模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑,具体需求如下:
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
。。。
信号灯忽略黄灯,只考虑红灯和绿灯。
应考虑左转车辆控制信号灯,右转车辆不受信号灯控制。
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。
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)。
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。
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。
交通管理逻辑示意图
分析:
对象:路,车,红绿灯,红绿灯控制器
车自身不需要方法;
红绿灯(Lamp):
1.包含红灯和绿灯,由控制器(lampController)来控制变化;
2.红绿灯控制了12个方向的行驶其中右拐的总是能够通行的,不受红灯制约
(南->北,南->西,东->西,东->南,
北->南,北->东,西->东,西->北,
南->东,东->北,北->西,西->南)
(S2N,S2W,E2W,E2S,
N2S,N2E,W2E,W2N,
S2E,E2N,N2W,W2S)
红绿灯的数量不变,使用枚举;
3.由于灯需要点亮(绿灯亮)或者熄灭(红灯亮),故应需要点亮方法(ligth)和熄灭方法(blackOut);
light方法,灯的状态使用ligthed来标识;需要控制灯的点亮,控制自身的同时也要控制对面的灯(相反方向的红绿灯状态一致,所以相对的方向只需要一个控制方法),所以需要一个opposite来控制;blackOut方法同上;需要控制下一个方向灯的变化,需要next来控制;
需要判断当前灯的状态,才能决定下一步的动作,所以需要状态的判断方法(isLight);
4.红绿灯控制器(lampController)
需要指定当前灯的状态,需要一个Lamp对象来控制;
定时改变灯的状态,需要定时器来控制变化频率;
路(Road):
路上有车辆,需要存储车辆的容器,使用ArrayList;
需要产生车辆的方法,在构造函数中实现;
需要定时检查路上是否有车,有车并且是绿灯,则通行,从容器中移除该车辆,并输出结果。
package com.isoftstone.interview.traffic; public enum Lamp { S2N("N2S", "S2W", false), S2W("N2E", "E2W", false), E2W("W2E", "E2S", false), E2S( "W2N", "S2N", false), // 枚举对象是先定义后使用,如果传入的是未定义的对象的话会报错 N2S(null, null, false), N2E(null, null, false), W2E(null, null, false), W2N( null, null, false), // 所以这里采用的方法是传入字符串 S2E(null, null, true), E2N(null, null, true), N2W(null, null, true), W2S( null, null, true);// 右拐是不受交通灯控制的,这里设置为右拐的灯总是绿灯 private Lamp() { } private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) {// 传入的分别是当前灯,下一个灯,当前灯的状态 this.opposite = opposite; this.next = next; this.lighted = lighted; } private boolean lighted; private String opposite;// 定义对面同一组的灯(同时明灭) private String next;// 下一个灯(当前灯之后变化的灯) public boolean isLighted() { return lighted; } public void light() {// 灯亮 this.lighted = true; if (opposite != null) { // opposite.light();// 同时明灭 // 由于传入的不是对象,而是字符串,因此使用如下方法来改变灯的状态 Lamp.valueOf(opposite).light();// 同时明灭 } System.out.println(name()+" lamp is green,下面总共可以看到6个方向的灯穿过"); } public Lamp blackOut() { this.lighted = false;// 灯灭 if (opposite != null) { Lamp.valueOf(opposite).blackOut();// 同时明灭 } Lamp nextLamp=null; if (next != null) {// 判断下一个灯的状态 nextLamp= Lamp.valueOf(next); System.out.println("绿灯从"+name()+"----->切换为"+next); nextLamp.light();// 下一个灯变绿 } return nextLamp;//返回下一个要变绿的灯,供LampController调用 } }
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() { currentLamp = Lamp.S2N;// 指定当前的灯 currentLamp.light();// 设定当前灯的状态为绿灯 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {// 定时器 public void run() { System.out.println("即将改变"); currentLamp = currentLamp.blackOut();//控制灯变灭,且把当前灯指向下一个灯 } }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS); } }
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; public class Road { List<String> vechicles = new ArrayList<String>(); private String name = null; public Road(String name) { this.name = name; 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);// 产生车的间隔为1-10秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);// 访问外部类的成员变量 } } }); ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);// 定时器 timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { public void run() { if (vechicles.size() > 0) {// 检查是否有车 boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();//获取当前灯的状态 if (lighted) {// 如果灯是绿的,此处不需要ligthed==true,因为lighted本身就是boolean类型 System.out.println(vechicles.remove(0)+" is traversing!"); //vechicles.remove(0),移除第一个元素,返回的是集合中的元素 } } } }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);// 固定频率调用,这里是1秒 } }
package com.isoftstone.interview.traffic; public class MainClass { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub // S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N,S2E,E2N,N2W,W2S 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]); } new LampController();//产生对象,灯的状态就会改变 } }
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面向对象设计把握一个重要的经验:谁拥有数据,谁就对外提供操作这些数据的方法。
再牢牢掌握几个典型的案例就可以了:
人在黑板上画圆,列车司机紧急刹车,售货员统计收获小票的金额,你把门关上了等。
person,blackboard,circle draw(){//圆心在圆内,所以画圆的方法就交给圆 x,yàradius; }
“两块石头磨成一把石刀,石刀可以砍树,砍成木材,木材做成椅子”
/*
* 石头-->(通过KnifeFactory)-->石刀 * 树-->(通过StoneKnife的cut方法)-->木材-->(ChairFactory的makeChair方法)-->椅子 */ StoneKnife = KnifeFactory.createKnife(Stone first,Stone second);//KnifeFactory具有制作石刀的方法(createKnife),两块石头磨成石刀 material = StoneKnife.cut(tree);//石刀具有砍树的方法 Chair chair = ChairFactory.makeChair(material);//ChairFactory具有制作椅子的方法makeChair
“球从一根绳子的一段移动到了另一端”
class Rope { private Point start; private Point end; public Rope(Point start, Point end) { this.start = start; this.end=end; } public Point nextPoint(Point currentPoint){ /* * 通过两点一线的数学公式可以计算出当前点的下一个点, * 这个细节不属于设计阶段要考虑的问题。 * 如果当前点是终止点,则返回null;如果当前点不是线上的店,则抛出异常。 */ } } class Ball{ private Rope rope; private Point currentPoint; public Ball(Rope rope,startPoint){ this.rope=rope; this.currentPoint=startPoint; } public void move(){ currentPoint=rope.nextPoint(currentPoint); System.out.println("小球移动到了"+currentPoint); } }