<黑马程序员>月薪7K面试题破解-交通灯管理系统
2014-09-06 11:49
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最近学习的JAVA基础，断断续续，因为在职的关系，经常出差，以及处理工作上的事情，所以整个体系学习用了3-4个月，很悲催，最近学习了交通灯管理系统，有了相关的设计思路，下面就根据需求，重新敲一遍代码进行实现。
一、交通灯管理系统需求
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：
l 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
。。。
l 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。
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。
l 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）。
l 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。
l 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。
二、分析与设计
根据题目需求，画出交通路线图：
线路图分析：
首先明确有12条线路，分别是"S2N"，"S2W"，"E2W"，"E2S"，"N2S"，"N2E"，"W2E"，"W2N"，"S2E"，"E2N"，"N2W"，"W2S"，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。
使用面向对象的方法分析与设计：
l 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。
Ø 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。
Ø 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
Ø 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。
l 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø
4000
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。
Ø 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
三、编码实现
（1）Lamp类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.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 Lamp() {
}
private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) {
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
private boolean lighted;
private String opposite;
private String next;
public boolean isLighted() {
return lighted;
}
public void light() {
this.lighted = true;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).light();
System.out.println(this.name() + " lamp isgreen, 下面有六个方向的车穿过");
}
}
public Lamp blackOut() {
this.lighted = false;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
Lamp nextLamp = null;
if (null != next) {
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
（2）LampControl类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.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.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
}
}
（3）Road类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.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 List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
private String name;
public Road(String name) {
this.name = name;
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (vechicles.size() <= 0) {
return;
}
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing!");
}
}
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
（4）MainClass类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
/*
* S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N, S2E,E2N,N2W,W2S
*/
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 LampController();
}
}
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最近学习的JAVA基础，断断续续，因为在职的关系，经常出差，以及处理工作上的事情，所以整个体系学习用了3-4个月，很悲催，最近学习了交通灯管理系统，有了相关的设计思路，下面就根据需求，重新敲一遍代码进行实现。
一、交通灯管理系统需求
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：
l 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
。。。
l 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。
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。
l 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）。
l 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。
l 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。
二、分析与设计
根据题目需求，画出交通路线图：
线路图分析：
首先明确有12条线路，分别是"S2N"，"S2W"，"E2W"，"E2S"，"N2S"，"N2E"，"W2E"，"W2N"，"S2E"，"E2N"，"N2W"，"W2S"，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。
使用面向对象的方法分析与设计：
l 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。
Ø 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。
Ø 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
Ø 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。
l 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø
4000
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。
Ø 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
三、编码实现
（1）Lamp类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.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 Lamp() {
}
private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) {
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
private boolean lighted;
private String opposite;
private String next;
public boolean isLighted() {
return lighted;
}
public void light() {
this.lighted = true;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).light();
System.out.println(this.name() + " lamp isgreen, 下面有六个方向的车穿过");
}
}
public Lamp blackOut() {
this.lighted = false;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
Lamp nextLamp = null;
if (null != next) {
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
（2）LampControl类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.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.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
}
}
（3）Road类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.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 List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
private String name;
public Road(String name) {
this.name = name;
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (vechicles.size() <= 0) {
return;
}
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing!");
}
}
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
（4）MainClass类的编写
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
/*
* S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N, S2E,E2N,N2W,W2S
*/
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 LampController();
}
}
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