紅綠燈 java課程設(shè)計(jì)報告

1、<p><b>　　計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報告</b></p><p>　　2012～2013學(xué)年第一學(xué)期</p><p>　　2013 年 1 月</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p>

2、<p>　　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：</p><p>　　（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，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。</p><p>　?。?）全面考核學(xué)生所掌握的基本理論知識及其實(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。</p><p>　?。?）利

3、用所學(xué)知識，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。</p><p>　　（4）對于給定的設(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。 </p><p>　?。?）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。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)名稱及內(nèi)容&l

4、t;/b></p><p>　　名稱：交通燈模擬程序</p><p>　　內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個交通燈管理的模擬程序，實(shí)現(xiàn)在一個十字路口的交通管理</p><p><b>　　任務(wù)和要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)程序界面，畫出十字路口和交通燈。</p><p>　　可以手工設(shè)置紅、綠等的時間

5、間隔，程序按設(shè)定值自動變換每個路口的交通燈顏色。</p><p>　　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。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案提示</b></p><p>　　分別設(shè)置兩個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</p><p>　　每個車輛對應(yīng)一個線程，利用線程技術(shù)

6、實(shí)現(xiàn)車輛的紅燈停、綠燈行的行為</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　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：</p><p>　?。ㄒ唬├L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)行的一個進(jìn)程。</p><p>　?。ǘ┏绦?qū)煌魰r間按計(jì)數(shù)

7、器進(jìn)行監(jiān)聽，倒計(jì)時時間為0的時候就進(jìn)行切換。同時設(shè)置文本框，當(dāng)操作員將時間寫入文本框當(dāng)中之后，點(diǎn)擊確定按鈕就將程序中的紅綠燈的時間重置。以此作為一個線程。</p><p>　?。ㄈ╇S機(jī)在各個路口產(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)行的另一個進(jìn)程。</p><p>　　程序中用到的6個類，介紹如下：</p><p>　　1．主類：Traffic

8、Light</p><p>　　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。</p><p>　　為“確定”按鈕注冊監(jiān)聽器，對其動作進(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

9、為紅綠燈的時間，在對設(shè)置的紅綠燈時間進(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。</p><p>　　在主方法當(dāng)中，是創(chuàng)建一個TrafficLight類的對象，通過構(gòu)造方法來實(shí)現(xiàn)所需的功能。</p><p>　　2．繪制窗口的類Luche</p><p>　　該類是JPanel類的子類，該類當(dāng)中含有的方法及其作用如下：</p><p>

10、;　?。?）該類當(dāng)中的一個構(gòu)造方法Luche()</p><p>　　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。</p><p>　　（2）繪制界面的方法（即該類中程序的執(zhí)行入口）：</p><p>　　public void paint(Graphics g1) </p><p>　　設(shè)置十字路口，即根據(jù)具體的坐標(biāo)繪制兩個構(gòu)

11、成“十”字的道路。再根據(jù)車子的位置用for循環(huán)創(chuàng)建對象，以車子對象的兩個成員變量（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。</p><p>　　對這幾個燈進(jìn)行判斷，在其位紅色、綠色的情況下，對其進(jìn)行不同的處理。加載圖片對象，用try-catch對異常處理，加載是時間間隔為10毫秒。</p><p>　　（3）repaint()方法，循環(huán)的調(diào)用paint(

12、)方法。</p><p>　　（4）public List<Car> getCars()、public void setCars(List<Car> cars)</p><p>　　這兩個方法的作用是：返回Car,即加Car移出，另一個是將獲得Car賦給該類當(dāng)中的成員變量。</p><p>　　（5）lauch()</p>&l

13、t;p>　　該方法的作用就是：創(chuàng)建是三個線程對象，分別是界面的繪制的、車子對象的創(chuàng)建、時間倒計(jì)時對象。</p><p>　?。?）其他的一些方法：</p><p>　　這些方法的作用就是盤對燈的顏色，然后將該類當(dāng)中的成員變量附上該值。</p><p>　　3.隨機(jī)產(chǎn)生車子線程類：class CarThread implements Runnable</p

14、><p>　　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，就輸出該異常對象。</p><p>　　4.控制小車子行駛的線程類：class CarRunThread implements Runnable</p><p>　　控制的原理同上，再永

15、真的while循環(huán)當(dāng)中，產(chǎn)生Car對象，對其類型（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）。</p><p>　　該類當(dāng)中有一個方法：private boolean hasObstructor(Car car, List<Car> cars)，用來判斷這個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。</p><p>　　5.時

