红绿灯JAVA课程设计报告

1、合肥学院计算机科学与技术系课程设计报告20122013学年第一学期课程 JAVA语言课程设计名称JAVA语言课程设计学生姓名朱鹏飞学号1104011011专业班级11级计本（3）班指导教师檀明、张艳明2013 年 1 月一、 课程设计目的通过课程设计，学生在下述各方面的能力应该得到锻炼：（1）进一步巩固、加深学生所学专业课程JAVA语言教程的基本理论知识，理论联系实际，进一步培养学生综合分析问题，解决问题的能力。 （2）全面考核学生所掌握的基本理论知识及其实际业务能力，从而达到提高学生素质的最终目的。 （3）利用所学知识，开发小型应用系统，掌握运用JAVA语言编写调试应用系统程序，训练独立开发

2、应用系统，进行数据处理的综合能力。（4）对于给定的设计题目，如何进行分析，理清思路，并给出相应的数学模型。 （5）熟练掌握JAVA语言的GUI设计、多线程技术，灵活运用各种类库。二、 课程设计名称及内容名称：交通灯模拟程序内容：设计一个交通灯管理的模拟程序，实现在一个十字路口的交通管理三、 任务和要求1 设计程序界面，画出十字路口和交通灯。2 可以手工设置红、绿等的时间间隔，程序按设定值自动变换每个路口的交通灯颜色。3 随机产生一些车辆，这些车辆遵守红灯停、绿灯行的交通规则。四、 设计方案提示分别设置两个线程代表东西和南北方向的交通灯，根据设定值变换交通灯颜色每个车辆对应一个线程，利用线程技术

3、实现车辆的红灯停、绿灯行的行为五、 总体设计思路从实验的要求上看，要实现交通灯的管理，需要解决的问题有两大部分：（一）绘制出交通灯及路口上的线路，以界面的形式展现出来。以此作为程序运行的一个进程。（二）程序对交通灯时间按计数器进行监听，倒计时时间为0的时候就进行切换。同时设置文本框，当操作员将时间写入文本框当中之后，点击确定按钮就将程序中的红绿灯的时间重置。以此作为一个线程。（三）随机在各个路口产生车辆，符合条件则通过，不符合条件则暂停。以此作为程序运行的另一个进程。程序中用到的6个类，介绍如下：1主类：TrafficLight该类是从Jframe类中继承过来的，该类当中定义了文本框、文本区、

4、按钮这些对象成员变量。然后，在主类的构造方法中，设置窗口的大小并将这些组添加到窗口容器当中。这些组建是采用默认的顺序布局，根据设定的大小和其实位置添加到容器中。为“确定”按钮注册监听器，对其动作进行监听。在try-catch中处理的是：从文本框中获取数据并将其转换成整型作为红绿灯的时间，在对设置的红绿灯时间进行修改。异常处理的方式是输出当前异常所产生的位置。在主方法当中，是创建一个TrafficLight类的对象，通过构造方法来实现所需的功能。2绘制窗口的类Luche该类是JPanel类的子类，该类当中含有的方法及其作用如下：（1）该类当中的一个构造方法Luche()该方法的功能是将被十字路分

5、割成的四块区域的背景设置为绿色。（2）绘制界面的方法（即该类中程序的执行入口）：public void paint(Graphics g1) 设置十字路口，即根据具体的坐标绘制两个构成“十”字的道路。再根据车子的位置用for循环创建对象，以车子对象的两个成员变量（横纵坐标值）作为绘制填充圆的圆心所在位置，以及根据相应的矩形大小绘制填充圆。对这几个灯进行判断，在其位红色、绿色的情况下，对其进行不同的处理。加载图片对象，用try-catch对异常处理，加载是时间间隔为10毫秒。（3）repaint()方法，循环的调用paint()方法。（4）public List getCars()、public

6、 void setCars(List cars)这两个方法的作用是：返回Car,即加Car移出，另一个是将获得Car赋给该类当中的成员变量。（5）lauch()该方法的作用就是：创建是三个线程对象，分别是界面的绘制的、车子对象的创建、时间倒计时对象。（6）其他的一些方法：这些方法的作用就是盘对灯的颜色，然后将该类当中的成员变量附上该值。3.随机产生车子线程类：class CarThread implements Runnable该类的功能是实现Runnable接口功能：在run（）方法中，用while循环，在永真的条件下，将car对象添加到其中。用try-catch处理异常，在产生异常的情况下

