紅綠燈-JAVA課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系課程設(shè)計(jì)報(bào)告20122013學(xué)年第一學(xué)期課程 JAVA語言課程設(shè)計(jì)名稱JAVA語言課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名朱鵬飛學(xué)號(hào)1104011011專業(yè)班級(jí)11級(jí)計(jì)本（3）班指導(dǎo)教師檀明、張艷明2013 年 1 月一、 課程設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生在下述各方面的能力應(yīng)該得到鍛煉：（1）進(jìn)一步鞏固、加深學(xué)生所學(xué)專業(yè)課程JAVA語言教程的基本理論知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題，解決問題的能力。 （2）全面考核學(xué)生所掌握的基本理論知識(shí)及其實(shí)際業(yè)務(wù)能力，從而達(dá)到提高學(xué)生素質(zhì)的最終目的。 （3）利用所學(xué)知識(shí)，開發(fā)小型應(yīng)用系統(tǒng)，掌握運(yùn)用JAVA語言編寫調(diào)試應(yīng)用系統(tǒng)程序，訓(xùn)練獨(dú)立開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的綜合能力。（4）對(duì)于給定的設(shè)計(jì)題目，如何進(jìn)行分析，理清思路，并給出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 （5）熟練掌握J(rèn)AVA語言的GUI設(shè)計(jì)、多線程技術(shù)，靈活運(yùn)用各種類庫。二、 課程設(shè)計(jì)名稱及內(nèi)容名稱：交通燈模擬程序內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈管理的模擬程序，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)十字路口的交通管理三、 任務(wù)和要求1 設(shè)計(jì)程序界面，畫出十字路口和交通燈。2 可以手工設(shè)置紅、綠等的時(shí)間間隔，程序按設(shè)定值自動(dòng)變換每個(gè)路口的交通燈顏色。3 隨機(jī)產(chǎn)生一些車輛，這些車輛遵守紅燈停、綠燈行的交通規(guī)則。四、 設(shè)計(jì)方案提示分別設(shè)置兩個(gè)線程代表東西和南北方向的交通燈，根據(jù)設(shè)定值變換交通燈顏色每個(gè)車輛對(duì)應(yīng)一個(gè)線程，利用線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛的紅燈停、綠燈行的行為五、 總體設(shè)計(jì)思路從實(shí)驗(yàn)的要求上看，要實(shí)現(xiàn)交通燈的管理，需要解決的問題有兩大部分：（一）繪制出交通燈及路口上的線路，以界面的形式展現(xiàn)出來。以此作為程序運(yùn)行的一個(gè)進(jìn)程。（二）程序?qū)煌魰r(shí)間按計(jì)數(shù)器進(jìn)行監(jiān)聽，倒計(jì)時(shí)時(shí)間為0的時(shí)候就進(jìn)行切換。同時(shí)設(shè)置文本框，當(dāng)操作員將時(shí)間寫入文本框當(dāng)中之后，點(diǎn)擊確定按鈕就將程序中的紅綠燈的時(shí)間重置。以此作為一個(gè)線程。（三）隨機(jī)在各個(gè)路口產(chǎn)生車輛，符合條件則通過，不符合條件則暫停。以此作為程序運(yùn)行的另一個(gè)進(jìn)程。程序中用到的6個(gè)類，介紹如下：1主類：TrafficLight該類是從Jframe類中繼承過來的，該類當(dāng)中定義了文本框、文本區(qū)、按鈕這些對(duì)象成員變量。然后，在主類的構(gòu)造方法中，設(shè)置窗口的大小并將這些組添加到窗口容器當(dāng)中。這些組建是采用默認(rèn)的順序布局，根據(jù)設(shè)定的大小和其實(shí)位置添加到容器中。為“確定”按鈕注冊(cè)監(jiān)聽器，對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)聽。在try-catch中處理的是：從文本框中獲取數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成整型作為紅綠燈的時(shí)間，在對(duì)設(shè)置的紅綠燈時(shí)間進(jìn)行修改。異常處理的方式是輸出當(dāng)前異常所產(chǎn)生的位置。在主方法當(dāng)中，是創(chuàng)建一個(gè)TrafficLight類的對(duì)象，通過構(gòu)造方法來實(shí)現(xiàn)所需的功能。2繪制窗口的類Luche該類是JPanel類的子類，該類當(dāng)中含有的方法及其作用如下：（1）該類當(dāng)中的一個(gè)構(gòu)造方法Luche()該方法的功能是將被十字路分割成的四塊區(qū)域的背景設(shè)置為綠色。（2）繪制界面的方法（即該類中程序的執(zhí)行入口）：public void paint(Graphics g1) 設(shè)置十字路口，即根據(jù)具體的坐標(biāo)繪制兩個(gè)構(gòu)成“十”字的道路。