Организация изучения основных алгоритмических конструкций в среде Лого Миры

|BK |BACK |НАЗАД |

После команды нужно указать, на сколько шагов должна продвинуться

Черепашка. Например, FD 50 (Черепашка продвинется на 50 шагов вперед) или

BK 100 (Черепашка продвинется на 100 шагов назад). Между командой и числом

- пробел.

Команды управления пером

|PU |PEN UP |ПОДНЯТЬ ПЕРО |

|PD |PEN DOWN |ОПУСТИТЬ ПЕРО |

Двигаясь по рабочему полю Черепашка оставляет за собой прямую линию

словно рисует пером. Пером можно управлять, используя вышеперечисленные

команды.

Команды поворота Черепашки

|RT |RIGHT |НАПРАВО |

|LT |LEFT |НАЛЕВО |

Эти команды требуют обязательного параметра - угла поворота в

градусах. Например, LT 90 (Черепашка поворачивается налево на 90

градусов), RT 120 (Черепашка поворачивается направо на 120 градусов).

Команды работы с цветом

До сих пор Черепашка рисовала белым по черному. В нашем распоряжении

есть еще 14 цветов - всего их 16, оттенков 123. Цвета пронумерованы от 0

до 139. Номер черного цвета - 9; номер белого - 0. Чтобы изменить цвет

Черепашки (и цвет ее пера), нужно дать команду:

|SETC |SET_COLOR |НОВ_ЦВЕТ |

и через пробел указать номер цвета. Например, после выполнения команды

SETC 15 Черепашка станет красной, и будет оставлять такой же след. Для

закраски частей экрана служит команда FILL (КРАСЬ). Черепашка, получив эту

команду, заливает экран той же краской, какой покрашена сама (если перо

Черепашки опущено). Чтобы Черепашка закрасила контур, необходимо выполнить

следующие действия:

|поднять перо |

|переместить Черепашку внутрь контура |

|опустить перо |

|дать команду FILL |

Черепашка может рисовать на экране. Чтобы наглядно представить это

себе говорят, что она таскает за собой перо. Иногда говорят, что она чертит

линии на песке своим хвостом. Вы можете использовать любое из этих

представлений, говорите так, как вам больше нравиться. Если перо (хвост)

опущено, то она оставляет след, если поднято - то при передвижении следа не

остается.

Команда SETPENSIZE [ширина] - устанавливает размера пера. Перо всегда

имеет прямоугольную форму. Например, setpensize 4

Стирание графики

Для того, чтобы стереть рисунок, но сохранить положение Черепашки,

применяется команда:

|CLEAN | |СОТРИ |

Для восстановления исходного состояния графического экрана – рисунок

стирается, Черепашка в исходном состоянии:

|CLEARSCREEN |CS |СГ |

Последовательность команд - программа для Черепашки

Можно управлять Черепашкой, нажимая клавишу ввода после каждой

команды. Если же записать подряд несколько команд (отделяя, их друг от

друга пробелом) и только после этого нажать клавишу ввода, то Черепашка

быстро выполнит команды одну за другой.

Например: FD 100 RT 90 FD 50 RT 90 FD 50 RT 90 FD 50.

Команды цикла (повторения)

Команда REPEAT (повторить)

При написании программ нередко приходится многократно повторять одни и

те же команды. Для того, чтобы ускорить процесс написания программ

предусмотрен специальный оператор цикла. Он позволяет строить программу из

более крупных "блоков", избегая переписывания повторяющихся команд.

Циклом (повтором) называется такая форма организации действий, при

которой одна и та же последовательность действий совершается несколько раз

до тех пор, пока выполняется необходимое число раз.

В языке Лого оператором цикла является команда REPEAT (повторить).

REPEAT число раз [ действие 1 , ... , действие n ]

ПОВТОРИ число раз [ действие 1 , ... , действие n ]

Здесь можно выделить такие составные части:

. Собственно оператор REPEAT (повторить);

. Указатель количества повторений (число раз);

. Указатель начала цикла ( [ );

. Повторяющаяся цепочка команд (действие 1 , ... , действие n);

. Указатель конца цикла ( ] ).

Прочитав, в наборе команд REPEAT Черепашка ищет указание числа

повторений. Запомнив его место, Черепашка будет выполнять команды, пока не

встретит указатель конца цикла - правую квадратную скобку. После этого

Черепашка возвращается к началу цикла и проверяет, выполнила ли она цикл

заданное число раз. Если нет, то она продолжает выполнять цикл, в противном

случае (если она уже выполнила цикл задуманное число раз) Черепашка

начинает выполнять команды, расположенные после квадратных скобок. Таким

образом, тело цикла выполняется задуманное число раз.