16、間倒計(jì)時：public class PaintThread implements Runnable </p><p>　　這個方法主要作用是對倒計(jì)時的時間進(jìn)行根性，根性的周期在try-catch中進(jìn)行控制，設(shè)置為1秒。</p><p>　　5.車子類:class Car</p><p>　　該類當(dāng)中的一個構(gòu)造方法：</p><p>　　用一個

17、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生隨機(jī)0-3這四個隨機(jī)整數(shù)，由這4個數(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，這里有6個方法對這些車子對象的3個成員變量進(jìn)行賦值。</p><p>　　6.創(chuàng)建車子的類：class CarFactory</p><p>　　該類當(dāng)中只有一個方法，這個方法就是使創(chuàng)建一個Car類的對象，并返回這個類對象。</p><p><b>

18、　　具體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　各個類之間的關(guān)系：</b></p><p>　　主類 ：TrafficLight 該類父類：Jframe</p><p>　　繪制窗口類的對象 標(biāo)簽對象：greenlight_label、</p><p>　　Luche luche

19、 redlight_label</p><p>　　作為成員變量 文本框?qū)ο螅簉edlight_field、</p><p>　　greenlight_field</p><p>　　按鈕對象：btn_set</p><p>　　容器類的子類：class Luche extends JPane

20、l</p><p>　　用循環(huán)創(chuàng)建 Car類的對象 繪圖類對象 Graphics g（閉屏獲取圖片）</p><p>　　Graphics g1（播放圖片） </p><p>　　創(chuàng)建并啟動3個線程對象</p><p>　　new PaintThread() new CarThread() new CarRunThrea

21、d()</p><p>　　車運(yùn)動的類CarRunThrea </p><p>　　時間倒計(jì)時（類）： 產(chǎn)生小車的類：</p><p>　　PaintThrea CarThread</p><p>　　實(shí)現(xiàn)Runnable接口</p><p>　　實(shí)現(xiàn)Runnable接口</p><

22、;p>　　實(shí)現(xiàn)Runnable接口</p><p>　　同時調(diào)用了CarFactory類中的方法</p><p>　　創(chuàng)建并返回Car對象</p><p>　　以上各個類的具體實(shí)現(xiàn)如下：</p><p><b>　　Car類：</b></p><p>　　通過產(chǎn)生0-3之間的隨機(jī)數(shù)，初始化3

23、個成員變量。</p><p>　　2.產(chǎn)生車子的類：class CarFactory </p><p>　　該類當(dāng)中僅有一個靜態(tài)方法：public static Car getCar()</p><p>　　執(zhí)行的語句：return new Car();</p><p>　　其功能就是穿件Car對象，同時返回該對象。</p>&

24、lt;p>　　3．時間倒計(jì)時的類：public class PaintThread implements Runnable</p><p>　　變量j：全局變量（記錄顯示的時間）</p><p>　　執(zhí)行的方法：public void run()</p><p>　　方法中執(zhí)行了一個循環(huán)：for (int i = 0; i < redTimes+gree

25、nTimes; i++)</p><p>　　i用來記錄次數(shù)；再與異常處理</p><p><b>　　try {</b></p><p>　　Thread.sleep(1000);//暫停1秒</p><p>　　} catch (InterruptedException e) {</p><p&g

26、t;　　e.printStackTrace();//輸出異常所在的位置</p><p><b>　　}</b></p><p>　　結(jié)合，在沒有異常的情況下，即循環(huán)的周期為1秒（時間更新周期）。</p><p><b>　　在循環(huán)周期類：</b></p><p>　　由于程序運(yùn)行的時間的影響，經(jīng)調(diào)試

27、分析：設(shè)置的紅綠燈的時間應(yīng)大于5秒</p><p>　　for (int i = 0; i < redTimes+greenTimes; i++) {</p><p>　　if(i==0){ //程序開始運(yùn)行</p><p>　　j = 0; //開始設(shè)置南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮</p><p>　　redStatus = tru

28、e;</p><p>　　greenStatus = false;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(i==redTimes){</p><p>　　j = 0;//當(dāng)時間周期到來時，兩路口的交通燈也進(jìn)行切換</p><p>　　redStatus = f

29、alse;</p><p>　　greenStatus = true;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(i==redTimes+greenTimes){</p><p>　　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）</p><p>

30、　　redStatus = false;</p><p>　　greenStatus =false;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　repaint();</p><p>　　j++;//執(zhí)行周期的記錄</p><p>　　if (i == redTimes+green

