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。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)。
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。
package cn.edu.jxau.traffic; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Random; import java.util.Timer; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.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。 */ public class Road { //面向接口编程:List<E> list = new ArrayList<E>() private List<String> vehicles = new ArrayList<String>(); //vehicle:车辆 private String name = null; public Road(String name) { this.name = name; //线程和随机时间:模拟车辆不断随机上路的过程 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //创建一个线程池 pool.execute(new Runnable() { //从线程池中挑选一个空闲的线程模拟车辆上路 public void run() { for(int i = 1; i < 1000; i++) { try { Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1 ) * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } vehicles.add(Road.this.name + "_" + i); } } }); //定时器: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(vehicles.size() > 0) { boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); if(lighted) { System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing!"); //traverse:穿过 } } } }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS); } }
5.Lamp类的编写
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。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。
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。
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。
package cn.edu.jxau.traffic; public enum Lamp { 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 String opposite = null; private String next = null; private boolean lighted; //枚举构造函数的修饰符只允许使用“私有” private Lamp() {} private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) { this.opposite = opposite; this.next = next; this.lighted = lighted; } public boolean isLighted() { return this.lighted; } public void light() { this.lighted = true; if(this.opposite != null) { Lamp.valueOf(opposite).light(); } System.out.println(name() + " lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过!"); } public Lamp blackOut() { this.lighted = false; if(this.opposite != null) { Lamp.valueOf(opposite).blackOut(); } Lamp nextLamp = null; if(this.next != null) { nextLamp = Lamp.valueOf(next); System.out.println("绿灯从" + name() + "------切换为------>" + next); nextLamp.light(); } return nextLamp; } }
6.LampControler类的编写
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。LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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。
package cn.edu.jxau.traffic; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class LampControler { private Lamp currentLamp; public LampControler() { currentLamp = Lamp.S2N; currentLamp.light(); ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); timer.scheduleAtFixedRate( new Runnable() { public void run() { currentLamp = currentLamp.blackOut(); } }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS); } }
7.MainClass类的编写
用for循环创建出代表12条路线的对象。接着再获得LampControler对象。
package cn.edu.jxau.traffic; 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" }; for(int i = 0; i < directions.length; i++) { new Road(directions[i]); } new LampControler(); } }
运行结果:
N2S lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2N lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2N_1 is traversing! N2W_1 is traversing! N2S_1 is traversing! E2N_1 is traversing! S2E_1 is traversing! S2N_2 is traversing! E2N_2 is traversing! N2W_2 is traversing! W2S_1 is traversing! 绿灯从S2N------切换为------>S2W N2E lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2W lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2W_1 is traversing! N2E_1 is traversing! S2W_2 is traversing! S2W_3 is traversing! S2W_4 is traversing! N2E_2 is traversing! S2E_2 is traversing! E2N_3 is traversing! W2S_2 is traversing! N2W_3 is traversing! S2W_5 is traversing! E2N_4 is traversing! S2E_3 is traversing! N2W_4 is traversing! 绿灯从S2W------切换为------>E2W W2E lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! E2W lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! E2W_1 is traversing! W2E_1 is traversing! E2W_2 is traversing! W2E_2 is traversing! E2W_3 is traversing! W2E_3 is traversing! E2N_5 is traversing! W2S_3 is traversing! E2W_4 is traversing! W2E_4 is traversing! W2E_5 is traversing! N2W_5 is traversing! E2N_6 is traversing! E2W_5 is traversing! W2E_6 is traversing! S2E_4 is traversing! W2S_4 is traversing! 绿灯从E2W------切换为------>E2S W2N lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! E2S lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! E2S_1 is traversing! W2N_1 is traversing! S2E_5 is traversing! E2S_2 is traversing! W2N_2 is traversing! E2S_3 is traversing! W2N_3 is traversing! E2N_7 is traversing! E2S_4 is traversing! W2N_4 is traversing! S2E_6 is traversing! E2S_5 is traversing! W2N_5 is traversing! E2N_8 is traversing! W2N_6 is traversing! S2E_7 is traversing! W2N_7 is traversing! W2S_5 is traversing! N2W_6 is traversing! W2N_8 is traversing! N2W_7 is traversing! W2N_9 is traversing! 绿灯从E2S------切换为------>S2N N2S lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2N lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2N_3 is traversing! N2S_2 is traversing! N2W_8 is traversing! S2N_4 is traversing! N2S_3 is traversing! S2N_5 is traversing! N2S_4 is traversing! S2N_6 is traversing! N2S_5 is traversing! N2W_9 is traversing! S2N_7 is traversing! N2S_6 is traversing! S2E_8 is traversing! S2N_8 is traversing! N2S_7 is traversing! E2N_9 is traversing! S2N_9 is traversing! N2S_8 is traversing! S2N_10 is traversing! N2S_9 is traversing! W2S_6 is traversing! S2N_11 is traversing! S2E_9 is traversing! S2N_12 is traversing! N2W_10 is traversing! 绿灯从S2N------切换为------>S2W N2E lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2W lamp is green, 下面总共应该有6个方向可以看到车辆通过! S2W_6 is traversing! N2E_3 is traversing! S2W_7 is traversing! N2E_4 is traversing! E2N_10 is traversing! S2W_8 is traversing! N2E_5 is traversing!
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