面试题交通灯管理系统

     首先看面试题的需求：

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

 

Ø           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

       。。。

 

Ø         信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

 

Ø         应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

 

Ø         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。

 

Ø         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）。

 

Ø         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。

 

Ø         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。

通过画图的方式，可以知道一共有12条线路，如下图

 

分析：

 
首先分析得出，每个方向的路上都会出现多辆车，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，而且只有这12条路线，所以可以使用枚举实现，即枚举中有12个元素。

每条路线上会随机增加新的车辆，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。

 

Road类编写：

 

Road中需要包含以下内容：线路的方向，线路上的车辆集合。

根据需求知道，需要具备这些功能：每隔一个随机的时间会向车辆集合中加入一辆车，每隔一个随机时间检查此条线路上灯是否为绿色，是的话就把车辆集合中的第一辆车移除集合，所以在Road的构造函数里定义一个定时器来不定时进行增加车辆和判断灯后的移除集合元素的操作。

因此可以定义一个name成员变量代表方向，定义vehicles成员变量来代表方向上的车辆集合。

public class Road {
 private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
 
 private String name =null;
 public Road(String name){
  this.name = name;
  
  //模拟车辆不断随机上路的过程  
  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);
    }    
   }
   
  });
  
  //每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车  
  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类来表示一个交通灯，会具备两个状态：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。
 
public enum Lamp {
 /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/ 
 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 /*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，它们的“相反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计！*/
 N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
 /*由南向东和由西向北等右拐弯的灯不受红绿灯的控制，所以，可以假想它们总是绿灯*/
 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;
 }

 /*当前灯是否为绿*/ 
 private boolean lighted;
 /*与当前灯同时为绿的对应方向*/ 
 private String opposite;
 /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/ 
 private String next;
 public boolean isLighted(){
  return lighted;
 }
 
 /**
  * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
  */ 
 public void light(){
  this.lighted = true;
  if(opposite != null){
   Lamp.valueOf(opposite).light();
  }
  System.out.println(name() + " lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！");
  
 }
 
 /**
  * 某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿
  * @return 下一个要变绿的灯
  */ 
 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("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);   
   nextLamp.light();
  }
  return nextLamp;
 }
}
 
设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
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。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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。
 
public class LampController {
 private Lamp currentLamp;
 
 public LampController(){
  //刚开始让由南向北的灯变绿;  
  currentLamp = Lamp.S2N;
  currentLamp.light();
  
  /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/  
  ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(
    new Runnable(){
     public  void run(){
      System.out.println("来啊");
      currentLamp = currentLamp.blackOut();
    }
    },
    10,
    10,
    TimeUnit.SECONDS);
 }
}
最后测试
  
用for循环创建出代表12条路线的对象。接着再获得LampController对象并调用其start方法。
 
public class MainClass {
  public static void main(String[] args) {
  
  /*产生12个方向的路线*/  
  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]);
  }
  
  /*产生整个交通灯系统*/  
  new LampController();
 }
}

 

看完这个视频，让我对面向对象的思想有了进一步的认识，谁持有数据，谁就对外提供操纵这些数据的方法。多练习，增加自己对面向对象的思想的深入认识。