07 Python调用终端模拟红绿灯
一、需求分析
1. 需要实现的功能
（1）通过控制台输入绿灯、黄灯、红灯的时间 （2）输入完成后，按回车，先绿灯倒计时，然后黄灯倒计时，然后红灯倒计时，再到绿灯倒计时，周而复始。
2. 对类的分析
静态特征
（1）三个数字：红灯、黄灯、绿灯 （2）两个电子屏 * 一个电子屏显示一个数字 * 一个电子屏包含200个（20行*10列），控制200个灯的亮与不亮显示数字 * 每个灯就两种状态:(亮与不亮)
动态特征
- 打印
- 把数字构造在电子屏中
- 用不同的颜色打印
- 倒计时
3. 如何实现时间的倒计时
每次打印完成后--> 停止1秒 --> 清屏 --> 在数字减一后再打印 --> 停止1秒后 --> 清屏
二、构建类的静态特征
1. 构建一个Light类
创建一个显示屏含有20行10列的小灯，每个小灯设置为布尔型值False；
class Light:
# 构造函数
def __init__(self):
self.light = []
# 自动初始化
self.prepare_light()
def prepare_light(self):
# 准备20行10列200个灯
for row in range(20):
temp = [] # 每行10个
for col in range(10):
# 每一列的灯默认不亮
temp.append(False)
# 把每行的10个插入到light集合中
self.light.append(temp)
2. 再构建一个TrafficLight类
接收红黄绿三种颜色灯要显示的时间：
class TrafficLight:
# 构造函数
def __init__(self,green_time,yellow_time,red_time):
self.green_time = green_time # 绿灯的时间
self.yellow_time = yellow_time # 黄灯的时间
self.red_time = red_time # 红灯的时间
self.number01 = Light() # 显示第一个数字的电子屏
self.number02 = Light() # 显示第二个数字的电子屏
三、实现红绿灯输入时间的校验
在前面我们给红绿灯运行时间直接提供了数字，按照实际需求我们应当手动输入红绿灯运行的时间。 我们定义一个方法可以根据提供的颜色，输入指定颜色灯光的时间。把这个方法定义成静态方法就可以不用通过对象来调用。 之后我们再检验输入的值是否符合要求： * 输入的内容必须是数字 * 输入的数字范围在1-99之间
如果不符合要求，则提醒用户重新输入
@staticmethod # 静态方法，不需要实例化直接调用！！！
def input_time(color:str):
"""
根据提供的颜色，输入相应颜色的时间
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
:param color: 提供的颜色
:return: 输入的时间
"""
while True:
time = "" # 定义一个全局的time
# 根据颜色提醒输入
if color.lower() == "green":
time = input("请输入绿灯的时间:")
if color.lower() == "yellow":
time = input("请输入黄灯的时间:")
if color.lower() == "red":
time = input("请输入红灯的时间:")
# 校验输入的是否符合要求：数字、正数、1-99
if not time.isdigit():
print("输入的值不符合要求！【要求：1-99之间的数字】")
continue # 结束当前循环
else:
time_number = int(time)
if time_number < 1 or time_number > 99:
print("输入的值不符合要求！【要求：1-99之间的数字】")
continue
else:
# 符合要求
return time_number
三、实现红绿灯的倒计时功能
在控制台显示红绿灯效果的流程：清屏 --> 打印数字 --> 停止1秒 --> 打印减一后的数字
def start(self):
while True:
# 默认一直循环下去
# 绿灯
for number in range(self.green_time,-1,-1):
os.system("clear") # 清屏(windows中换为cls)
print("%02d"%number) # 这里的2表示占用两个宽度，如果不够宽度，前面补零
time.sleep(1) # 停止1秒钟
# 黄灯
for number in range(self.yellow_time,-1,-1):
os.system("clear")
print("%02d"%number)
time.sleep(1)
# 红灯
for number in range(self.red_time,-1,-1):
os.system("clear")
print("%02d"%number)
time.sleep(1)
四、实现不同的颜色输出
为了让控制台实现不同的颜色输出，我们可以使用第三方库colorama,它支持window、macOS、Linux平台，设置控制台输出的文字颜色。
1. 安装colorama
导入colorama模块 对于要指定输出颜色的字符串只需要在字符串前加上Fore.RED、Fore.GREEN、Fore.YELLOW即可输出红绿黄的颜色。
五、构建电子屏上的数字
我们定义一个方法build_LED_number接收一个数字字符，来构建一个显示数字的矩阵，可以通过两次for循环来实现，这里以绘制数字6为例，其余的数字的绘制方法也以此类推;
elif char == "6":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 or row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col < 2 :
temp_LED.light[row][col] = True
if col >7 and row > 10 :
temp_LED.light[row][col] = True
六、实现数字的显示屏打印
我们怎么把倒计时的数字与要打印的数字做关联呢？
在开始做红绿灯倒计时的函数start调用显示函数start_display,传入逐个减小的数字number,以及相应的参数color;
def start(self):
"""
开始红绿灯的倒计时
"""
while True:
# 默认一直循环下去
# 绿灯
for number in range(self.green_time,-1,-1):
# 流程：清屏 --> 打印数字 --> 停止1秒 --> 清屏 --> 打印减一后的数字
os.system("clear") # 清屏(windows中换为cls)
self.start_display(number,"green") # 调用函数开始用特定的颜色打印
# print(Fore.GREEN + "%02d" % number) # 这里的2表示占用两个宽度，如果不够宽度，前面补零
time.sleep(1) # 停止1秒钟
# 黄灯
for number in range(self.yellow_time,-1,-1):
os.system("clear")
self.start_display(number, "yellow")
# print(Fore.YELLOW +"%02d" % number)
time.sleep(1)