7、，就输出该异常对象。4.控制小车子行驶的线程类：class CarRunThread implements Runnable控制的原理同上，再永真的while循环当中，产生Car对象，对其类型（所在的位置）进行判断然后根据不同的线路将其移除（在满足条件的情况下）。该类当中有一个方法：private boolean hasObstructor(Car car, List cars)，用来判断这个车子及其行驶的方向上是否有障碍物，在有和无的情况下分别作不同的处理。5.时间倒计时：public class PaintThread implements Runnable 这个方法主要作用是对倒计时的时

8、间进行根性，根性的周期在try-catch中进行控制，设置为1秒。5.车子类:class Car该类当中的一个构造方法：用一个随机数产生器产生随机0-3这四个随机整数，由这4个数来确定产生的车子的起始坐标，即确定车子的行驶方向。同时，这里有6个方法对这些车子对象的3个成员变量进行赋值。6.创建车子的类：class CarFactory该类当中只有一个方法，这个方法就是使创建一个Car类的对象，并返回这个类对象。六、 具体设计各个类之间的关系：主类 ：TrafficLight 该类父类：Jframe 绘制窗口类的对象 标签对象：greenlight_label、 Luche luche redl

9、ight_label 作为成员变量 文本框对象：redlight_field、 greenlight_field 按钮对象：btn_set容器类的子类：class Luche extends JPanel 用循环创建 Car类的对象 绘图类对象 Graphics g（闭屏获取图片） Graphics g1（播放图片） 创建并启动3个线程对象 new PaintThread() new CarThread() new CarRunThread() 车运动的类CarRunThrea 时间倒计时（类）： 产生小车的类： PaintThrea CarThread 实现Runnable接口 实现Runn

10、able接口实现Runnable接口 同时调用了CarFactory类中的方法 创建并返回Car对象以上各个类的具体实现如下：1. Car类：通过产生0-3之间的随机数，初始化3个成员变量。3个成员变量包含的方法对应的方法的功能车子所在横坐标private int xgetX()、setX(int x)获取横坐标、设置横坐标为当前获取的值车子所在纵坐标private int ygetY()、setY(int y)获取纵坐标、设置纵坐标为当前纵坐标车子行驶的方向private int type;getType()、setType(int type)获取编号、设置编号为当前编号（即车子的行驶方向）

11、2.产生车子的类：class CarFactory 该类当中仅有一个静态方法：public static Car getCar()执行的语句：return new Car();其功能就是穿件Car对象，同时返回该对象。3时间倒计时的类：public class PaintThread implements Runnable变量j：全局变量（记录显示的时间）执行的方法：public void run()方法中执行了一个循环：for (int i = 0; i redTimes+greenTimes; i+)i用来记录次数；再与异常处理try Thread.sleep(1000);/暂停1秒 ca

12、tch (InterruptedException e) e.printStackTrace();/输出异常所在的位置结合，在没有异常的情况下，即循环的周期为1秒（时间更新周期）。在循环周期类：由于程序运行的时间的影响，经调试分析：设置的红绿灯的时间应大于5秒for (int i = 0; i redTimes+greenTimes; i+) if(i=0) /程序开始运行j = 0; /开始设置南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮redStatus = true;greenStatus = false;else if(i=redTimes)j = 0;/当时间周期到来时，两路口的交通灯也进行切换r

13、edStatus = false;greenStatus = true;else if(i=redTimes+greenTimes)j = 0;/实际是不能出现的状态（即所有方向上的灯都不亮）redStatus = false;greenStatus =false;repaint();j+;/执行周期的记录if (i = redTimes+greenTimes)i = -1;实现的功能是：在执行周期内循环执行交通灯颜色的切换，在达到周期的前一秒，将计时变量重新设置到初始状态。4控制车子运动的类：class CarRunThread implements Runnable方法一：public v

14、oid run()外循环:while(true)/条件为永真内循环：for(int i = 0;i 2000)/条件是已经超出了界面的边界范围，将其移除cars.remove(car); i-; continue;/结束本次循环跳转至下次循环if(Luche.this.isGreenStatus()& Math.abs(car.getX()-210)5 ) | hasObstructor(car,cars)continue;/条件是：/绿灯是是亮的但车距边界已小于5像素或者是车子不可移动elsecar.setX(car.getX()+5);/在满足移动的条件下，将车子的右移5个像素单位这个进程

