yxhxj2006

7K月薪面試題----交通燈管理系統(tǒng)

【題目要求】
模擬實(shí)現(xiàn)十字路口的交通燈管理系統(tǒng)邏輯，具體有以下需求
1). 異步隨機(jī)生成按照各個(gè)路線行駛的車輛
舉例說明如下：
. 由南向北行駛的車輛 ----直行車輛
. 由西向南行駛的車輛 ----右轉(zhuǎn)車輛
. 由東向南行駛的車輛 ----左轉(zhuǎn)車輛
…
2). 信號(hào)燈顏色選擇范圍
忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈
3). 左轉(zhuǎn)車輛和右轉(zhuǎn)車輛的要求
. 左轉(zhuǎn)車輛受到控制信號(hào)燈的控制
. 但是右轉(zhuǎn)車輛不受信號(hào)燈控制
【注意】具體信號(hào)燈控制邏輯與現(xiàn)實(shí)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。
4). 其他說明
. 南北向車輛與東西向車輛交替放行，同方向等待車輛應(yīng)先放行直行車輛而后放行左轉(zhuǎn)車輛。
. 每輛車通過路口時(shí)間為1秒（提示：可通過線程Sleep的方式模擬）。
. 隨機(jī)生成車輛時(shí)間間隔以及紅綠燈交換時(shí)間間隔自定，可以設(shè)置。
. 不要求實(shí)現(xiàn)GUI，只考慮系統(tǒng)邏輯實(shí)現(xiàn)，可通過Log方式展現(xiàn)程序運(yùn)行結(jié)果。

【路線分析】:
圖解-------------------------------------------

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總共有12條路線，為了統(tǒng)一編程模型，可以假設(shè)每條路線都有一個(gè)紅綠燈對(duì)其進(jìn)行控制，
右轉(zhuǎn)彎的4條路線的控制燈可以假設(shè)稱為常綠狀態(tài)，另外，其他的8條線路是兩兩成對(duì)的，可以歸為4組，
所以，程序只需考慮圖中標(biāo)注了數(shù)字號(hào)的4條路線的控制燈的切換順序，
這4條路線相反方向的路線的控制燈跟隨這4條路線切換，不必額外考慮。