31、Times)</p><p><b>　　i = -1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　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)時變量重新設(shè)置到初始狀態(tài)。</p><p>　　4．控制車子運(yùn)動的類：</p>&l

32、t;p>　　class CarRunThread implements Runnable</p><p>　　方法一：public void run()</p><p>　　外循環(huán):while(true)//條件為永真</p><p>　　內(nèi)循環(huán)：for(int i = 0;i < cars.size();i ++ )//在車子對象數(shù)組不滿條件下<

33、/p><p>　　實(shí)現(xiàn)的功能判斷如下：（以一個條件為例）</p><p>　　if(car.getType() == 0)//對對象的類型進(jìn)行判斷</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(car.getX()>2000)</p><p>　　{//條件是已經(jīng)超出了界面的

34、邊界范圍，將其移除</p><p>　　cars.remove(car);</p><p><b>　　i--;</b></p><p>　　continue;//結(jié)束本次循環(huán)跳轉(zhuǎn)至下次循環(huán)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((Luche.th

35、is.isGreenStatus()&& Math.abs(car.getX()-210)<5 ) || hasObstructor(car,cars))</p><p>　　{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</p><p><b>　　else</b></p><p&

36、gt;　　{car.setX(car.getX()+5);}//在滿足移動的條件下，將車子的右移5個像素單位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　這個進(jìn)程的周期是：Thread.sleep(50);//進(jìn)程暫停50毫秒</p><p>　　方法二：判斷是否有障礙物</p><p>　　privat

37、e boolean hasObstructor(Car car, List<Car> cars) </p><p>　　分別對4個方向進(jìn)行判斷（選擇其一方向）</p><p>　　if(car.getType()==0){//西->東方向</p><p>　　for(int i = 0;i < cars.size();i ++ ){</

38、p><p>　　Car car2 = (Car) cars.get(i);//從已有的車子線程中取出下一個線程對象賦給當(dāng)前新創(chuàng)建的對象</p><p>　　int distance = (car2.getX()-car.getX());//判斷這兩個對象之間的距離</p><p>　　if(car2.getType()==0 && distance &l

39、t; 30 && distance>0)</p><p>　　return true;//沒有障礙物的條件是：兩者距離在30像素之間</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　在不成立的條件下，返回false，但只用了一

40、個。因?yàn)樵诿看斡玫降臅r候，看上去是有4個判斷，但真正只會執(zhí)行其中一個（單線程）。</p><p>　　5．隨機(jī)產(chǎn)生小車的線程</p><p>　　在while(true)循環(huán)體中執(zhí)行：</p><p>　　添加車子：cars.add(CarFactory.getCar());</p><p>　　進(jìn)程的周期為1秒：Thread.sleep(

41、(long)(Math.random()*1200));</p><p><b>　　6．繪制界面的類：</b></p><p>　　class Luche extends JPanel</p><p><b>　　變量列表顯示如下：</b></p><p><b>　　方法列表顯示如下：

42、</b></p><p><b>　　7．主類：</b></p><p>　　public class TrafficLight extends JFrame</p><p><b>　?。?）含有的成員</b></p><p><b>　　①標(biāo)簽：</b><

43、;/p><p>　　private JLabel redlight_label = new JLabel("紅燈時間: 秒");</p><p>　　private JLabel greenlight_label = new JLabel("綠燈時間: 秒");</p>&l

44、t;p><b>　?、谖谋究颍?lt;/b></p><p>　　private JTextField redlight_field = new JTextField();</p><p>　　private JTextField greenlight_field = new JTextField();</p><p><b>　　③

45、按鈕</b></p><p>　　private JButton btn_set = new JButton("設(shè)置");</p><p><b>　　④容器類的子類對象</b></p><p>　　private Luche luche = new Luche();</p><p>&

46、lt;b>　　（2）方法：</b></p><p>　　構(gòu)造方法：public TrafficLight()</p><p>　　實(shí)現(xiàn)的功能是：添加組件，</p><p><b>　　動作處理：</b></p><p>　　public void actionPerformed(ActionEvent

47、 arg0) {//該方法對發(fā)生在按鈕上的事件進(jìn)行處理</p><p><b>　　//異常處理</b></p><p><b>　　try {</b></p><p>　　int redTimes = Integer.parseInt(redlight_field.getText());//獲取設(shè)置時間的文本框中的文本并

48、轉(zhuǎn)換成整形</p><p>　　int greenTimes = Integer.parseInt(greenlight_field.getText());</p><p>　　if(redTimes<greenTimes)</p><p>　　greenTimes=redTimes;</p><p>　　else if(redTime