再根據(jù)車子的位置用for循環(huán)創(chuàng)建對(duì)象，以車子對(duì)象的兩個(gè)成員變量（橫縱坐標(biāo)值）作為繪制填充圓的圓心所在位置，以及根據(jù)相應(yīng)的矩形大小繪制填充圓。對(duì)這幾個(gè)燈進(jìn)行判斷，在其位紅色、綠色的情況下，對(duì)其進(jìn)行不同的處理。加載圖片對(duì)象，用try-catch對(duì)異常處理，加載是時(shí)間間隔為10毫秒。（3）repaint()方法，循環(huán)的調(diào)用paint()方法。（4）public List getCars()、public void setCars(List cars)這兩個(gè)方法的作用是：返回Car,即加Car移出，另一個(gè)是將獲得Car賦給該類當(dāng)中的成員變量。（5）lauch()該方法的作用就是：創(chuàng)建是三個(gè)線程對(duì)象，分別是界面的繪制的、車子對(duì)象的創(chuàng)建、時(shí)間倒計(jì)時(shí)對(duì)象。（6）其他的一些方法：這些方法的作用就是盤對(duì)燈的顏色，然后將該類當(dāng)中的成員變量附上該值。3.隨機(jī)產(chǎn)生車子線程類：class CarThread implements Runnable該類的功能是實(shí)現(xiàn)Runnable接口功能：在run（）方法中，用while循環(huán)，在永真的條件下，將car對(duì)象添加到其中。用try-catch處理異常，在產(chǎn)生異常的情況下，就輸出該異常對(duì)象。4.控制小車子行駛的線程類：class CarRunThread implements Runnable控制的原理同上，再永真的while循環(huán)當(dāng)中，產(chǎn)生Car對(duì)象，對(duì)其類型（所在的位置）進(jìn)行判斷然后根據(jù)不同的線路將其移除（在滿足條件的情況下）。該類當(dāng)中有一個(gè)方法：private boolean hasObstructor(Car car, List cars)，用來判斷這個(gè)車子及其行駛的方向上是否有障礙物，在有和無的情況下分別作不同的處理。5.時(shí)間倒計(jì)時(shí)：public class PaintThread implements Runnable 這個(gè)方法主要作用是對(duì)倒計(jì)時(shí)的時(shí)間進(jìn)行根性，根性的周期在try-catch中進(jìn)行控制，設(shè)置為1秒。5.車子類:class Car該類當(dāng)中的一個(gè)構(gòu)造方法：用一個(gè)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生隨機(jī)0-3這四個(gè)隨機(jī)整數(shù)，由這4個(gè)數(shù)來確定產(chǎn)生的車子的起始坐標(biāo)，即確定車子的行駛方向。同時(shí)，這里有6個(gè)方法對(duì)這些車子對(duì)象的3個(gè)成員變量進(jìn)行賦值。6.創(chuàng)建車子的類：class CarFactory該類當(dāng)中只有一個(gè)方法，這個(gè)方法就是使創(chuàng)建一個(gè)Car類的對(duì)象，并返回這個(gè)類對(duì)象。六、 具體設(shè)計(jì)各個(gè)類之間的關(guān)系：主類 ：TrafficLight 該類父類：Jframe 繪制窗口類的對(duì)象 標(biāo)簽對(duì)象：greenlight_label、 Luche luche redlight_label 作為成員變量 文本框?qū)ο螅簉edlight_field、 greenlight_field 按鈕對(duì)象：btn_set容器類的子類：class Luche extends JPanel 用循環(huán)創(chuàng)建 Car類的對(duì)象 繪圖類對(duì)象 Graphics g（閉屏獲取圖片） Graphics g1（播放圖片） 創(chuàng)建并啟動(dòng)3個(gè)線程對(duì)象 new PaintThread() new CarThread() new CarRunThread() 車運(yùn)動(dòng)的類CarRunThrea 時(shí)間倒計(jì)時(shí)（類）： 產(chǎn)生小車的類： PaintThrea CarThread 實(shí)現(xiàn)Runnable接口 實(shí)現(xiàn)Runnable接口實(shí)現(xiàn)Runnable接口 同時(shí)調(diào)用了CarFactory類中的方法 創(chuàng)建并返回Car對(duì)象以上各個(gè)類的具體實(shí)現(xiàn)如下：1. Car類：通過產(chǎn)生0-3之間的隨機(jī)數(shù)，初始化3個(gè)成員變量。3個(gè)成員變量包含的方法對(duì)應(yīng)的方法的功能車子所在橫坐標(biāo)private int xgetX()、setX(int x)獲取橫坐標(biāo)、設(shè)置橫坐標(biāo)為當(dāng)前獲取的值車子所在縱坐標(biāo)private int ygetY()、setY(int y)獲取縱坐標(biāo)、設(shè)置縱坐標(biāo)為當(dāng)前縱坐標(biāo)車子行駛的方向private int type;getType()、setType(int type)獲取編號(hào)、設(shè)置編號(hào)為當(dāng)前編號(hào)（即車子的行駛方向）2.