黑马程序员-面试题(一)-交通灯管理系统

  1. 云栖社区>
  2. 博客>
  3. 正文

黑马程序员-面试题(一)-交通灯管理系统

java牛 2015-07-30 15:16:00 浏览390
展开阅读全文

引用

 

一、交通灯管理系统

 

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。

 

二、需求分析:

  模拟一个十字路口:

                  

  总共有12条路线:S2N,S2W,S2E,E2W,E2S,E2N,N2S,N2E,N2W,W2E,W2N,W2S。假设每条路线都有一个红绿灯对其控制,那么通过需求可以知道右转弯的4条路线:S2E,E2N,N2W,W2S的控制灯可以假设称为常绿状态。又因为其他的8条路线是亮亮对应的,则可以归为4组,所以,程序只需考虑图上标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序。

  注意:这里的“2”,相当于“to” 。

 

 

三、面向对象的分析与设计

 1、类的分析:

  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。例如:

  1、“两块石头磨成了一把石刀,石刀可以砍树,砍成木头,木头做成椅子”

  2、“球从一根绳子的一段移动到另一端”分析其有多少个对象。

  对于第1题,我们可以简单的想到有几个对象:Stone, Stone Knife , Tree ,Wood ,Chair ,那么石头变成石刀、树砍成木头以及木头做成椅子是谁的方法呢?因为谁拥有数据,谁就对外提供操作这些数据的方法,所以 Stone Knife =  StoneFactory.makeStoneKnife(Stone) ,Wood = TreeFactory.makeWood(Tree) , Chair = WoodFactory.makeChair(Wood) ,所以他们之间的联系和对应的对象都一清二楚了。

  那么对于交通灯管理系统中,有多少个对象呢?

  初步假设:红绿灯、红绿灯控制系统、汽车、路线。在汽车要通过路口时的条件是:汽车行驶的路线上对应的红绿灯为绿色。根据需求得到,不需要提现车移动的过程,而是提现哪条路上的车可以走,即捕捉路上减少一辆车的过程,则可以知道汽车可以用设定为一个具体的对象。但是路线中必定也存储着车辆的集合,而且路线对象上就应该有增加和减少车辆的方法。所以,我们只需创建红绿灯、红绿灯控制系统、路线,三种类。

 2、类的功能分析:

  > 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。

    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。
    
    每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。
    
    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。
   
 
  > 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。
    
    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。
    
    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。
    
    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。
    
    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。
    
    设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。

 

四、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。
复制代码
 1 package com.itheima.www;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.List; 
 5 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 6 import java.util.concurrent.Executors;
 7 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 8 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 9 
10 public class Road {
11     //每条路线的名字
12     private String name = null;
13     //代表路线上的车辆集合
14     private List<String> vehicles = new ArrayList<String>() ;
15     public Road(String name) {
16         this.name = name ; 
17         //启动一个线程,每隔一个随机的时间向vehicles 集合中添加一辆车
18         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor() ; 
19         pool.execute(new Runnable() { 
20             public void run() { 
21                 for (int i = 1 ; i < 1000 ; i ++ ){
22                     //根据需求,每辆车通过路口的时间为1秒。
23                     try {
24                         Thread.sleep(1000) ;
25                     } catch (InterruptedException e) { 
26                         e.printStackTrace();
27                     } 
28                     //内部类访问外部类的成员变量:
29                     vehicles.add(Road.this.name+"_"+i) ; 
30                 }
31             }
32         }) ;
33         
34         // 启动一个定时器,每隔一秒检查该方向上的灯是否为绿色: 
35         ScheduledExecutorService times = Executors.newScheduledThreadPool(1) ; 
36         times.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
37                     public void run(){
38                         //该路上的车辆是否大于0
39                         if(vehicles.size() > 0) {
40                             //该路上的灯是否为绿;如果为绿则车辆通过路口
41                             boolean light = Lamp.valueOf(Road.this.name).isGreen(); 
42                             if (light) {
43                                 System.out.println(vehicles.remove(0)+" is traversing !");
44                             }
45                         }
46                     }
47                 }
48                 , 1
49                 , 1
50                 , TimeUnit.SECONDS);
51     }
52 }
复制代码

   

  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。

   

