黑馬程式設計師_12_7k面試題之交通燈
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交通燈管理系統的專案需求: 非同步隨機生成按照各個路線行駛的車輛。 例如:由南來向北去的車輛——直行車輛。 由西來向南去的車輛——右轉車輛。 由東來向南去的車輛——左轉車輛。 訊號燈忽略黃等,只考慮紅燈和綠燈。 左轉車輛受訊號燈控制,右轉車輛不受訊號燈控制。 具體訊號燈控制邏輯與現實生活中的普通交通燈控制邏輯相同,不考慮特殊情況下的邏輯控制。 注:南北向車輛與東西向車輛交替放行,同方向等待車輛應先放行直行車輛而後放行左轉車輛。 每輛車通過路口的時間為一秒,(提示:可通過執行緒Sleep的方式模擬)。 隨機生成車輛時間間隔以及紅綠燈交換時間間隔自定,可以設定。 不要求實現GUI,只考慮系統邏輯實現,可通過log方式展示程式執行結果。 解題思路
· 首先,為了較好地理解和分析問題,切不可空想,一定要畫圖!畫圖非常有助於理解和分析問題
接著進行面向物件的分析和設計:
(一)每條路線上都會出現多輛車,路線上要隨機增加新的車,在燈綠期間還要每秒鐘減少一輛車。
1.設計一個Road類來表示路線,每個Road物件代表一條路線,總共有12條路線,即系統中總共要產生12個Road例項物件。
2.每條路線上隨機增加新的車輛,增加到一個集合中儲存。
3.每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠,是則將本路線儲存車的集合中的第一輛車移除,即表示車穿過了路口。
(二)每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠,一個燈由綠變紅時,應該將下一個方向的燈變綠。
1.設計一個Lamp類來表示一個交通燈,每個交通燈都維護一個狀態:亮(綠)或不亮(紅),每個交通燈要有變亮和變黑的方法,並且能返回自己的亮黑狀態。
2.總共有12條路線,所以,系統中總共要產生12個交通燈。右拐彎的路線本來不受燈的控制,但是為了讓程式採用統一的處理方式,故假設出有四個右拐彎的燈,只是這些燈為常亮狀態,即永遠不變黑。
3.除了右拐彎方向的其他8條路線的燈,它們是兩兩成對的,可以歸為4組,所以,在程式設計處理時,只要從這4組中各取出一個燈,對這4個燈依次輪詢變亮,與這4個燈方向對應的燈則隨之一同變化,因此Lamp類中要有一個變數來記住自己相反方向的燈,在一個Lamp物件的變亮和變黑方法中,將對應方向的燈也變亮和變黑。每個燈變黑時,都伴隨者下一個燈的變亮,Lamp類中還用一個變數來記住自己的下一個燈。
4.無論在程式的什麼地方去獲得某個方向的燈時,每次獲得的都是同一個例項物件,所以Lamp類改用列舉來做顯然具有很大的方便性,永遠都只有代表12個方向的燈的例項物件。
5.設計一個LampController類,它定時讓當前的綠燈變紅。
1、Road類
1.每個Road物件都有一個name成員變數來代表方向,有一個vehicles成員變數來代表方向上的車輛集合。
2.在Road物件的構造方法中啟動一個執行緒每隔一個隨機的時間向vehicles集合中增加一輛車(用一個“路線名_id”形式的字串進行表示)。
3.在Road物件的構造方法中啟動一個定時器,每隔一秒檢查該方向上的燈是否為綠,是則列印車輛集合和將集合中的第一輛車移除掉。
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;
/**
* 每個Road物件代表一條路線,總共有12條路線,即系統中總共要產生12個Road例項物件。
* 每條路線上隨機增加新的車輛,增加到一個集合中儲存。
* 每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠,是則將本路線儲存車的集合中的第一輛車移除,即表示車穿過了路口。
*
*/
public class Road {
private List vechicles = new ArrayList();
private String name =null;
public Road(String name){
this.name = name;
//模擬車輛不斷隨機上路的過程
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);
}
}
});
//每隔一秒檢查對應的燈是否為綠,是則放行一輛車
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類
1.系統中有12個方向上的燈,在程式的其他地方要根據燈的名稱就可以獲得對應的燈的例項物件,綜合這些因素,將Lamp類用java5中的列舉形式定義更為簡單。
2.每個Lamp物件中的亮黑狀態用lighted變量表示,選用S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件依次輪詢變亮,Lamp物件中還要有一個oppositeLampName變數來表示它們相反方向的燈,再用一個nextLampName變數來表示此燈變亮後的下一個變亮的燈。這三個變數用構造方法的形式進行賦值,因為列舉元素必須在定義之後引用,所以無法再構造方法中彼此相互引用,所以,相反方向和下一個方向的燈用字串形式表示。
3.增加讓Lamp變亮和變黑的方法:light和blackOut,對於S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件,這兩個方法內部要讓相反方向的燈隨之變亮和變黑,blackOut方法還要讓下一個燈變亮。
4.除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件之外,其他方向上的Lamp物件的nextLampName和oppositeLampName屬性設定為null即可,並且S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設定為null,以便防止light和blackOut進入死迴圈。
package com.isoftstone.interview.traffic;
/**
* 每個Lamp元素代表一個方向上的燈,總共有12個方向,所有總共有12個Lamp元素。
* 有如下一些方向上的燈,每兩個形成一組,一組燈同時變綠或變紅,所以,
* 程式程式碼只需要控制每組燈中的一個燈即可:
* s2n,n2s
* s2w,n2e
* e2w,w2e
* e2s,w2n
* s2e,n2w
* e2n,w2s
* 上面最後兩行的燈是虛擬的,由於從南向東和從西向北、以及它們的對應方向不受紅綠燈的控制,
* 所以,可以假想它們總是綠燈。
*
*/
/**/
public enum Lamp {
/*每個列舉元素各表示一個方向的控制燈*/
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
/*下面元素表示與上面的元素的相反方向的燈,它們的“相反方向燈”和“下一個燈”應忽略不計!*/
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
/*由南向東和由西向北等右拐彎的燈不受紅綠燈的控制,所以,可以假想它們總是綠燈*/
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;
}
/*當前燈是否為綠*/
private boolean lighted;
/*與當前燈同時為綠的對應方向*/
private String opposite;
/*當前燈變紅時下一個變綠的燈*/
private String next;
public boolean isLighted(){
return lighted;
}
/**
* 某個燈變綠時,它對應方向的燈也要變綠
*/
public void light(){
this.lighted = true;
if(opposite != null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name() + " lamp is green,下面總共應該有6個方向能看到汽車穿過!");
}
/**
* 某個燈變紅時,對應方向的燈也要變紅,並且下一個方向的燈要變綠
* @return 下一個要變綠的燈
*/
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("綠燈從" + name() + "-------->切換為" + next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
3、LampController類的編寫
l 整個系統中只能有一套交通燈控制系統,所以,LampController類最好是設計成單例。
l LampController構造方法中要設定第一個為綠的燈。
l LampController物件的start方法中將當前燈變綠,然後啟動一個定時器,每隔10秒將當前燈變紅和將下一個燈變綠。
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(){
//剛開始讓由南向北的燈變綠;
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
/*每隔10秒將當前綠燈變為紅燈,並讓下一個方向的燈變綠*/
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println("來啊");
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
4、MainClass類
1.用for迴圈創建出代表12條路線的物件。
2.接著創建出LampController物件。
package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
/*產生12個方向的路線*/
String [] directions = new String[]{
"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"
};
for(int i=0;i
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