java--交通灯管理系统
、交通灯管理系统的业务和需求分析
交通灯管理系统的项目需求:
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑,具体需求如下:
1、异步随机生成按照各个线路行驶的车辆
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
…………
2、信号灯忽略黄灯,只考虑红灯和绿灯;
3、应考虑左转车辆控制信号灯,右转车辆不受信号灯控制;
4、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,同方向等待车辆应该先放行直行车辆而后放行左转车辆;
5、每辆车通过路口事件为1秒(提示:可通过线程sleep的方式模拟)
6、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;
7、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。
画图分析:
分析:总共有12条路线,为了统一编程模型,可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制,右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态;另外其他的8天路线是两两成
对的,可以归纳4组,所以程序只需要考虑图中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序,这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随者4条路线切换,不必额外考虑。
、精通面向对象的分析和设计的秘诀
面向对象的分析和设计:
1、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。
A、 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;
B、 每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存;
C、 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,即表示车通过了路口;
2、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。
A、设计一个Lamp类来表示一个交通灯,每隔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。
B、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
灯为常绿状态,即永远不变黑。
C、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个灯依次轮流变亮,与这4个灯方向
对应的灯则随之统一变化;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
伴随着下一个灯的变亮。
思考:
1、我们初步设想一下有哪些对象:红绿灯,红绿灯的控制系统,汽车,路线。汽车看到自己所在路线对应的灯绿了就穿过路口吗?不是,还要看其前面是否有车,看前面是否
有车该问那个对象呢?该问路,路中存储着车辆的集合,显然路上就应该有增加和减少车辆的方法了。再看题目,我们这里并不要体现车辆移动的过程,只要捕捉出车辆穿
过路口的过程,也就是捕捉路上减少一辆车的过程,所以,这个车并不需要单独设计成为一个对象,用一个字符串表示就可以了。
2、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
统计收货小票的金额,你把门关上了等。
案例:人在黑板上画圆
对象: person , blackboard , circle
xy是圆的数据(圆心),所以画方法是圆对象的方法
画圆的方法:draw()
{
x,y -----àradius
}
3、两个面向对象的面试题,用面向对象的方式设计如下情景:
面试题1:
“两块石头磨成一把石刀,石刀可以砍树,砍成木材,木材可以做成椅子“
分析:
石刀加工厂:KnifeFactory
StongKnife = KnifeFactory.CreateKnife(Stone s1, Stone s2)
石头:Stone
石刀:StongKnife
Material = StongKnife.cut(Tree tree) 石刀砍树
树:Tree
木材:Material
椅子加工厂:ChairFactory
Chair = ChairFactory.makeChair(Material material)
椅子:Chair
石头变成石刀,显然磨刀方法不能定义在石头中,因为,石头磨成刀自己没了;所以有一个工厂磨刀,将石头作为参数传进去。
面试题2:
“球从一根绳子的一端移动到了另一端“
import java.awt.Point;
/**
*
用面向对象的方式分析:
*球从一根绳子的一端移动到了另一端
*/
class Rope //线
{
private Pointstart;
private Pointend;
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。
*
如果当前点是终点则返回null,如果当前点不是线上的点,则抛出异常
*/
returnnull;
}
}
class Ball //球
{
private Roperope;
private PointcurrentPoint;
public Ball(Rope rope, Point currentPoint)
{
this.rope = rope;
this.currentPoint = currentPoint;
}
publicvoid move()
{
currentPoint =rope.nextPoint(currentPoint);
System.out.println("小球移动到了"+currentPoint);
}
}
以下是源代码:
、编写Road类中模拟汽车上路的代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
importjava.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
*
路线对象,只要控制一条路线上车辆的增加(每个一秒)
*
还要控制路上车辆减少(当路上有车并且对应的灯是绿的)
* @author Administrator
*
*/
publicclass Road
{
//路对象有一个集合容器用来存放交通工具对象(想象成String)
List<String>
vechicles = new ArrayList<String>();//面向接口编程
private Stringname =null;
public Road(String name)
{
/*编写Road类中模拟汽车上路的代码*/
this.name = name;
//创建一个单个线程的线程池
