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java面试题之一:交通灯管理系统

2015-06-17 06:30:01 阅读( 103 )

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标签:Java面试题

背景介绍: 软件开发公司现在都越来越精明和狡猾了,他们把日后工作中要解决的问题、并且是他们自己都很难解决的问题拿出来让面试求职者去搞, 不管面试求职者的水平怎样,他们都说谁能搞定,谁就来上班,这样至少求职者在进公司之前就已经为公司做了贡献。 软件公司这招够狠、够高!
题目来源: 前一阵子的某一天中午,有一个学员打电话给我说:“他去国内某大型的软件外包公司应聘了,要求的薪水是7k,该公司给了他一道面试题,就是要做一个模拟的交通灯管理系统, 并说公司外包了一个法国交通系统的项目,现在就是在替做这个交通系统的项目组招人,这个交通灯管理系统就是招聘进来的人上班后要开发的项目模型,如果他在家三天内能够做出来,他就可以入职上班了,并且他要求的薪水则不是任何问题,还可以更高一些。”这个同学做了两天,感到很困难,于是打电话向我求助,我让他把题目发到我的邮箱。晚上,又有一个学员给我打电话,说是去某公司面试了,该公司让他做一个交通灯管理系统, 三天内做出来就可以直接去上班,我马上告诉他,已经有一个同学先他一步来找我了,我只能满足他们两人中的一人,否则,他们就会出现答案雷同,最后对他们两人都造成不利影响。 后来,又有几个学员拿着不同公司的面试题找我,题目如出一辙,都是公司要求把日后的项目拿回家做,什么时候做好就什么时候上班。看来以后靠背我们的面试宝典来突击找工作的方式越来越困难了,软件公司把他们项目中的复杂问题拿出来让面试者做,如果面试者正好是传智播客的学员,他们必将求助于我们,我们这批老师也就顺理成章地成为这些公司免费使用的超级劳工。
这些软件公司精心策划的项目题确实都有很强的技术性和实用价值,在此感谢奉献了这些题目的学员,在征得这些学员们的同意后,我将逐步公布和讲解这些项目面试题,下面是某公司的交通灯管理系统的需求。
交通灯管理系统

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。
解题思路

首先,为了较好地理解和分析问题,切不可空想,一定要画图!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?
我画的交通灯路线图如下:


接着进行面向对象的分析和设计:
(一)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。
1.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。
2.每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。
3.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。
(二)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。
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。

类的编码实现
(一)Road类
1.每个Road对象都有一个name成员变量来代表方向,有一个vehicles成员变量来代表方向上的车辆集合。
2.在Road对象的构造方法中启动一个线程每隔一个随机的时间向vehicles集合中增加一辆车(用一个“路线名_id”形式的字符串进行表示)。
3.在Road对象的构造方法中启动一个定时器,每隔一秒检查该方向上的灯是否为绿,是则打印车辆集合和将集合中的第一辆车移除掉。
源码如下:
package org.it315.interview.traffic;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.Random;import java.util.concurrent.Executors;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。 * @author IBM * */public class Road {private String direction;private List vehicles = new ArrayList();public Road(String dir){this.direction = dir;//模拟车辆不断上路的过程Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable(){public void run(){for(int i=1;i0)System.out.println(vehicles.remove(0) + ” is traversing “);}}}, 1, 1,TimeUnit.SECONDS);}}
(二)Lamp类
1.系统中有12个方向上的灯,在程序的其他地方要根据灯的名称就可以获得对应的灯的实例对象,综合这些因素,将Lamp类用java5中的枚举形式定义更为简单。
2.每个Lamp对象中的亮黑状态用lighted变量表示,选用S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象依次轮询变亮,Lamp对象中还要有一个oppositeLampName变量来表示它们相反方向的灯,再用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。这三个变量用构造方法的形式进行赋值,因为枚举元素必须在定义之后引用,所以无法再构造方法中彼此相互引用,所以,相反方向和下一个方向的灯用字符串形式表示。
3.增加让Lamp变亮和变黑的方法:light和blackOut,对于S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象,这两个方法内部要让相反方向的灯随之变亮和变黑,blackOut方法还要让下一个灯变亮。
4.除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之前,其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可,并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为null,以便防止light和blackOut进入死循环。
源码如下:
package org.it315.interview.traffic;/** * 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,一组等同时变绿或变红,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 * 上面最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。 * @author IBM * *//**/public enum Lamp{/*每个枚举元素各表示灯控制的一个方向*/S2N(“N2S”,false,”S2W”),S2W(“N2E”,false,”E2W”),E2W(“W2E”,false,”E2S”),E2S(“W2N”,false,”S2N”),/*由南向东和由西向北不受红绿灯的控制,所以,可以假想它们总是绿灯*/S2E(“N2W”,true,”S2E”),E2N(“W2S”,true,”E2N”),/*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯,其中所有的参数值不重要,应忽略不计!*/N2S(null,false,null),N2E(null,false,null),W2E(null,false,null),W2N(null,false,null),N2W(null,true,null),W2S(null,true,null);/*灯是否为绿*/private boolean lighted;/*与灯同时为绿的对应方向*/private String opposite;/*灯变红时下一个变绿的灯*/private String next;private Lamp(String opposite,boolean lighted,String next){this.opposite = opposite;this.lighted = lighted;this.next = next;}/** * 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 lampOpposite = Lamp.valueOf(opposite);lampOpposite.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!”);}public boolean isLighted(){return lighted;}/** * 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 lampOpposite = Lamp.valueOf(opposite);lampOpposite.blackOut();}Lamp nextLamp = null;if(next != null){nextLamp = Lamp.valueOf(next);nextLamp.light();System.out.println(“绿灯从” + name() + “——–>切换为” + next);}return nextLamp;}}
(三)LampController类
1.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。
2.LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
3.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将当前灯变红和将下一个灯变绿。
源码如下:
package org.it315.interview.traffic;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class LampController {private static LampController instance = new LampController();public static LampController getInstance(){return instance;}private Lamp currentLamp = null;private LampController(){//刚开始让由南向北的灯变绿;currentLamp = Lamp.S2N;}public void start(){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*/Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(new Runnable(){public void run(){currentLamp = currentLamp.blackOut();}}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);}}
(四)MainClass类
1.用for循环创建出代表12条路线的对象。
2.接着再获得LampController对象并调用其start方法
源码如下:
package org.it315.interview.traffic;public class MainClass {/** * @param args */public static void main(String[] args) {/*产生12个方向的路线*/String [] directions = {“S2N”,”N2S”,”S2W”,”N2E”,”E2W”,”W2E”,”E2S”,”W2N”,”S2W”,”N2W”,”E2N”,”W2S”};for(int i=0;i<directions.length;i++){new Road(directions);}/*产生整个交通灯系统*/LampController.getInstance().start();}}





来自IT公司面试手册

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