產(chǎn)生車子的類：class CarFactory 該類當(dāng)中僅有一個(gè)靜態(tài)方法：public static Car getCar()執(zhí)行的語句：return new Car();其功能就是穿件Car對(duì)象，同時(shí)返回該對(duì)象。3時(shí)間倒計(jì)時(shí)的類：public class PaintThread implements Runnable變量j：全局變量（記錄顯示的時(shí)間）執(zhí)行的方法：public void run()方法中執(zhí)行了一個(gè)循環(huán)：for (int i = 0; i redTimes+greenTimes; i+)i用來記錄次數(shù)；再與異常處理try Thread.sleep(1000);/暫停1秒 catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();/輸出異常所在的位置結(jié)合，在沒有異常的情況下，即循環(huán)的周期為1秒（時(shí)間更新周期）。在循環(huán)周期類：由于程序運(yùn)行的時(shí)間的影響，經(jīng)調(diào)試分析：設(shè)置的紅綠燈的時(shí)間應(yīng)大于5秒for (int i = 0; i redTimes+greenTimes; i+) if(i=0) /程序開始運(yùn)行j = 0; /開始設(shè)置南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮redStatus = true;greenStatus = false;else if(i=redTimes)j = 0;/當(dāng)時(shí)間周期到來時(shí)，兩路口的交通燈也進(jìn)行切換redStatus = false;greenStatus = true;else if(i=redTimes+greenTimes)j = 0;/實(shí)際是不能出現(xiàn)的狀態(tài)（即所有方向上的燈都不亮）redStatus = false;greenStatus =false;repaint();j+;/執(zhí)行周期的記錄if (i = redTimes+greenTimes)i = -1;實(shí)現(xiàn)的功能是：在執(zhí)行周期內(nèi)循環(huán)執(zhí)行交通燈顏色的切換，在達(dá)到周期的前一秒，將計(jì)時(shí)變量重新設(shè)置到初始狀態(tài)。4控制車子運(yùn)動(dòng)的類：class CarRunThread implements Runnable方法一：public void run()外循環(huán):while(true)/條件為永真內(nèi)循環(huán)：for(int i = 0;i 2000)/條件是已經(jīng)超出了界面的邊界范圍，將其移除cars.remove(car); i-; continue;/結(jié)束本次循環(huán)跳轉(zhuǎn)至下次循環(huán)if(Luche.this.isGreenStatus()& Math.abs(car.getX()-210)5 ) | hasObstructor(car,cars)continue;/條件是：/綠燈是是亮的但車距邊界已小于5像素或者是車子不可移動(dòng)elsecar.setX(car.getX()+5);/在滿足移動(dòng)的條件下，將車子的右移5個(gè)像素單位這個(gè)進(jìn)程的周期是：Thread.sleep(50);/進(jìn)程暫停50毫秒方法二：判斷是否有障礙物private boolean hasObstructor(Car car, List cars) 分別對(duì)4個(gè)方向進(jìn)行判斷（選擇其一方向）if(car.getType()=0)/西-東方向for(int i = 0;i cars.size();i + )Car car2 = (Car) cars.get(i);/從已有的車子線程中取出下一個(gè)線程對(duì)象賦給當(dāng)前新創(chuàng)建的對(duì)象int distance = (car2.getX()-car.getX();/判斷這兩個(gè)對(duì)象之間的距離if(car2.getType()=0 & distance 0)return true;/沒有障礙物的條件是：兩者距離在30像素之間在不成立的條件下，返回false，但只用了一個(gè)。因?yàn)樵诿看斡玫降臅r(shí)候，看上去是有4個(gè)判斷，但真正只會(huì)執(zhí)行其中一個(gè)（單線程）。5隨機(jī)產(chǎn)生小車的線程在while(true)循環(huán)體中執(zhí)行：添加車子：cars.add(CarFactory.getCar();進(jìn)程的周期為1秒：Thread.sleep(long)(Math.random()*1200);6繪制界面的類：class Luche extends JPanel變量列表顯示如下：變量名、類型及修飾符 功能private Boolean redStatus控制南北方向的紅燈，初值為falseprivate Boolean greenStatus控制東西方向的綠燈，初值為falseprivate int redTimes記錄紅燈時(shí)間周期private int greenTimes記錄綠燈的時(shí)間周期int j = 0全局變量，記錄執(zhí)行次數(shù)private List