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
//往线程池中扔一个任务,就是每隔一秒往路中的集合中加一个车
pool.execute(new Runnable(){
publicvoid run()
{
for(int i=1;i<1000;i++)
{
try {
//每1-10秒加一辆车
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);
}
}
});
、定时器与Road类中模拟汽车穿过路口
/* 定时器与Road类中模拟汽车穿过路口*/
//创建一个线程池,它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
publicvoid run() {
if(vechicles.size()>0){
//如果路上有车,并且这条路名字对应的灯是绿的,就让路上车减少
boolean lighted =
Lamp.valueOf(/*内部类访问外部类局部变量*/Road.this.name).isLighted();
if(lighted){
System.out.println(vechicles.remove(0)+"
is traversing ! ");
}
}
}
},
1, //1秒后开始
1, //然后每隔1秒执行一次
TimeUnit.SECONDS);
}
}
、编写表示交通灯的Lamp类的代码
/**
*
交通灯对象,用枚举
*
每个路口的名字对应一个灯的名字
*
灯有三个属性:对面对应的灯(跟着变),下一个灯(此灯熄了要亮的灯),是否亮着的标记
* @author Administrator
*
*/
publicenum Lamp
{
//关注灯只有四个
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
//跟着上面变化(相反方向对应的灯)
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
//常绿灯(假想)
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;
}
private Lamp() //空参数构造方法,让有些枚举元素不报错
{
}
privatebooleanlighted; //灯是否亮着(绿)
private Stringopposite; //对面同步灯的名字
private Stringnext; //下一个灯的名字
//判断灯是否亮着(绿)
publicboolean isLighted()
{
returnlighted;
}
/**
*
控制灯变亮的方法,灯变绿时,它对应方向的灯也要变绿
*/
publicvoid light()
{
this.lighted =true; //自己变亮,还有一个任务就是让对面对应灯变亮
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!");
if(opposite!=null){
//让这个名字的灯亮,是对面对应的灯
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
//四个右拐弯,个两个灯变绿的
}
/**
*
控制灯变红的方法,灯变红时,它对应方向的灯也要变红,并使下一个灯变绿
*/
public Lamp blackOut()
{
this.lighted =false; //自己变黑
if(opposite!=null){
//让对面的灯也变黑
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
Lamp nextLamp =
null;
if(next!=null){
System.out.println("绿灯从"+name()+"------>切换为"+next);
//下一个灯变亮
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp; //返回下一个变绿的灯
}
}
、 编写交通灯控制器的类和总成测试
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
*交通灯控制类: 控制灯亮,首先让一个灯亮,然后每10秒切换
* @author Administrator
*/
publicclass LampController
{
private LampcurrentLamp; //当前亮着的灯
public LampController()
{
//一创建对象就让南到北的灯亮(绿)
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
//每隔10秒让下一个灯变亮,自己变黑(红)
//ScheduledExecutorService timer = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
publicvoid run() {
//让当前灯熄灭
//System.out.println("灯变了");
currentLamp =currentLamp.blackOut();
}},
10, //十秒后执行run.
10, //之后每隔10秒执行
TimeUnit.SECONDS);
}
}
总测试类:
publicclass MainClass
{
publicstaticvoid main(String[] args)
{
//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]);
}
new LampController(); //交通灯控制对象
}
}
测试结果分析:
S2N lamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
N2S lamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
W2S_1 is traversing !
N2S_1 is traversing !
S2E_1 is traversing !
W2S_2 is traversing !
S2N_1 is traversing !
E2N_1 is traversing !
S2E_2 is traversing !
W2S_3 is traversing !
N2S_2 is traversing !
N2W_1 is traversing !
绿灯从S2N------>切换为S2W
S2W lamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过!
N2E lamp is green,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 !
E2N_2 is traversing !
E2N_3 is traversing !
S2E_3 is traversing !
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