Построение процедур (подпрограмм)

Любое изображение, которое нарисует Черепашка, можно получить с

помощью базовых команд. Но бывает необходимо выполнить несколько раз

большие фрагменты программы. Чтобы избежать утомительного повтора, можно

этот фрагмент оформить как (подпрограмму) процедуру для многократного

использования. Для этого сначала этому фрагменту дают новое название, а

затем используют его как имя команды для вызова в программе.

|ТО < имя команды > |ЭТО < имя команды > |

|< описание |< описание |

|фрагмента > |фрагмента > |

|END |КОНЕЦ |

Таким образом, можно определить любую процедуру, при этом следует

соблюдать следующие правила:

. нельзя называть процедуры словами, за которыми в Лого закреплено

определенное значение, такие слова называются служебными.

. название должно содержать не больше 15 символов и состоять из одного

слова.

В остальном слова могут быть любыми.

Обязательно:

. Сначала идут все процедуры, потом - основная программа.

. ТО ... END - только для подпрограмм.

. Основная программа оформляется как подпрограмма. Для запуска ее

необходимо указать только имя.

Команды изменения переменных

Переменные величины

В курсе школьной математики изучают переменные величины, и числа в

математике часто обозначаются буквами.

Например: x=a+b, где a и b – переменные.

В языке Лого переменная - это любая последовательность символов (букв

и цифр), начинающаяся с буквы. Она не должна содержать в себе пробел и

должна быть больше 16 символов.

Признаком переменной является символ ":", с которого обязательно

начинается переменная. Например: :A :N1 :INZ5

Оператор присваивания

: =

Арифметическое выражение включает в себя константы, переменные, знаки

арифметических действий ( +, -, *, / ) и скобки.

|:А = 25 |:N = :N + 1 |:B = 125 * ( :M + 1 ) / 100|:C = 270 * :N |

В Лого работает только целая арифметика. Поэтому, результатом деления

является целая часть частного.

Команды и процедуры с параметрами

В Лого переменные могут использоваться в качестве параметров движения

Черепашка, для управления последовательностью действий Черепашка, в

процедурах с параметрами и в рекурсивных командах.

Базовые команды Черепашка (FORWARD, RIGHT, REPEAT и пр.) состоят из

команды (оператора) и параметра (операнда). В качестве параметров

использовали число (пример "квадрат", здесь три команды с параметром:

REPEAT 4, FORWARD 50, RIGHT 90). Можно в качестве параметра команды

использовать переменную, а не число. Допустим, нужно нарисовать квадраты с

разной (переменной) стороной. В этом случае в команде FORWARD в качестве

параметра используем переменную: FORWARD :X

Команда выбора (ветвление) в Лого

В некоторых случаях необходимо определить условие тех или иных

действий, выполняемых Черепашка. Для этого используется команда выбора IF

(ЕСЛИ)

|IF |ЕСЛИ |

|[ < команда или серия команд, если |[ < команда или серия команд, если |

|условие выполняется > ] |условие выполняется > ] |

|[ < команда или серия команд, если |[ < команда или серия команд, если |

|условие не выполняется >] |условие не выполняется >] |

Условие имеет вид отношения, при этом используются обозначения:

< - меньше, = - больше или равно,

= - равно, < > - не равно.

В случае записи условных операторов нужно:

. не забывать про квадратные скобки;

. записывать по одному оператору на строке.

В этом случае запись условного оператора становится более наглядной и

человеку удобно читать и понимать программу, может иметь место многократная

вложенность команд IF.

Рекурсия

В предыдущих разделах были использованы подпрограммы-процедуры,

которые вызывались по мере необходимости. Рассмотрим процедуру, которая

называется рекурсией. Суть рекурсии заключается в том, что в ходе ее

выполнения процедура сама вызывает себя.

Заметим, что такая возможность имеется далеко не во всех языках

программирования. К, примеру, Бейсик рекурсии не имеет, а в Лого - это

наиболее употребляемый прием.

Функция

Можно провести аналогию с обычной записью математических выражений и

порядком их вычисления.

В число Лого входят операции (стандартные функции) SQRT, SIN, COS

(извлечение квадратного корня, синус и косинус от градусного аргумента). А

вот стандартная функция тангенс отсутствует. Для описания функций служит

специальная команда – OP (out put – вывести, считать результатом). Она

прекращает выполнение процедуры и возвращает значение аргумента.

II. Команды управления системой

Управление системой Лого осуществляется в графическом экране.

Соответствующие команды задаются в графическом (командном) окне.

Команды выполнения

. Alt+R – выполняет выделенный текст или список инструкций.