15、的周期是：Thread.sleep(50);/进程暂停50毫秒方法二：判断是否有障碍物private boolean hasObstructor(Car car, List cars) 分别对4个方向进行判断（选择其一方向）if(car.getType()=0)/西-东方向for(int i = 0;i cars.size();i + )Car car2 = (Car) cars.get(i);/从已有的车子线程中取出下一个线程对象赋给当前新创建的对象int distance = (car2.getX()-car.getX();/判断这两个对象之间的距离if(car2.getType()=0

16、& distance 0)return true;/没有障碍物的条件是：两者距离在30像素之间在不成立的条件下，返回false，但只用了一个。因为在每次用到的时候，看上去是有4个判断，但真正只会执行其中一个（单线程）。5随机产生小车的线程在while(true)循环体中执行：添加车子：cars.add(CarFactory.getCar();进程的周期为1秒：Thread.sleep(long)(Math.random()*1200);6绘制界面的类：class Luche extends JPanel变量列表显示如下：变量名、类型及修饰符 功能private Boolean redStatu

17、s控制南北方向的红灯，初值为falseprivate Boolean greenStatus控制东西方向的绿灯，初值为falseprivate int redTimes记录红灯时间周期private int greenTimes记录绿灯的时间周期int j = 0全局变量，记录执行次数private List cars动态数组存储车子线程对象方法列表显示如下：方法名功能Luche()构造方法，仅用来设置界面的背景颜色paint( )创建的对象有：Image image、Graphics g、Color c = g.getColor();/创建颜色类对象，并获取当期的颜色；Car car = (

18、Car) cars.get(i);/用循环创建Car类对象，赋上的值是已存在的对象数组中的同类对象；if (redStatus = true) /南北方向红灯亮即：根据对象的值，绘制交通灯的位置和颜色public void setRedStatus(boolean redStatus)this.redStatus = redStatus;/给当前对象附上更新之后的值public boolean isGreenStatus()return greenStatus;public void setGreenStatus(boolean greenStatus)this.greenStatus = g

19、reenStatus;public int getRedTimes()return redTimes;/获取文本框中的红灯设置时间public void setRedTimes(int redTimes)this.redTimes = redTimes;/更新红灯设置时间public int getGreenTimes()return greenTimes;public void setGreenTimes(int greenTimes)this.greenTimes = greenTimes;public List getCars()return cars; /返回从动态数组中产生车子对象P

20、ublic void setCars(List cars)this.cars = cars;/将该时间点上的车子对象赋值给正在执行的车子线程public void lauch()创建3个线程new Thread(new PaintThread().start();new Thread(new CarThread().start();new Thread(new CarRunThread().start();7主类：public class TrafficLight extends JFrame（1）含有的成员标签：private JLabel redlight_label = new JLab

21、el(红灯时间: 秒);private JLabel greenlight_label = new JLabel(绿灯时间: 秒);文本框：private JTextField redlight_field = new JTextField();private JTextField greenlight_field = new JTextField();按钮private JButton btn_set = new JButton(设置);容器类的子类对象private Luche luche = new Luche();（2）方法：构造方法：public TrafficLight()实现的功

22、能是：添加组件，动作处理：public void actionPerformed(ActionEvent arg0) /该方法对发生在按钮上的事件进行处理/异常处理 try int redTimes = Integer.parseInt(redlight_field.getText();/获取设置时间的文本框中的文本并转换成整形 int greenTimes = Integer.parseInt(greenlight_field.getText();if(redTimesgreenTimes) redTimes=greenTimes; /当获得了值之后就对开始设定的进行修改 luche.set

23、RedTimes(redTimes); luche.setGreenTimes(greenTimes); catch (NumberFormatException e) /异常处理说明：由于程序能够运行简单，在设置时间之后，将红绿灯的时间间隔均设置为等长的。即用上述的if(redTimesgreenTimes) redTimes=greenTimes;解决该问题。主方法功能：new TrafficLight();/创建对象，通过构造方法的调用使程序运行程序运行的结果：1.未手动设置红绿灯的时间：2.手动设置时间之后：（1）第一组测试数据：（2）第二组测试数据：七、 总结Java 课程设计编写的程序是不仅要实现一个单一的功能，而且是要对一个任务做多个操作，并将这些功能合理的组合到一起。这样更加适用于对现实问题的解决能力。比如，我所做的的课题：十字路口红绿灯模拟，不仅要用GUI绘制图形，而且还要用两个线程分别对交通灯和车辆进行处