黑馬程式設計師 交通燈管理系統的分析與理解
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交通燈管理系統
需求說明
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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
。。。
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訊號燈忽略黃燈,只考慮紅燈和綠燈。
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應考慮左轉車輛控制訊號燈,右轉車輛不受訊號燈控制。
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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。
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每輛車通過路口時間為
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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。
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不要求實現GUI,只考慮系統邏輯實現,可通過Log方式展現程式執行結果。
正如張老師所說的那樣,剛剛看到這個題目的時候,自己嘗試畫線路,畫著畫著就暈了,完全沒考慮到十二個燈,更沒有想到讓右轉彎的燈常亮的處理方式,張老師的視訊也是看了兩遍才有點感覺,看第三遍的時候跟著敲了一遍,才真正有點感覺,不得不服為老師的設計折服啊。
系統分析
交通路口模擬
模擬分析
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總共有12條路線;
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每條路線都有一個紅綠燈(說明路線和紅綠燈是組合關係)對其控制;
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假設4條右轉彎的路線的紅綠燈為常綠狀態;
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其他8條路線是兩兩成對的,分為4組(如圖所示);
這裡,我們必須首先明確,設計的重點是燈的紅綠變換及路線的設計,而不是具體的車輛的設計,換句話說,就是,不必關心具體的車,只需關心路線和該路線上的燈。這裡就涉及到面向物件的具體執行物件的抉擇問題了,拿個生活中削梨的例子來說吧,將削梨這個動作設定成人的方法顯然不合適,應該將其設定成刀的方法,而人是呼叫該方法,用刀去削梨的。
所以,系統只需要考慮圖中的有標號的4條路線的紅綠燈的切換順序(每一條都有一條與之方向相反的路線的紅綠燈跟隨變化)。
面向物件分析與設計
抽象出類
從現實中抽象出物件:路線、紅綠燈、紅綠燈控制系統、汽車。
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每條路線上都會出現多輛車,路線上要隨機增加新的車,在綠燈期間每秒減少一輛車
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設計一個Road類來表示路線,每個Road物件代表一條路線,總共有12條路線,即系統中總共要產生12個Road例項物件。
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每條路線上隨機增加新的車輛,增加到一個集合中儲存。
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每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠,是則將本路線儲存車的集合中的第一輛車移除,即表示車穿過了路口。
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每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠,一個燈由綠變紅時,應該找下一個方向的燈變綠
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設計一個Lamp類來表示一個交通燈,每個交通燈都維護一個狀態:亮(綠)或不亮(紅),每個交通燈要有變亮和變黑的方法,並且能返回自己的亮黑狀態。
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總共有12條路線,所以,系統中總共要產生12個交通燈。右拐彎的路線本來不受燈的控制,但是為了讓程式採用統一的處理方式,故假設出有四個右拐彎的燈,只是這些燈為常亮狀態,即永遠不變黑。
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除了右拐彎方向的其他8條路線的燈,它們是兩兩成對的,可以歸為4組,所以,在程式設計處理時,只要從這4組中各取出一個燈,對這4個燈依次輪詢變亮,與這4個燈方向對應的燈則隨之一同變化,因此Lamp類中要有一個變數來記住自己相反方向的燈,在一個Lamp物件的變亮和變黑方法中,將對應方向的燈也變亮和變黑。每個燈變黑時,都伴隨者下一個燈的變亮,Lamp類中還用一個變數來記住自己的下一個燈。
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無論在程式的什麼地方去獲得某個方向的燈時,每次獲得的都是同一個例項物件,所以Lamp類改用列舉來做顯然具有很大的方便性,永遠都只有代表12個方向的燈的例項物件。
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設計一個LampController類,它定時讓當前的綠燈變紅。
編寫程式碼
Road類
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
//用一個集合來存放路線上的車輛
public class Road {
List<String> vechicles=new ArrayList<String>();
//通過方向區分路線
private String name=null;
public Road( String name){
this.name=name;
ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable(){
public void run(){
for(int i=1;i<1000;i++ ){
try {
//在1到10秒內隨機產生車輛
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);//執行緒休眠隨機1到10秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);
}
}
});
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){//這裡是一道面試題, if(lighted==true) 意思是if(true==true),這是錯誤的,要引以為戒!
System.out.println(vechicles.remove(0)+" is traversing!");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Lamp類
public enum Lamp {
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","N2S",false),//南到北,南到西。。
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
//分別對應相應交通燈,亮暗狀態,下一個交通燈
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
private boolean lighted;
private String opposite;
private String next;
//燈要用三個方法:判斷是否為亮、開燈、關燈
public boolean isLighted(){
return lighted;
}
public void light(){
this.lighted=true;
if(opposite!=null){//易死迴圈
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name()+" lamp is green, 下面總共應該有6個方向能看到汽車穿過!");
}
public Lamp blackOut(){
this.lighted=false;
if(opposite!=null){//易死迴圈
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
Lamp nextLamp=null;
if(next!=null){
nextLamp=Lamp.valueOf(next);//解決無法顯示綠燈轉換
System.out.println("綠燈從"+name()+"-------->切換為"+next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
LampController類
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
//交通燈控制器需要隔10秒切換一次交通燈
public class LampController {
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
currentLamp=Lamp.S2N;
currentLamp.light();
ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println("來啊!");
currentLamp= currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
MainClass類
//建立12條路線,建立交通燈控制器
public class MainClass {
public static void main(String[]args){
//通過建立路線,放入陣列
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]);
}
//建立交通燈控制器
new LampController();
}
}
總結:
程式碼不多,但是很多地方確實是很精練,很提升人認知。
面向物件的一個重要要點:誰擁有資料,誰就對外提供操作這些資料的方法。