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    城市交通問題是本世紀以來，工業已開發國家一直為之困擾的問題。進入80年代以來，我國城市的經濟貿易和社會活動日益繁忙，城市交通發生了前所未有的迅速增長，傳統的道路交通設施已經不能適應現代社會的需要。當前，我國城市特別是大城市的交通問題極其嚴重，如果不能得到有效解決和根本治理，必將對我國經濟的持續、快速、健康發展構成嚴重威脅。

一.專案需求：

模擬實現十字路口的交通燈管理系統邏輯：

非同步隨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

。。。

訊號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。

應考慮左轉車輛控制訊號燈，右轉車輛不受訊號燈控制。

具體訊號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。

每輛車通過路口時間為1秒（提示：可通過執行緒Sleep的方式模擬）。

隨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。

二.開發前分析：

1. 一個方向到其他方向有3條線路，4個方向共12條線路，為了統一程式設計模型，

可以假設每條路都有一個紅綠燈對其進行控制，右轉向的4個路口的控制燈可以假設為常亮綠燈狀態。

2.為了思路清晰，先思考一個方向的路線問題。

3.初步設想所擁有的物件：紅綠燈，紅綠燈的控制系統，（汽車），路線。

4.汽車要看所線上路上的紅綠燈，並且判斷前方是否有車。路中儲存著汽車的集合，顯然路上就應該有增加車輛和減少車輛的方法了。

我們要捕捉路上減少一輛車的過程，所以，這個車並不需要單獨設計成為一個物件。用一個字串表示就行了。

三.開發過程

類的編寫：

Road類的編寫：

每個Road物件都有一個name成員變數來代表方向，有一個vehicles成員變數來代表方向上的車輛集合。

在Road物件的構造方法中啟動一個執行緒每隔一個隨機的時間向vehicles集合中增加一輛車（用一個“路線名_id”形式的字串進行表示）。

在Road物件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將集合中的第一輛車移除掉。

程式碼如下：

[java] view plain copy


public class Road {

private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

private String name = null;

public Road(String name) {
 this.name = name;

 // 建立車輛

 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //執行緒池

 pool.execute(new Runnable() {

 @Override
 public void run() {
 // TODO Auto-generated method stub
 for (int i = 1; i < 1000; i++) {
 try {
 // 隨機獲取1-10秒的數，讓車輛不定時的往裡增加
 Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
 } catch (InterruptedException e) {
 // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace();
 }
 vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
 }
 }
 });

 //建立一個執行緒，按時間安排執行任務的功能


 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
 timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 // TODO Auto-generated method stub
 if (vechicles.size() > 0) // 判斷現在是否有車輛
 {
 boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLight();
 //System.out.println(Road.this.name+">>>>>>>>>>>>>"+lighted);
 if (lighted) {
 System.out
 .println(vechicles.remove(0) + " ...is traverse");
 }
 }


 }
 }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}

Lamp燈的編寫：

Lamp類來表示一個交通燈，12個，使用列舉。

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

的燈的例項物件，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的列舉形式定義更為簡單。

每個Lamp物件中的亮黑狀態用lighted變數表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這四

個方向上的Lamp物件依次輪詢變亮，Lamp物件中還要有一個oppositeLampName變

量來表示它們相反方向的燈，再用一個nextLampName變數來表示此燈變亮後的下

一個變亮的燈。這三個變數用構造方法的形式進行賦值，因為列舉元素必須在定

義之後引用，所以無法再構造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一個方

向的燈用字串形式表示。

增加讓Lamp變亮和變黑的方法：light和blackOut，對於S2N、S2W、E2W、E2N這

四個方向上的Lamp物件，這兩個方法內部要讓相反方向的燈隨之變亮和變黑，

blackOut方法還要讓下一個燈變亮。

除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件之外，其他方向上的Lamp物件

的nextLampName和oppositeLampName屬性設定為null即可，並且S2N、S2W、E2W、

E2N這四個方向上的Lamp物件的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設定為

null，以便防止light和blackOut進入死迴圈。

程式碼如下：

[java] view plain copy


public class Road {

private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

private String name = null;

public Road(String name) {
 this.name = name;

 // 建立車輛

 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //執行緒池

 pool.execute(new Runnable() {

 @Override
 public void run() {
 // TODO Auto-generated method stub
 for (int i = 1; i < 1000; i++) {
 try {
 // 隨機獲取1-10秒的數，讓車輛不定時的往裡增加
 Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
 } catch (InterruptedException e) {
 // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace();
 }
 vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
 }
 }
 });

 //建立一個執行緒，按時間安排執行任務的功能


 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
 timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 // TODO Auto-generated method stub
 if (vechicles.size() > 0) // 判斷現在是否有車輛
 {
 boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLight();
 //System.out.println(Road.this.name+">>>>>>>>>>>>>"+lighted);
 if (lighted) {
 System.out
 .println(vechicles.remove(0) + " ...is traverse");
 }
 }


 }
 }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}

LampController類的編寫：

整個系統中只能有一套交通燈控制系統，所以，LampController類最好是設計成單例。

LampController構造方法中要設定第一個為綠的燈。

LampController物件的start方法中將當前燈變綠，然後啟動一個定時器，每隔10秒將當前燈變紅和將下一個燈變綠。



[java] view plain copy

 程式碼如下：
public class LampController {


private Lamp controlLamp;
public LampController() {

 controlLamp = Lamp.S2N; //先初始化一條線路上的燈
 controlLamp.light();
 // TODO Auto-generated constructor stub
 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

 timer.scheduleWithFixedDelay(
 new Runnable() {

 @Override
 public void run() {
 // TODO Auto-generated method stub
 controlLamp = controlLamp.blackOut();
 }
 },
 10,
 10,
 TimeUnit.SECONDS);

}
}


 MainClass類的編寫
 用for迴圈建立出代表12條路線的物件。
 接著再獲得LampController物件並呼叫其start方法。

 程式碼如下：

public class MainClass {


/**
 * @param args
 */
public static void main(String[] args) {
 // TODO Auto-generated method stub
 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();
}
}

黑馬程式設計師面試題一(交通燈管理系統)

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