Команды сохранения и загрузки программы

. Открой проект (Alt+N) - сохраняет на системном носителе текст записанной

программы в файле .mw2 (рис.5).

. Alt+O – открывает существующий проект.

. Сохрани проект - считывает с системного носителя файл с именем .mw2

(рис.5).

Команды печати созданных рисунков

. Печатай проект - выводит созданный в Лого рисунок на принтер (рис.5);

. Печатай лист …. – выводит на принтер весь лист (рис.5);

Диагностика ошибок

Если при выполнении программы или команды возникла ошибка, то на

экране появляется текст (в поле команд) - это диагностическое сообщение об

ошибке, которое выводится на русском языке. Место ошибки в программе

указывается после перехода в текстовый экран и нажатием клавиши .

2.2. Запись основных алгоритмических конструкций в среде Лого Миры и их

использование для решения вычислительных задач

Понятие алгоритма

Понятие алгоритма такое же основополагающее для информатики, как и

понятие информации. Именно поэтому важно в нем разобраться.

В математике для решения типовых задач используются определенные

правила, описывающие последовательности действий. Например, правила

сложения дробных чисел, решения квадратных уравнений и т. д. Обычно любые

инструкции и правила представляют собой последовательность действий,

которые необходимо выполнить в определенном порядке. Для решения задачи

надо знать, что дано, что следует получить и какие действия и в каком

порядке следует для этого выполнить. Предписание, определяющее порядок

выполнения действий над данными с целью получения искомых результатов, и

есть алгоритм.

Алгоритм — заранее заданное понятное и точное предписание возможному

исполнителю совершить определенную последовательность действий для

получения решения задачи за конечное число шагов.

Понятие алгоритма является не только одним из главных понятий

информатики, но одним из главных понятий современной науки. Более того, с

наступлением эры информатики алгоритмы становятся одним из важнейших

факторов цивилизации [56].

Исполнитель алгоритма

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная

(техническая, биологическая или биотехническая) система, способная

выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя характеризуют:

среда;

элементарные действия;

система команд;

отказы.

Среда (или обстановка) — это "место обитания" исполнителя. Например,

для исполнителя Черепашка среда — это бесконечное поле. Края поля тоже

часть среды, а их расположение и положение самой Черепашки задают

конкретное состояние среды.

Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из

некоторого строго заданного списка — системы команд исполнителя. Для каждой

команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды

может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды.

Например, команда Черепашки "ВПЕРЕД" может быть выполнена, если рядом с

Черепашкой нет края поля. Ее результат — смещение Черепашка на один шаг

вперед.

После вызова команды исполнитель совершает соответствующее

элементарное действие.

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается при недопустимом

для нее состоянии среды.

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является

компьютер.

Свойства алгоритма

Основные свойства алгоритмов:

Понятность — исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять.

Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных,

исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого

алгоритма.

Дискретность (прерывность, раздельность) — алгоритм должен

представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых

(или ранее определенных) шагов (этапов).

Определенность — каждое правило алгоритма должно быть четким,

однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству

выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких

дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

Результативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число

шагов алгоритм либо должен приводить к решению задачи, либо после конечного

числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей

соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение

времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных

результатов.

Массовость означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в

общем, виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач,

различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут

выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости

алгоритма. [Светозарова Г.И., Мельников А.А., Козловский А.В.]

Способы записи алгоритмов

На практике наиболее распространены следующие формы представления

алгоритмов:

словесная (запись на естественном языке);

графическая (изображения из графических символов);

программная (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание

последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном

изложении на естественном языке.

Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя

(НОД) двух натуральных чисел (алгоритм Эвклида). [диплом стр.21]

Алгоритм может быть следующим:

1. задать два числа;

2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и

остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

3. определить большее из чисел;

4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5. повторить алгоритм с шага 2.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие

описания.

Графический способ записи алгоритмов

Графический способ представления алгоритмов является более компактным

и наглядным по сравнению со словесным.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде

последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из

которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-

схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных,

вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением

действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура,

представленная в виде блока. Блоки соединяются линиями переходов,

определяющими очередность выполнения действий. В таблице приведены наиболее

часто употребляемые символы.

|Обозначение и пример заполнения |Пояснение |

| |Вычислительное действие или |

| |последовательность действий |

| |Проверка условий |

| |Начало цикла |

| |Вычисления по подпрограмме, стандартной |

| |подпрограмме |

| |Ввод-вывод в общем виде |

| |Начало, конец алгоритма, вход и выход в |

| |подпрограмму |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5