【面向?qū)ο笙虻姆治雠c設(shè)計(jì)】

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1. 每條路線上都會(huì)出現(xiàn)多輛車，路線上要隨機(jī)增加新的車，在燈綠期間還要每秒鐘減少一輛車。  
2.     設(shè)計(jì)一個(gè)Road類來表示路線，每個(gè)Road對(duì)象代表一條路線，總共有12條路線，即系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個(gè)Road實(shí)例對(duì)象。  
3.     每條路線上隨機(jī)增加新的車輛，增加到一個(gè)集合中保存。  
4.     每條路線每隔一秒都會(huì)檢查控制本路線的燈是否為綠，是則將本路線保存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過了路口。  
5. 每條路線每隔一秒都會(huì)檢查控制本路線的燈是否為綠，一個(gè)燈由綠變紅時(shí)，應(yīng)該將下一個(gè)方向的燈變綠。  
6.     設(shè)計(jì)一個(gè)Lamp類來表示一個(gè)交通燈，每個(gè)交通燈都維護(hù)一個(gè)狀態(tài)：亮（綠）或不亮（紅），  
7.         每個(gè)交通燈要有變亮和變黑的方法，并且能返回自己的亮黑狀態(tài)。  
8.     總共有12條路線，所以，系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個(gè)交通燈。右拐彎的路線本來不受燈的控制，但是為了讓程序  
9.         采用統(tǒng)一的處理方式，故假設(shè)出有四個(gè)右拐彎的燈，只是這些燈為常亮狀態(tài)，即永遠(yuǎn)不變黑。  
10.     除了右拐彎方向的其他8條路線的燈，它們是兩兩成對(duì)的，可以歸為4組，所以，在編程處理時(shí)，  
11.         只要從這4組中各取出一個(gè)燈，對(duì)這4個(gè)燈依次輪詢變亮，與這4個(gè)燈方向?qū)?yīng)的燈則隨之一同變化，  
12.         因此Lamp類中要有一個(gè)變量來記住自己相反方向的燈，在一個(gè)Lamp對(duì)象的變亮和變黑方法中，  
13.         將對(duì)應(yīng)方向的燈也變亮和變黑。每個(gè)燈變黑時(shí)，都伴隨者下一個(gè)燈的變亮，Lamp類中還用一個(gè)變量來記住自己的下一個(gè)燈。  
14.     無論在程序的什么地方去獲得某個(gè)方向的燈時(shí)，每次獲得的都是同一個(gè)實(shí)例對(duì)象，  
15.         所以Lamp類改用枚舉來做顯然具有很大的方便性，永遠(yuǎn)都只有代表12個(gè)方向的燈的實(shí)例對(duì)象。  
16.     設(shè)計(jì)一個(gè)LampController類，它定時(shí)讓當(dāng)前的綠燈變紅。  
17.   
18.   
19.     我們初步設(shè)想一下有哪些對(duì)象：紅綠燈，紅綠燈的控制系統(tǒng)，汽車，路線。汽車看到自己所在路線對(duì)應(yīng)的燈綠了就穿過路口嗎？  
20.         不是，還需要看其前面是否有車，看前面是否有車，該問哪個(gè)對(duì)象呢？該問路，"路中存儲(chǔ)著車輛的集合"，  
21.         顯然路上就應(yīng)該有增加車輛和減少車輛的方法了。  
22.         再看題目，我們這里并不要體現(xiàn)車輛移動(dòng)的過程，只是捕捉出車輛穿過路口的過程，也就是捕捉路上減少一輛車的過程，  
23.         所以，這個(gè)車并不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)成為一個(gè)對(duì)象，用一個(gè)字符串表示就可以了。  
24.   
25. 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)把握一個(gè)重要的經(jīng)驗(yàn)："誰擁有數(shù)據(jù)，誰就對(duì)外提供操作這些數(shù)據(jù)的方法。"  
26.     典型案例:   
27.     1)人在黑板上畫圓  person--blackboard--circle  
28.             draw(){     x,y-->radius}//畫圓的方法是由圓提供的  
29.     2)司機(jī)剎車  driver--car  
30.         剎車動(dòng)作是car身上的方法，司機(jī)只是發(fā)出了一個(gè)觸發(fā)信號(hào)  
31.     3)售票員統(tǒng)計(jì)票據(jù)金額  
32.         由售貨員對(duì)象調(diào)用票據(jù)對(duì)象的getTotalMoney()方法來實(shí)現(xiàn)  

