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黑馬程式員——面試題之交通燈管理系統
road 類、lamp 類、lampcontroller 類、mainclass類
需求：
交通燈管理系統的項目需求
Ø 異步随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
。。。
Ø 信号燈忽略黃燈，隻考慮紅燈和綠燈。
Ø 應考慮左轉車輛控制信号燈，右轉車輛不受信号燈控制。
Ø 具體信号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。
Ø 每輛車通過路口時間為 1 秒（提示：可通過線程 sleep 的方式模拟）。
Ø 随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。
Ø 不要求實作 gui，隻考慮系統邏輯實作，可通過 log 方式展現程式運作結果。
1、面向對象的分析與設計
1、每條路線上都會出現多輛車，路線上要随機增加新的車，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 對象代表一條路線，總共有 12 條路線，即系
統中總共要産生 12 個 road 執行個體對象。
每條路線上随機增加新的車輛，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，是則将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。
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，應該将下
一個方向的燈變綠。
2、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态：亮（綠）或不
亮（紅），每個交通燈要有變亮和變黑的方法，并且能傳回自己的亮黑狀态。
總共有 12 條路線，是以，系統中總共要産生 12 個交通燈。右拐彎的路線本來不受燈的
控制，但是為了讓程式采用統一的處理方式，故假設出有四個右拐彎的燈，隻是這些燈為常
亮狀态，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，是以，
在程式設計處理時，隻要從這 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
對應的燈則随之一同變化，是以 lamp 類中要有一個變量來記住自己相反方向的燈，在一個
lamp 對象的變亮和變黑方法中，将對應方向的燈也變亮和變黑。每個燈變黑時，都伴随者
下一個燈的變亮，lamp 類中還用一個變量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執行個體對象，
是以 lamp 類改用枚舉來做顯然具有很大的友善性，永遠都隻有代表 12 個方向的燈的執行個體
對象。
設計一個 lampcontroller 類，它定時讓目前的綠燈變紅。
2、road 類的編寫
每個 road 對象都有一個 name 成員變量來代表方向，有一個 vehicles 成員變量來代表方
向上的車輛集合。
在 road 對象的構造方法中啟動一個線程每隔一個随機的時間向 vehicles 集合中增加一
輛車（用一個“路線名_id”形式的字元串進行表示）。
在 road 對象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
則列印車輛集合和将集合中的第一輛車移除掉
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;
/**
* 每個road對象代表一條路線，總共有12條路線，即系統中總共要産生12個road執行個體對
象。
* 每條路線上随機增加新的車輛，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，是則将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。
* @author 張孝祥 www.it315.org
*
*/
public class road {
private list<string> vechicles = new arraylist<string>();
private string name =null;
/*在這個構造函數中,傳回哪個方向的車,
先開啟一個線程池用于産生車輛,一個定時器用于觀察交通燈狀态*/
public road(string name){
this.name = name;
//模拟車輛不斷随機上路的過程
//使用線程池，通過産生單個線程的方法，建立一個線程池
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
//産生一個單線程，建立定時器
scheduledexecutorservice timer =
executors.newscheduledthreadpool(1);
timer.scheduleatfixedrate(
new runnable(){
//判斷路上是否有車，有則進行相應的操作
if(vechicles.size()>0){
boolean lighted =
lamp.valueof(road.this.name).islighted();
//每隔1秒讓車通行，通行前要先判斷燈是否亮，亮了才能通行，即從集合中移除
if(lighted){
system.out.println(vechicles.remove(0)
+ " is traversing !");
},
1,
timeunit.seconds);
3、lamp 類的編寫
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
執行個體對象，綜合這些因素，将 lamp 類用 java5 中的枚舉形式定義更為簡單。
1、每個 lamp 對象中的亮黑狀态用 lighted 變量表示，選用 s2n、s2w、e2w、e2n
這四個方向上的 lamp 對象依次輪詢變亮，lamp 對象中還要有一個 oppositelampname 變量
來表示它們相反方向的燈，再用一個 nextlampname 變量來表示此燈變亮後的下一個變亮的
燈。這三個變量用構造方法的形式進行指派，因為枚舉元素必須在定義之後引用，是以無法
再構造方法中彼此互相引用，是以，相反方向和下一個方向的燈用字元串形式表示。
2、增加讓 lamp 變亮和變黑的方法：light 和 blackout，對于 s2n、s2w、e2w、e2n
