Java编写交通灯管理系统

Delfina ·

更新时间:2024-11-01

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　　交通灯管理系统需求：　　模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：　　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　　。。。　　信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。　　应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。　　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。　　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）。　　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。　　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。　　程序分析：　　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。　　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。　　每条路线上随机增加新的车辆，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。　　设计一个Lamp类来表示一个交通灯，每个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。　　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。　　设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。　　图示：　　画图非常有助于理解和分析问题，你还有比画图更好的办法吗？　　线路图，从一个方向出发到有3种选择，总共4个方向的来车都要考察，所以需要考虑3*4=12条线路。

代码实现：　　Road类：用于模拟路，可以随机产生车辆 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; /** * 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。 * 每条路线上随机增加新的车辆，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。 * */ public class Road { List<String> vechicles = new ArrayList<String>(); private String name; public Road(String name){ this.name= name; //模拟车辆不断随机上路的过程 //创建一个ExecutorService线程池 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：定义灯的枚举，以及得到相对的灯的方法，和得到下一个将要绿的灯的方法。 /** * 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所有总共有12个Lamp元素。 * 有如下一些方向上的灯，每两个形成一组，一组灯同时变绿或变红，所以， * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可： * s2n，n2s * s2w，n2e * e2w，w2e * e2s，w2n * s2e，n2w * e2n，w2s * 上面后两行的灯是虚拟的，由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制， * 所以，可以假想它们总是绿灯。 * */ 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; } private Lamp(){ } /*当前灯是否为绿*/ private boolean lighted; /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/ private String next; /*与当前灯同时为绿的对应方向*/ private String opposite; 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(); } //6为4个右拐弯的加变绿方向的两个 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; } }

LampController类：用于控制灯，进行灯的初始化，定义一个线程池来每隔10秒产生一个线程进行灯的变红处理。 mport java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; 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(){ currentLamp = currentLamp.blackOut(); } }， 10， 10， TimeUnit.SECONDS); } } 　　MainClass类：程序启动类，来产生12条线路，并产生一个灯控制器，从而产生交通灯。 public class MainClass { /** * @param args * S2N，S2W，E2W，E2S， N2S，N2E，W2E，W2N， S2E，E2N，N2W，W2S; */ 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(); } }

系统交通 JAVA

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