49、s>greenTimes)</p><p>　　redTimes=greenTimes;</p><p>　　//當(dāng)獲得了值之后就對開始設(shè)定的進(jìn)行修改</p><p>　　luche.setRedTimes(redTimes);</p><p>　　luche.setGreenTimes(greenTimes);</p>

50、<p>　　} catch (NumberFormatException e) {}//異常處理</p><p><b>　　}</b></p><p>　　說明：由于程序能夠運(yùn)行簡單，在設(shè)置時間之后，將紅綠燈的時間間隔均設(shè)置為等長的。即用上述的</p><p>　　if(redTimes<greenTimes)</p

51、><p>　　greenTimes=redTimes;</p><p>　　else if(redTimes>greenTimes)</p><p>　　redTimes=greenTimes;</p><p><b>　　解決該問題。</b></p><p><b>　　主方法功能：

52、</b></p><p>　　new TrafficLight();//創(chuàng)建對象，通過構(gòu)造方法的調(diào)用使程序運(yùn)行</p><p><b>　　程序運(yùn)行的結(jié)果：</b></p><p>　　1.未手動設(shè)置紅綠燈的時間：</p><p>　　2.手動設(shè)置時間之后：</p><p>　?。?/p>

53、1）第一組測試數(shù)據(jù)：</p><p>　?。?）第二組測試數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　Java 課程設(shè)計(jì)編寫的程序是不僅要實(shí)現(xiàn)一個單一的功能，而且是要對一個任務(wù)做多個操作，并將這些功能合理的組合到一起。這樣更加適用于對現(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

54、，而且還要用兩個線程分別對交通燈和車輛進(jìn)行處理。通過這樣一次比較大的實(shí)驗(yàn)，提高了我將所學(xué)的各個知識點(diǎn)綜合到一起應(yīng)用，而且還學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識，比如：將java和數(shù)據(jù)庫SQL server相連接。實(shí)現(xiàn)java語言對數(shù)據(jù)庫的操縱。</p><p>　　令我印象最深的一點(diǎn)就是，在課程設(shè)計(jì)的時候，可以檢查到自己平時學(xué)習(xí)的疏漏點(diǎn)。比如：</p><p>　　在編寫對時間計(jì)數(shù)的時候處理的情況少了

55、一種</p><p>　　else if(i==redTimes+greenTimes){</p><p><b>　　j = 0;</b></p><p>　　redStatus = false;</p><p>　　greenStatus =false;</p><p><b>　　

56、}</b></p><p>　　一旦，在文本框中輸入數(shù)據(jù)的時候，程序就會運(yùn)行錯誤，時間就異常的終止，導(dǎo)致紅綠燈不能進(jìn)行切換。</p><p>　　這個錯誤，讓我明白了：在編程時，對于時間的處理的時候要考慮全面，這樣才能增加程序的健壯性。但有時確實(shí)就不能考慮那么全面，所以就要反復(fù)調(diào)試（選擇不同的測試數(shù)據(jù)）。檢錯與改錯的能力還是要靠多寫一些程序，多分析，掌握經(jīng)驗(yàn)。</p>

57、;<p>　　在這次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過對一個對象的功能的逐步分解、細(xì)化，在用類、方法來完成每一個小的細(xì)節(jié)，最終通過在組合實(shí)現(xiàn)總體的功能了。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我也想向?qū)W校里提一些建議：</p><p>　　最重要的一點(diǎn)就是時間安排問題上，一個是時間安排的太少了，因?yàn)閖ava課程設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能是很多的，并且java的內(nèi)容多；另一個就是時間安排的不合理，安排

58、在最后兩周，但這段時間會有很多課程要考試，所以還要有時間來復(fù)習(xí)，這樣就更緊張，導(dǎo)致很多學(xué)生的程序不是自己來思考和編寫的。這樣，課程設(shè)計(jì)也就不會達(dá)到預(yù)期的作用啦！</p><p><b>　　其它</b></p><p>　　程序設(shè)計(jì)可在Eclipse、JDK1.5或JBuilder環(huán)境下實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　參考資料<

59、;/b></p><p>　　[1] 呂鳳羽、馬皓《JAVA程序設(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社</p><p>　　[2] 耿祥義 《JAVA課程設(shè)計(jì)》 清華大學(xué)出版</p><p>　　[3] 黃小東 《Java課程設(shè)計(jì)案例精編》中國水利水電出版社</p><p>　　[4] 印旻 《Java與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社<