黑马程序员——交通灯7K面试题
2014-07-26 15:37
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模拟实现十字路口的交通灯管理系统的逻辑，要求如下：
1、异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。
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。
系统原理图：
系统的面向对象的分析与设计：
一、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。
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。
二、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、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。
5、设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
接下来进行代码的编写：
Road类的编写：
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。
Lamp类的编写：
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。
Road类的代码：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
import java.util.ArrayList;
import<
22a38
/span> 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 {
// 定义一个车辆的数组集合
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
// 定义一个构造函数
private String name = null;
public Road(String name) {
this.name = name;
// 创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {// new一个Runnable实现类的对象
@Override
public void run() {
// 产生车辆
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);// 往车辆数组集合里面添加车辆
}
}
});
//创建一个定时器，类调度池
ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
public void run() {
if(vechicles.size()>0){
boolean lighted=true;
if(lighted){
System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traversing!");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Lamp类的编写：
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。
代码贴上：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
public enum Lamp {
/*定义枚举，12个灯的下一个灯,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);
//创建一个构造方法
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
//创建一个无参的构造方法
private Lamp(){
}
private boolean lighted;//定义一个灯是否为绿的变量
private String opposite;//定义一个对应灯的变量
private String next;//定义当前灯变红时，下一个变绿的灯
//灯是否变绿的方法
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个方向能看见汽车穿过！");
}
//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，并且返回下一个要变绿的灯
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()+"------>"+next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
LampController类的编写：
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10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。
代码贴上：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
private Lamp currentLamp;//当前的灯的变量
//构造方法
public LampController(){
currentLamp=Lamp.S2N;//刚开始让由南向北的灯变绿
currentLamp.light();
//创建一个定时器，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("来啦");
currentLamp=currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS
);
}
}
MainClass类的编写：
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。
代码贴上：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
String[] driectionns = new String[] { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S",
"N2S", "N2E", "W2E", "W2N", "S2E", "E2N", "N2W", "W2S" };
for (int i = 0; i < driectionns.length; i++) {
new Road(driectionns[i]);
}
new LampController();
}
}
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模拟实现十字路口的交通灯管理系统的逻辑，要求如下：
1、异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。
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。
系统原理图：
系统的面向对象的分析与设计：
一、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。
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。
二、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、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。
5、设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
接下来进行代码的编写：
Road类的编写：
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。
Lamp类的编写：
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。
Road类的代码：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
import java.util.ArrayList;
import<
22a38
/span> 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 {
// 定义一个车辆的数组集合
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
// 定义一个构造函数
private String name = null;
public Road(String name) {
this.name = name;
// 创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {// new一个Runnable实现类的对象
@Override
public void run() {
// 产生车辆
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);// 往车辆数组集合里面添加车辆
}
}
});
//创建一个定时器，类调度池
ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
public void run() {
if(vechicles.size()>0){
boolean lighted=true;
if(lighted){
System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traversing!");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Lamp类的编写：
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。
代码贴上：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
public enum Lamp {
/*定义枚举，12个灯的下一个灯,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);
//创建一个构造方法
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
//创建一个无参的构造方法
private Lamp(){
}
private boolean lighted;//定义一个灯是否为绿的变量
private String opposite;//定义一个对应灯的变量
private String next;//定义当前灯变红时，下一个变绿的灯
//灯是否变绿的方法
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个方向能看见汽车穿过！");
}
//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，并且返回下一个要变绿的灯
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()+"------>"+next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
LampController类的编写：
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10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。
代码贴上：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
private Lamp currentLamp;//当前的灯的变量
//构造方法
public LampController(){
currentLamp=Lamp.S2N;//刚开始让由南向北的灯变绿
currentLamp.light();
//创建一个定时器，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("来啦");
currentLamp=currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS
);
}
}
MainClass类的编写：
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。
代码贴上：
[java] view
plaincopy
package com.isoftstone.inteview.traffic;
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
String[] driectionns = new String[] { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S",
"N2S", "N2E", "W2E", "W2N", "S2E", "E2N", "N2W", "W2S" };
for (int i = 0; i < driectionns.length; i++) {
new Road(driectionns[i]);
}
new LampController();
}
}
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