cars動(dòng)態(tài)數(shù)組存儲(chǔ)車子線程對(duì)象方法列表顯示如下：方法名功能Luche()構(gòu)造方法，僅用來設(shè)置界面的背景顏色paint( )創(chuàng)建的對(duì)象有：Image image、Graphics g、Color c = g.getColor();/創(chuàng)建顏色類對(duì)象，并獲取當(dāng)期的顏色；Car car = (Car) cars.get(i);/用循環(huán)創(chuàng)建Car類對(duì)象，賦上的值是已存在的對(duì)象數(shù)組中的同類對(duì)象；if (redStatus = true) /南北方向紅燈亮即：根據(jù)對(duì)象的值，繪制交通燈的位置和顏色public void setRedStatus(boolean redStatus)this.redStatus = redStatus;/給當(dāng)前對(duì)象附上更新之后的值public boolean isGreenStatus()return greenStatus;public void setGreenStatus(boolean greenStatus)this.greenStatus = greenStatus;public int getRedTimes()return redTimes;/獲取文本框中的紅燈設(shè)置時(shí)間public void setRedTimes(int redTimes)this.redTimes = redTimes;/更新紅燈設(shè)置時(shí)間public int getGreenTimes()return greenTimes;public void setGreenTimes(int greenTimes)this.greenTimes = greenTimes;public List getCars()return cars; /返回從動(dòng)態(tài)數(shù)組中產(chǎn)生車子對(duì)象Public void setCars(List cars)this.cars = cars;/將該時(shí)間點(diǎn)上的車子對(duì)象賦值給正在執(zhí)行的車子線程public void lauch()創(chuàng)建3個(gè)線程new Thread(new PaintThread().start();new Thread(new CarThread().start();new Thread(new CarRunThread().start();7主類：public class TrafficLight extends JFrame（1）含有的成員標(biāo)簽：private JLabel redlight_label = new JLabel(紅燈時(shí)間: 秒);private JLabel greenlight_label = new JLabel(綠燈時(shí)間: 秒);文本框：private JTextField redlight_field = new JTextField();private JTextField greenlight_field = new JTextField();按鈕private JButton btn_set = new JButton(設(shè)置);容器類的子類對(duì)象private Luche luche = new Luche();（2）方法：構(gòu)造方法：public TrafficLight()實(shí)現(xiàn)的功能是：添加組件，動(dòng)作處理：public void actionPerformed(ActionEvent arg0) /該方法對(duì)發(fā)生在按鈕上的事件進(jìn)行處理/異常處理 try int redTimes = Integer.parseInt(redlight_field.getText();/獲取設(shè)置時(shí)間的文本框中的文本并轉(zhuǎn)換成整形 int greenTimes = Integer.parseInt(greenlight_field.getText();if(redTimesgreenTimes) redTimes=greenTimes; /當(dāng)獲得了值之后就對(duì)開始設(shè)定的進(jìn)行修改 luche.setRedTimes(redTimes); luche.setGreenTimes(greenTimes); catch (NumberFormatException e) /異常處理說明：由于程序能夠運(yùn)行簡單，在設(shè)置時(shí)間之后，將紅綠燈的時(shí)間間隔均設(shè)置為等長的。即用上述的if(redTimesgreenTimes) redTimes=greenTimes;解決該問題。主方法功能：new TrafficLight();/創(chuàng)建對(duì)象，通過構(gòu)造方法的調(diào)用使程序運(yùn)行程序運(yùn)行的結(jié)果：1.未手動(dòng)設(shè)置紅綠燈的時(shí)間：2.手動(dòng)設(shè)置時(shí)間之后：（1）第一組測(cè)試數(shù)據(jù)：（2）第二組測(cè)試數(shù)據(jù)：七、 總結(jié)Java 課程設(shè)計(jì)編寫的程序是不僅要實(shí)現(xiàn)一個(gè)單一的功能，而且是要對(duì)一個(gè)任務(wù)做多個(gè)操作，并將這些功能合理的組合到一起。這樣更加適用于對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的解決能力。比如，我所做的的課題：十字路口紅綠燈模擬，不僅要用GUI繪制圖形，而且還要用兩