黑马程序员_7K月薪面试题破解之一_交通灯管理系统

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交通灯管理系统
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：
Ø        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
。。。
Ø        信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。
Ø        应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。
Ø        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。
Ø        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）。
Ø        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。
Ø        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。
对于复杂问题可以画图分析:



通过画图可得知总共有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。
接下来就要分模块实现交通灯的模拟:

1.定义一个枚举来实现12个灯,需要有亮红灯,亮绿灯的方法和查询当前是红灯还是绿灯的方法:

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，并且能查询自己的亮黑状态。
 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。
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。
     
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。

package cn.hmm.traffic;
/*
* 每个Lamp元素代表一个灯,12个灯需要12个元素
* 一些方向的灯,每2个形成一组,2个同时变红变绿
* 所以只要控制一组中的一个就行了
* S2N,N2S
* E2W,W2E
* S2E,N2W
* E2N,W2S
* 下面的4个灯常绿
* S2W,N2E
* E2S,W2N
* */
public enum Lamp {
S2N("N2S","E2W",false),N2S(null,null,false),
E2W("W2E","S2E",false),W2E(null,null,false),
S2E("N2W","E2N",false),N2W(null,null,false),
E2N("W2S","S2N",false),W2S(null,null,false),
S2W(null,null,true),N2E(null,null,true),
E2S(null,null,true),W2N(null,null,true);

//同一组相对应的灯
private String opposite;
//下一个灯
private String next;
//灯是否为绿灯
private boolean lighted;

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

public boolean isLighted(){
return lighted;
}

//让灯变绿灯
public void light(){
this.lighted = true;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name() + " lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！");
}

//让灯当前灯变红,下一个灯变绿,返回下一个灯
public Lamp backOut(){
this.lighted = false;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).backOut();
}
Lamp nextLamp = null;
if(next!=null){
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}

2.需要创建一个控制交通灯的类,实现首先S2N灯变绿,然后间隔10秒下一个灯变绿:

package cn.hmm.traffic;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LampController {
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleWithFixedDelay(
new Runnable(){
public void run(){
//设置当前灯变红下一个灯变绿,返回下一个灯设置为当前灯
currentLamp = currentLamp.backOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}

3.创建一个Road类,控制路面上的车随机时间产生,并在当前灯是绿灯的时候开走:

要求每条路上都可能会有车，而且路上的车的数量不确定，而且在一条路线上每秒钟减少一辆。
 
对于车，我们没必要把它设计成一个类，而把它作为路对象的属性。
    设计一个Road类来表示路线，从图上看出，总共有12条路线，也就是说总共产生12个Road的对象。

    每条路线上随机增加新的车辆，增加到集合中保存。

package cn.hmm.traffic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Road {
private String name = null;
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

public Road(String name){
this.name = name;
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable(){
public void run(){
for(int i=1;i<=1000;i++){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO 自动生成的 catch 块
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});

ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleWithFixedDelay(new Runnable(){
public void run(){
// vechicles.remove(0);
if(vechicles.size()>0){
if(Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted()){
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}

}

4.创建一个main类,实现模拟功能:

 定义一个代表12条线路的String=数组,然后用for循环创建出代表12条路线的对象
接着再获得构造一个LampController对象

package cn.hmm.traffic;

public class MainClass {

public static void main(String[] args) {

String [] directions = new String[]{"S2N","N2S","S2E","N2W","E2W","W2E",
"E2N","W2S","S2W","N2E","E2S","W2N"};
//创建每条路上的对象,用于随机产生车辆队列,在绿灯时候1秒开走1台车
for(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
//产生一个交通灯控制器
new LampController();
}

}

输出结果:

总结:面向对象把握一个重要经验，谁拥有数据，谁就提供操作这些数据的方法(人在黑板上画圆-画圆的方法是圆身上的)

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