# 红灯
for number in range(self.red_time,-1,-1):
os.system("clear")
self.start_display(number, "red")
# print(Fore.RED + "%02d" % number)
time.sleep(1)
注意这里的清屏函数，在Mac系统下使用
clear，在windows系统下使用参数cls
我们的设置显示函数start_display接收两个参数number和color,先把接收到的整型数值number格式化成字符串，第一个字符通过bulid_LED_number构建成number01，第一个构建成number02,然后通过函数print_LED再电子屏上显示出来:
def print_LED(self,color:str):
for row in range(20):
# 打印第一个数字
for col01 in range(10):
if self.number01.light[row][col01] == True:
if color == "green":
print(Fore.GREEN + " ▉ ",end="")
elif color == "yellow":
print(Fore.YELLOW + " ▉ ", end="")
elif color == "red":
print(Fore.RED + " ▉ ", end="")
else:
print(" □ ",end="")
print("\t",end="") # 两个数字之间的空格
# 打印第二个数字
for col02 in range(10):
if self.number02.light[row][col02] == True:
if color == "green":
print(Fore.GREEN + " ▉ ", end="")
elif color == "yellow":
print(Fore.YELLOW + " ▉ ", end="")
elif color == "red":
print(Fore.RED + " ▉ ", end="")
else:
print(" □ ", end="")
# 换行
print()
七、效果演示
建议在系统终端中运行，pycharm或者其他编辑器由于控制台空间有限，无法流畅输出效果。
附录
全部源码
import time # 让程序停止
import os
from colorama import init,Fore,Back,Style # 导入颜色模块
init(autoreset=True) # 初始化Colorama
class Light:
# 构造函数
def __init__(self):
self.light = []
# 自动初始化
self.prepare_light()
def prepare_light(self):
# 准备20行10列200个灯
for row in range(20):
temp = [] # 每行10个
for col in range(10):
# 每一列的灯默认不亮
temp.append(False)
# 把每行的10个插入到light集合中
self.light.append(temp)
class TrafficLight:
# 构造函数
def __init__(self,green_time,yellow_time,red_time):
self.green_time = green_time # 绿灯的时间
self.yellow_time = yellow_time # 黄灯的时间
self.red_time = red_time # 红灯的时间
self.number01 = Light() # 显示第一个数字的电子屏
self.number02 = Light() # 显示第二个数字的电子屏
def bulid_LED_number(self,char:str):
"""
根据提供的数字来构建电子屏上的数字显示
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
:param char:提供的数字
:return:返回构建的电子屏
"""
temp_LED = Light() # 新建一个电子屏屏幕，在修改这个电子屏
if char == "0":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2: # 最上面两行
temp_LED.light[row][col] = True
if row > 17: # 最下面两行
temp_LED.light[row][col] = True
if col < 2: # 左边两列
temp_LED.light[row][col] = True
if col > 7: # 最右边两列
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "1":
for row in range(20):
for col in range(10):
if col > 7: # 最右边两列
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "2":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2: # 最上面两行
temp_LED.light[row][col] = True
if row <9 and col >7:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if row > 10 and col < 2:
temp_LED.light[row][col] = True
if row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "3":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 or row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col > 7:
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "4":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col < 2 and row < 9:
temp_LED.light[row][col] = True
if col > 7 :
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "5":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 or row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col < 2 and row < 9:
temp_LED.light[row][col] = True
if col > 7 and row > 10:
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "6":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 or row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col < 2 :