复制代码
 1 package com.itheima.www;
 2 // 根据需求分析,
 3 // 南北向车辆与东西向车辆交替方向,同向等待车辆应该先放行直行车辆。
 4 public enum Lamp {
 5     /*每条路线上对应的灯:true为绿,false为红*/
 6     S2N(false,"N2S","S2W"),S2W(false,"N2E","E2W"),E2W(false,"W2E","E2S"),E2S(false,"W2N","S2N"),
 7     /*下面这4条路线与上面4条路线相对应*/
 8     N2S(false,null,null),N2E(false,null,null),W2E(false,null,null),W2N(false,null,null),
 9     /*向右转,无需对应灯的红绿*/
10     S2E(true,null,null),E2N(true,null,null),N2W(true,null,null),W2S(true,null,null);
11     
12     
13     /*lighted表示灯的红绿情况*/
14     private boolean lighted ; 
15     /*用以个opposite 表示他们对应方向的等如:S2N -> N2S ;*/    
16     private String opposite ; 
17     /*用 nestLamp 表示此灯变绿后下一个变绿的灯。*/
18     private String nextLamp ; 
19     
20     public boolean isGreen(){
21         return lighted;
22     }
23     
24     private Lamp(boolean ligthed,String opposite , String nextLamp) {
25         this.lighted = ligthed ;
26         this.opposite = opposite ; 
27         this.nextLamp = nextLamp ;
28     }
29     
30     /**
31          让灯变绿,同时他对应的灯也要变绿。
32      */
33     public void toGreen(){
34         this.lighted = true ; 
35         //让对应方向的灯也变绿
36         if (opposite != null) {
37             Lamp.valueOf(opposite).toGreen() ;
38         }
39         System.out.println(name() + "方向的灯变绿,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!");
40     }
41     /**
42          让灯变红,同时他对应的等也要变红,以及他下一个灯变绿
43          @return 下一个变绿的灯 
44      */
45     public Lamp toRed(){
46         this.lighted = false ; 
47         if (opposite != null) {
48             Lamp.valueOf(opposite).toRed() ; 
49         }
50         Lamp next = null ;
51         if(nextLamp != null) {
52             next = Lamp.valueOf(nextLamp);
53             System.out.println( name()+"变红!" + next +"变绿!");            
54             next.toGreen() ;
55         }
56         return next ;
57     }
58     
59 }
复制代码

  

   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。
复制代码
 1 package com.itheima.www;
 2  
 3 import java.util.concurrent.Executors;
 4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 6 
 7 public class LampController {
 8     /*表示当前为绿的灯*/
 9     private Lamp currentLamp ; 
10     private LampController(){
11         //最开始设置S2N为绿
12         currentLamp = Lamp.S2N ; 
13         currentLamp.toGreen() ; 
14         
15         //启动一个定时器:每隔10秒将当前灯变红和下一个灯变绿
16         ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(1);
17         pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
18                     public void run(){
19                         currentLamp = currentLamp.toRed() ; 
20                     }
21                 }
22                 , 10
23                 , 10
24                 , TimeUnit.SECONDS) ;
25     }
26     private static LampController lampController = null ;
27     public static LampController getLampController() {
28             if(lampController == null )
29                     lampController = new LampController() ;
30         return  lampController ;
31     }
32 } 
复制代码

 

 

   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。
复制代码
package com.itheima.www;

public class MainClass {
    public static void main(String[] args) {
        String[] directions =  {"S2N","N2S","S2W","N2E","E2W","W2E",
                "E2S","W2N","S2E","N2W","E2N","W2S"};         
        for(int i = 0 ; i < directions.length ; i ++) {
            new Road(directions[i]) ; 
        }
        /*产生整个交通灯系统*/
        new LampController() ;
    }
}
复制代码

   运行结果:

复制代码
N2S方向的灯变绿,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
S2N方向的灯变绿,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
S2N_1 is traversing !
N2S_1 is traversing !
S2E_1 is traversing !
N2W_1 is traversing !
E2N_1 is traversing !
W2S_1 is traversing !
S2N_2 is traversing !
S2E_2 is traversing !
E2N_2 is traversing !
S2N_3 is traversing !
N2S_2 is traversing !
S2E_3 is traversing !
N2W_2 is traversing !
W2S_2 is traversing !
E2N_3 is traversing !
S2N_4 is traversing !
N2S_3 is traversing !
S2E_4 is traversing !
N2W_3 is traversing !
W2S_3 is traversing !
E2N_4 is traversing !
S2N_5 is traversing !
N2S_4 is traversing !
S2E_5 is traversing !
N2W_4 is traversing !
E2N_5 is traversing !
W2S_4 is traversing !
S2N_6 is traversing !
N2S_5 is traversing !
S2E_6 is traversing !
N2W_5 is traversing !
E2N_6 is traversing !
W2S_5 is traversing !
S2N_7 is traversing !
N2S_6 is traversing !
S2E_7 is traversing !
E2N_7 is traversing !
N2W_6 is traversing !
W2S_6 is traversing !
S2N_8 is traversing !
N2S_7 is traversing !
S2E_8 is traversing !
N2W_7 is traversing !
E2N_8 is traversing !
W2S_7 is traversing !
S2N_9 is traversing !
N2S_8 is traversing !
S2E_9 is traversing !
E2N_9 is traversing !
N2W_8 is traversing !
W2S_8 is traversing !
S2N_10 is traversing !
N2S_9 is traversing !
S2E_10 is traversing !
N2W_9 is traversing !
W2S_9 is traversing !
S2N变红!S2W变绿!
N2E方向的灯变绿,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
S2W方向的灯变绿,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
S2W_1 is traversing !
N2E_1 is traversing !
S2E_11 is traversing !
E2N_10 is traversing !
N2W_10 is traversing !
W2S_10 is traversing !
S2W_2 is traversing !
N2E_2 is traversing !
S2E_12 is traversing !
N2W_11 is traversing !
E2N_11 is traversing !
W2S_11 is traversing !
复制代码

  总结:通过交通管理系统,最深刻的便是面向对象设计的学习:谁拥有数据,谁就对外提供操作这些数据的方法。

若转载请注明出处!若有疑问,请回复交流!

网友评论

登录后评论
0/500
评论
java牛
+ 关注