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分析：

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1. 至此，該系統(tǒng)就簡(jiǎn)化為：路、紅綠燈、控制系統(tǒng)三個(gè)對(duì)象，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于"路"增加和減少車輛的功能，  
2.     紅綠燈 變綠 和變紅兩個(gè)屬性，并具備返回下一個(gè)燈的功能（可以集成在變紅的方法內(nèi)），由于路線是兩兩相對(duì)的，  
3.         定義一個(gè)Lamp 的oppssite 對(duì)象，是當(dāng)前燈變化時(shí)，路對(duì)面也保持一致  
4.     使用單例來編寫紅綠燈控制系統(tǒng)，調(diào)用紅綠燈滅燈和亮燈；  
5.     路上至少有兩個(gè)線程，來增加和放行車輛  
6.   
7. Road類  
8.     根據(jù)面向?qū)ο蟮乃枷耄琑oad上擁有汽車，并且會(huì)隨機(jī)"增加車輛"  
9.     路面要即時(shí)判斷紅綠燈的狀態(tài)使"車輛放行"  
10.     每個(gè)Road對(duì)象都有一個(gè)name成員變量來代表方向，有一個(gè)vehicles成員變量來代表方向上的車輛集合。  
11.     在Road對(duì)象的構(gòu)造方法中啟動(dòng)一個(gè)線程每隔一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間向vehicles集合中增加一輛車（用一個(gè)“路線名_id”形式的字符串進(jìn)行表示）。  
12.     在Road對(duì)象的構(gòu)造方法中啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，每隔一秒檢查該方向上的燈是否為綠，是則打印車輛集合和將集合中的第一輛車移除掉。  
13.   
14. Lamp類     
15.     系統(tǒng)中有12個(gè)方向上的燈，在程序的其他地方要根據(jù)燈的名稱就可以獲得對(duì)應(yīng)的燈的實(shí)例對(duì)象，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的"枚舉"形式定義更為簡(jiǎn)單。  
16.     每個(gè)Lamp對(duì)象中的亮黑狀態(tài)用lighted變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象依次輪詢變亮，Lamp對(duì)象中還要有一個(gè)oppositeLampName變量來表示它們相反方向的燈，再用一個(gè)nextLampName變量來表示此燈變亮后的下一個(gè)變亮的燈。這三個(gè)變量用構(gòu)造方法的形式進(jìn)行賦值，因?yàn)槊杜e元素必須在定義之后引用，所以無法再構(gòu)造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一個(gè)方向的燈用字符串形式表示。   
17.     增加讓Lamp變亮和變黑的方法：light和blackOut，對(duì)于S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象，這兩個(gè)方法內(nèi)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(gè)燈變亮。  
18.     除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象之外，其他方向上的Lamp對(duì)象的nextLampName和oppositeLampName屬性設(shè)置為null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設(shè)置為null，以便防止light和blackOut進(jìn)入死循環(huán)。  
19.   
20. LampControler類  
21.     整個(gè)系統(tǒng)中只能有一套交通燈控制系統(tǒng)，所以，LampController類最好是設(shè)計(jì)成"單例"。  
22.     LampController構(gòu)造方法中要設(shè)定第一個(gè)為綠的燈。  
23.     LampController對(duì)象的start方法中將當(dāng)前燈變綠，然后啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，每隔10秒將當(dāng)前燈變紅和將下一個(gè)燈變綠。  
24.   
25. MainClass  
26.     用for循環(huán)創(chuàng)建出代表12條路線的對(duì)象。  
27.     接著再獲得LampController對(duì)象并調(diào)用其start方法。  

Road

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1. package com.itheima.traffic;  
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.     private List<String> vechicles = new ArrayList<>();  
12.     private String name = null;  
13.       
14.     public Road(String name) {//路線構(gòu)造函數(shù)  
15.         this.name = name;  
16.         //創(chuàng)建單個(gè)線程  
17.         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();  
18.         //添加車輛(隨機(jī))  
19.         pool.execute(new Runnable(){    //Runnable接口的匿名內(nèi)部類  
20.             public void run(){  
21.                 for(int n=1; n<1000; n++){  
22.                     try {  
23.                         Thread.sleep((int) (Math.random()*1000));//0~1000隨機(jī)時(shí)間  
24.                     } catch (InterruptedException e) {  
25.                         e.printStackTrace();  
26.                     }  
27.                     vechicles.add(Road.this.name+"_"+n);//添加車輛  
28.                     //內(nèi)部類類訪問成員變量： Outer.this.field  
29.                 }  
30.             }  
31.         });  
32.         //定時(shí)器，去除集合中元素（模擬車輛通過）  
33.         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
34.         timer.scheduleAtFixedRate(  
35.                 new Runnable(){  
36.                     @Override  
37.                     public void run() {  
38.                         if(vechicles.size() >0){ //如果路上有車  
39.                             boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
40.                             if(lighted){        //判斷燈  
41.                                 System.out.println(vechicles.remove(0) + " : is traversing");  
42.                             }  
43.                         }  
44.                     }                     
45.                 },   
46.                 1,      //1秒之后  
47.                 1,      //周期為1個(gè)時(shí)間單位  
48.                 TimeUnit.SECONDS);//時(shí)間單位為秒  
49.           
50.     }  
51. }  