temp_LED.light[row][col] = True
if col >7 and row > 10 :
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "7":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 :
temp_LED.light[row][col] = True
if col > 7:
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "8":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 or row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col < 2 or col > 7:
temp_LED.light[row][col] = True
elif char == "9":
for row in range(20):
for col in range(10):
if row < 2 or row > 17:
temp_LED.light[row][col] = True
if row < 9 and col < 2:
temp_LED.light[row][col] = True
if row == 9 or row == 10:
temp_LED.light[row][col] = True
if col > 7:
temp_LED.light[row][col] = True
# 返回这个LED
return temp_LED
def print_LED(self,color:str):
for row in range(20):
# 打印第一个数字
for col01 in range(10):
if self.number01.light[row][col01] == True:
if color == "green":
print(Fore.GREEN + " ▉ ",end="")
elif color == "yellow":
print(Fore.YELLOW + " ▉ ", end="")
elif color == "red":
print(Fore.RED + " ▉ ", end="")
else:
print(" □ ",end="")
print("\t",end="") # 两个数字之间的空格
# 打印第二个数字
for col02 in range(10):
if self.number02.light[row][col02] == True:
if color == "green":
print(Fore.GREEN + " ▉ ", end="")
elif color == "yellow":
print(Fore.YELLOW + " ▉ ", end="")
elif color == "red":
print(Fore.RED + " ▉ ", end="")
else:
print(" □ ", end="")
# 换行
print()
def start_display(self,number:int,color:str):
"""
把传递过来的数字用指定的颜色打印
:param number: 指定的数字
:param color: 指定的颜色
:return: 无返回值
"""
# 把数字格式化
number_str = "%02d" % number
# 构建LED上显示的两个数字
self.number01 = self.bulid_LED_number(number_str[0])
self.number02 = self.bulid_LED_number(number_str[1])
# 在电子屏上展示
self.print_LED(color)
def start(self):
"""
开始红绿灯的倒计时
"""
while True:
# 默认一直循环下去
# 绿灯
for number in range(self.green_time,-1,-1):
# 流程：清屏 --> 打印数字 --> 停止1秒 --> 清屏 --> 打印减一后的数字
os.system("clear") # 清屏(windows中换为cls)
self.start_display(number,"green") # 调用函数开始用特定的颜色打印
# print(Fore.GREEN + "%02d" % number) # 这里的2表示占用两个宽度，如果不够宽度，前面补零
time.sleep(1) # 停止1秒钟
# 黄灯
for number in range(self.yellow_time,-1,-1):
os.system("clear")
self.start_display(number, "yellow")
# print(Fore.YELLOW +"%02d" % number)
time.sleep(1)
# 红灯
for number in range(self.red_time,-1,-1):
os.system("clear")
self.start_display(number, "red")
# print(Fore.RED + "%02d" % number)
time.sleep(1)
@staticmethod # 静态方法，不需要实例化直接调用！！！
def input_time(color:str):
"""
根据提供的颜色，输入相应颜色的时间
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
:param color: 提供的颜色
:return: 输入的时间
"""
while True:
time = "" # 定义一个全局的time
# 根据颜色提醒输入
if color.lower() == "green":
time = input(Fore.GREEN + "请输入绿灯的时间:")
if color.lower() == "yellow":
time = input(Fore.YELLOW + "请输入黄灯的时间:")
if color.lower() == "red":
time = input(Fore.RED + "请输入红灯的时间:")
# 校验输入的是否符合要求：数字、正数、1-99
# 如果不符合要求怎么处理：1. 出现异常，系统退出，报错；2.提醒重新输入
if not time.isdigit():
print("输入的值不符合要求！【要求：1-99之间的数字】")
continue # 结束当前循环
else:
time_number = int(time)
if time_number < 1 or time_number > 99:
print("输入的值不符合要求！【要求：1-99之间的数字】")
continue
else:
# 符合要求
return time_number
if __name__ == '__main__':
# 输入红绿黄灯的时间
green_time = TrafficLight.input_time("green")
yellow_time = TrafficLight.input_time("yellow")
red_time = TrafficLight.input_time("red")
# 实例化
traffic01 = TrafficLight(green_time, yellow_time, red_time)
# 开始倒计时
traffic01.start()