這四個方向上的 lamp 對象，這兩個方法内部要讓相反方向的燈随之變亮和變黑，blackout
方法還要讓下一個燈變亮。
3、除了 s2n、s2w、e2w、e2n 這四個方向上的 lamp 對象之外，其他方向上的 lamp
對象的 nextlampname 和 oppositelampname 屬性設定為 null 即可，并且 s2n、s2w、e2w、
e2n 這四個方向上的 lamp 對象的 nextlampname 和 oppositelampname 屬性必須設定為
null，以便防止 light 和 blackout 進入死循環。
代碼：
* 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，是以，
* 程式代碼隻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拟的，由于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，
* 是以，可以假想它們總是綠燈。
/**/
public enum lamp {
/*每個枚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",fal
se),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),w2
n(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，是以，可以假想它們總是綠
燈*/
s2e(null,null,true),e2n(null,null,true),n2w(null,null,true),w2s(n
ull,null,true);
private lamp(string opposite,string next,boolean lighted){
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
/*目前燈是否為綠*/
private boolean lighted;
/*與目前燈同時為綠的對應方向*/
private string opposite;
/*目前燈變紅時下一個變綠的燈*/
private string next;
//燈的判斷是否亮的方法
public boolean islighted(){
return lighted;
/**讓這個方向的等亮起來
* 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，并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;
lamp.valueof(opposite).blackout();
lamp nextlamp= null;
if(next != null){
//目前燈變綠了，讓對應的燈也變綠
nextlamp = lamp.valueof(next);
system.out.println("綠燈從" + name() + "-------->切換為" +
next);
nextlamp.light();
return nextlamp;
4、lampcontroller 類的編寫
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秒将目前綠燈變為紅燈，并讓下一個方向的燈變綠*/
system.out.println("來啊");
currentlamp = currentlamp.blackout();
10,
5、mainclass 類的編寫
1、用 for 循環建立出代表 12 條路線的對象。
2、接着再獲得 lampcontroller 對象并調用其 start 方法。
public class mainclass {
* @param args
public static void main(string[] args) {
/*産生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]);
/*産生整個交通燈系統*/
new lampcontroller();
列印結果：/*n2s lamp is green-----有六個方向的車經過
s2n lamp is green-----有六個方向的車經過
n2s_1 is traversing !
s2n_1 is traversing !
n2w_1 is traversing !
s2n_2 is traversing !
e2n_1 is traversing !
s2e_1 is traversing !
s2n_3 is traversing !
n2s_2 is traversing !
s2n_4 is traversing !
開始跑吧
綠燈從s2n-------->切換為s2w
n2e lamp is green-----有六個方向的車經過
s2w lamp is green-----有六個方向的車經過
w2s_1 is traversing !
s2e_2 is traversing !
n2w_2 is traversing !
s2w_1 is traversing !
w2s_2 is traversing !
n2e_1 is traversing !
n2e_2 is traversing !
n2e_3 is traversing !
s2w_2 is traversing !
w2s_3 is traversing !
e2n_2 is traversing !
s2e_3 is traversing !
e2n_3 is traversing !
s2e_4 is traversing !
綠燈從s2w-------->切換為e2w
w2e lamp is green-----有六個方向的車經過
e2w lamp is green-----有六個方向的車經過
e2w_1 is traversing !
n2w_3 is traversing !
e2w_2 is traversing !
w2e_1 is traversing !
e2w_3 is traversing !
w2e_2 is traversing !
w2s_4 is traversing !
e2w_4 is traversing !
n2w_4 is traversing !
w2e_3 is traversing !
s2e_5 is traversing !
e2n_4 is traversing !
e2w_5 is traversing !
w2s_5 is traversing !
n2w_5 is traversing !
w2e_4 is traversing !