黑马程序员--交通灯管理系统
2013-07-26 15:01
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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。
(一)解题思路
模拟画出车辆行驶路线图
![](http://img.blog.csdn.net/20130726140307828?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbGl5ZTIwMTEw/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)
图上画出了12条线路,假设每条线路的方向上都有一个控制灯。
S2E(南到东),N2W(北到西),E2N(东到北),W2S(西到南)这四个是右转灯,将它们设为常绿状态。
我们只需要对剩下的8个灯进行处理,又因为对于每一个灯,它都有一个反方向的灯,它们的状态一致,即如果S2W是绿灯,则N2E也是绿灯。所以最终要处理的只有4个灯。
S2N(南到北),S2W(南到西),E2W(东到西),E2S(东到南)//主要的需要操作的四个灯,它控制通往四个方向的车
N2S(北到南),N2E(北到东),W2E(西到东),W2N(西到北)//前面四个灯对应的反向灯,让它们依托于前面四个灯来运作。
(二).用面向对象的思想分析与设计:
在整个系统中有红绿灯,红绿灯的控制系统,汽车,路线这四个对象。
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。
(1)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。
(2)每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。在这里车子可以用一个String来表示,根据不同的灯对应的路线,产生这条路线上的车。可以考虑用12个线程来产生相对应的车。
(3)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。这个操作可以通过定时器完成。通过它的remove方法来移除这条路线上的车子。不过再移除的时候,需要先判断当前路线上的灯是否为绿灯,绿灯才能移。
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。
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
(三)类的编写
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(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。
2.Lamp类
(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对象之前,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。
3.LampController类
(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10s将当前灯变红和将下一个灯变绿。
4.MainClass类
(1)用for循环创建出代表12条路线的对象。
(2)接着再获得LampController对象并调用其start方法。
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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。
(一)解题思路
模拟画出车辆行驶路线图
图上画出了12条线路,假设每条线路的方向上都有一个控制灯。
S2E(南到东),N2W(北到西),E2N(东到北),W2S(西到南)这四个是右转灯,将它们设为常绿状态。
我们只需要对剩下的8个灯进行处理,又因为对于每一个灯,它都有一个反方向的灯,它们的状态一致,即如果S2W是绿灯,则N2E也是绿灯。所以最终要处理的只有4个灯。
S2N(南到北),S2W(南到西),E2W(东到西),E2S(东到南)//主要的需要操作的四个灯,它控制通往四个方向的车
N2S(北到南),N2E(北到东),W2E(西到东),W2N(西到北)//前面四个灯对应的反向灯,让它们依托于前面四个灯来运作。
(二).用面向对象的思想分析与设计:
在整个系统中有红绿灯,红绿灯的控制系统,汽车,路线这四个对象。
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。
(1)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。
(2)每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。在这里车子可以用一个String来表示,根据不同的灯对应的路线,产生这条路线上的车。可以考虑用12个线程来产生相对应的车。
(3)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。这个操作可以通过定时器完成。通过它的remove方法来移除这条路线上的车子。不过再移除的时候,需要先判断当前路线上的灯是否为绿灯,绿灯才能移。
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。
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
(三)类的编写
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(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。
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 =null; public Road(String name){ this.name = name; //模拟车辆不断随机上路的过程 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) { e.printStackTrace(); } vechicles.add(Road.this.name + "_" + i); } } }); //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(vechicles.size()>0){ boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); if(lighted){ System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !"); } } } }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS); } }
2.Lamp类
(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对象之前,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。
public enum Lamp { /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/ S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false), /*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯,它们的“相反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计!*/ N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false), /*由南向东和由西向北等右拐弯的灯不受红绿灯的控制,所以,可以假想它们总是绿灯*/ 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; } /*当前灯是否为绿*/ private boolean lighted; /*与当前灯同时为绿的对应方向*/ private String opposite; /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/ private String next; public boolean isLighted(){ return lighted; } /** * 某个灯变绿时,它对应方向的灯也要变绿 */ 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!"); } /** * 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 * @return 下一个要变绿的灯 */ public Lamp blackOut(){ this.lighted = false; if(opposite != null){ Lamp.valueOf(opposite).blackOut(); } Lamp nextLamp= null; if(next != null){ nextLamp = Lamp.valueOf(next); System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next); nextLamp.light(); } return nextLamp; } }
3.LampController类
(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10s将当前灯变红和将下一个灯变绿。
import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class LampController { private Lamp currentLamp; public LampController(){ //刚开始让由南向北的灯变绿; currentLamp = Lamp.S2N; currentLamp.light(); /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯,并让下一个方向的灯变绿*/ ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); timer.scheduleAtFixedRate( new Runnable(){ public void run(){ System.out.println("来啊"); currentLamp = currentLamp.blackOut(); } }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS); } }
4.MainClass类
(1)用for循环创建出代表12条路线的对象。
(2)接着再获得LampController对象并调用其start方法。
public class MainClass { public static void main(String[] args) { /*产生12个方向的路线*/ 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]); } /*产生整个交通灯系统*/ new LampController(); } }
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