交通灯管理系统--7k面试题
2014-02-26 23:14
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一、项目需求：
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
使用EXCEL绘制场景联想图：
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、注意：
1）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。
2）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）。
3）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。
4）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。
6、说明：
这里要实现的是模拟十字路口的交通灯管理系统逻辑，是对交通灯的控制，而不是模拟汽车的移动过程。所以不用将车作为主体对象，再单独产生一个类。只需要将车和路绑定在一起即可。
简述：
1）这里总共有12条路线，每条路线作为一个对象存在。
2）作为编程模型，可假设每条线路都有一个红绿灯，对其控制。
3）其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设为常绿状态。
4）另外的八条线路是两两成对的，就可以归为4组，程序只需考虑图中标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序即可，这4条路线的对应的反向的控制灯是随着这4条路线进行相同切换的。
分析:
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。
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
代码实现：
Road类：
[java] view
plaincopy
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
/**
* 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。
* @author cofen
*
*/
public class Road {
//每条路（或者每个方向）都有自己的名字；
private String name;
//每条路上都有自己的车；
private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();
public Road(String name)
{
this.name = name;
ExecutorService pool= Executors.newSingleThreadExecutor();
//启用线程的方法；
pool.execute(new Runnable(){
public void run()
{
//每条路上有999辆车
for(int x=1;x<1000;x++)
{
try {
//10s内随机驶入车辆；
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//注意访问外部类成员变量的方法；
vehicles.add(Road.this.name+"::"+x);
}
}
});
//定义一个计时器，每隔1s移走一辆车；
ScheduledExecutorService timer =Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
public void run(){
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted){
if(vehicles.size()!=0){
System.out.println(vehicles.remove(0)+"is travesing");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Lamp类：
[java] view
plaincopy
package 交通灯管理系统;
/**
* 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。
* @author cofen
*
*/
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; //对面的灯
private String next; //下一个灯
boolean lighted;
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
public boolean isLighted(){
return lighted;
}
//变为绿灯；
public void light(){
this.lighted=true;
//如果存在反向的灯就点亮（变绿）；
if(opposite!=null)
Lamp.valueOf(opposite).light();
System.out.println(name()+"lamp is Green,下面会看到六个方向的车穿过");
}
public Lamp blackOut(){
this.lighted = false;
if(opposite!=null)
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
//如果有下一个灯就将其点亮；
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;
}
}
LampController类：
[java] view
plaincopy
package 交通灯管理系统;
import java.util.concurrent.*;
/**
* 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。
* @author cofen
*
*/
public class LampController {
//定义一个当前的灯，并点亮；
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
public void run(){
currentLamp= currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
MainClass类：
[java] view
plaincopy
/**
* 用for循环创建出代表12条路线的对象。
* 接着再获得LampController对象并调用其start方法。
* @author cofen
*
*/
public class Mainclass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
String[] directions = {"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E",
"W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
for(int x = 0;x<directions.length;x++){
new Road(directions[x]);
}
new LampController();
}
}
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
使用EXCEL绘制场景联想图：
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、注意：
1）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。
2）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）。
3）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。
4）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。
6、说明：
这里要实现的是模拟十字路口的交通灯管理系统逻辑，是对交通灯的控制，而不是模拟汽车的移动过程。所以不用将车作为主体对象，再单独产生一个类。只需要将车和路绑定在一起即可。
简述：
1）这里总共有12条路线，每条路线作为一个对象存在。
2）作为编程模型，可假设每条线路都有一个红绿灯，对其控制。
3）其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设为常绿状态。
4）另外的八条线路是两两成对的，就可以归为4组，程序只需考虑图中标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序即可，这4条路线的对应的反向的控制灯是随着这4条路线进行相同切换的。
分析:
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。
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
代码实现：
Road类：
[java] view
plaincopy
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
/**
* 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。
* @author cofen
*
*/
public class Road {
//每条路（或者每个方向）都有自己的名字；
private String name;
//每条路上都有自己的车；
private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();
public Road(String name)
{
this.name = name;
ExecutorService pool= Executors.newSingleThreadExecutor();
//启用线程的方法；
pool.execute(new Runnable(){
public void run()
{
//每条路上有999辆车
for(int x=1;x<1000;x++)
{
try {
//10s内随机驶入车辆；
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//注意访问外部类成员变量的方法；
vehicles.add(Road.this.name+"::"+x);
}
}
});
//定义一个计时器，每隔1s移走一辆车；
ScheduledExecutorService timer =Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
public void run(){
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted){
if(vehicles.size()!=0){
System.out.println(vehicles.remove(0)+"is travesing");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Lamp类：
[java] view
plaincopy
package 交通灯管理系统;
/**
* 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。
* @author cofen
*
*/
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; //对面的灯
private String next; //下一个灯
boolean lighted;
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
public boolean isLighted(){
return lighted;
}
//变为绿灯；
public void light(){
this.lighted=true;
//如果存在反向的灯就点亮（变绿）；
if(opposite!=null)
Lamp.valueOf(opposite).light();
System.out.println(name()+"lamp is Green,下面会看到六个方向的车穿过");
}
public Lamp blackOut(){
this.lighted = false;
if(opposite!=null)
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
//如果有下一个灯就将其点亮；
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;
}
}
LampController类：
[java] view
plaincopy
package 交通灯管理系统;
import java.util.concurrent.*;
/**
* 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。
* @author cofen
*
*/
public class LampController {
//定义一个当前的灯，并点亮；
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
public void run(){
currentLamp= currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
MainClass类：
[java] view
plaincopy
/**
* 用for循环创建出代表12条路线的对象。
* 接着再获得LampController对象并调用其start方法。
* @author cofen
*
*/
public class Mainclass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
String[] directions = {"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E",
"W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
for(int x = 0;x<directions.length;x++){
new Road(directions[x]);
}
new LampController();
}
}
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