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1. package com.itheima.traffic;  
2.   
3. public enum Lamp {  
4.     S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),//東南兩個(gè)需要看燈的路線  
5.     N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),//對(duì)面的燈  
6.     S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);    //右轉(zhuǎn)路線,一直通行  
7.       
8.     private Lamp(){ }   //空參的構(gòu)造方法  
9.     private Lamp(String opposite, String next , boolean lighted){//實(shí)參  
10.         this.opposite = opposite;  
11.         this.next = next;  
12.         this.lighted = lighted;  
13.     }  
14.       
15.     private boolean lighted;  
16.     private String opposite;    //對(duì)面的燈用字符串表示，因?yàn)槊杜e對(duì)象的參數(shù)不能為后面的對(duì)象  
17.     private String next;  
18.       
19.     public boolean isLighted(){//判斷燈  
20.         return lighted;  
21.     }  
22.       
23.     public void light(){    //亮燈  
24.         this.lighted = true;  
25.         if(opposite !=null) //條件判斷，防止死循環(huán) (opposite沒有對(duì)應(yīng)的opposite,不再遞歸)  
26.             Lamp.valueOf(opposite).light();//對(duì)面的燈也作出同樣的反應(yīng)  
27.         System.out.println(name() + "Lamp is Green ! 6個(gè)方向有汽車通過");  
28.     }  
29.       
30.     public Lamp blackOut(){ //滅燈  
31.         this.lighted = false;  
32.         if(opposite !=null)  
33.             Lamp.valueOf(opposite).blackOut();//枚舉方法返回該字符串表示的對(duì)象  
34.           
35.         Lamp nextLamp = null;         
36.         if(next != null){  
37.             nextLamp = Lamp.valueOf(next);  
38.             System.out.println("綠燈從 "+name()+" -------轉(zhuǎn)到----->："+next);            
39.             nextLamp.light();   //當(dāng)前綠燈滅時(shí)將下一個(gè)燈點(diǎn)亮  
40.         }  
41.       
42.         return nextLamp;    //滅燈并返回下一個(gè)燈  
43.     }  
44.   
45. }  

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1. package com.itheima.traffic;  
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.     private Lamp currentLamp;//當(dāng)前的燈  
9.       
10.     private LampController(){  
11.         currentLamp = Lamp.S2N;  
12.         currentLamp.light();    //  
13.           
14.         //定時(shí)器  
15.         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
16.         timer.scheduleAtFixedRate(  
17.                 new Runnable(){  
18.                     @Override  
19.                     public void run() {  
20.                         System.out.println("紅綠燈切換中。。。");  
21.                         currentLamp = currentLamp.blackOut();//滅燈并返回下一個(gè)燈  
22.                           
23.                     }  
24.                 },   
25.                 2, //  
26.                 2, //每隔10秒鐘切換  
27.                 TimeUnit.SECONDS);  
28.     }  
29.       
30.     public static LampController getInstance(){  
31.         return new LampController();  
32.     }  
33.       
34. }  

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1. package com.itheima.traffic;  
2.   
3. public class MainClass {  
4.   
5.     /** 
6.      * @param args 
7.      */  
8.     public static void main(String[] args) {  
9.           
10.         String[] directions = new String[]{  
11.             "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"  
12.         };  
13.         for(String direction : directions){  
14.             new Road(direction);  
15.         }  
16.           
17.         LampController.getInstance();  
18.           
19.     }  
20.   
21. }  

posted on 2014-02-28 01:36 奮斗成就男人 閱讀(232) 評(píng)論(0)  編輯  收藏