黑馬程式設計師__7K面試題之交通燈管理系統
---------------------- Android開發、java培訓、期待與您交流！ ----------------------
一.需求
模擬實現十字路口的交通燈管理系統邏輯，具體需求如下：
1.非同步隨機生成按照各個路線行駛的車輛。
例如：
由南向而來去往北向的車輛 ---- 直行車輛
由西向而來去往南向的車輛 ---- 右轉車輛
由東向而來去往南向的車輛 ---- 左轉車輛
。。。
2.訊號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。
3. 應考慮左轉車輛控制訊號燈，右轉車輛不受訊號燈控制。
4. 具體訊號燈控制邏輯與現實生活中普通交通燈控制邏輯相同，不考慮特殊情況下的控制邏輯。
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。
5.每輛車通過路口時間為1秒（提示：可通過執行緒Sleep的方式模擬）。
6. 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。
7. 不要求實現GUI，只考慮系統邏輯實現，可通過Log方式展現程式執行結果。
二.需求分析
1.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。
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。
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。
2.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。
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。
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。
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。
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。
設計一個LampController類，它定時讓當前的綠燈變紅。
三.類圖
四.程式碼
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<String> vechicles = new ArrayList<String>();
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);
}
}
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;
}
}
LampController類：
1.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。
2.LampController構造方法中要設定第一個為綠的燈。
3.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);
}
}
MainClass類：
1.用for迴圈創建出代表12條路線的物件。
2.接著再獲得LampController物件並呼叫其start方法。
package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
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<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
/*產生整個交通燈系統*/
new LampController();
}
}---------------------- Android開發、java培訓、期待與您交流！ ----------------------