Какой длины отрезок нарисует черепаха при выполнении фрагмента программы
Изучаемые вопросы. Знакомство со средой КуМир. Система команд исполнителя Черепаха. Работа с пультом управления. Редактирование и оптимизация программ.
Исполнитель: Черепаха
Комментарии
Используется для бесследного перемещения.
Используется для рисования.
Черепаха перемещается вперёд на Х пикселей
Черепаха перемещается назад на Х пикселей
Черепаха поворачивается направо (по часовой стрелке) на Х градусов
Черепаха поворачивается налево (против часовой стрелки) на Х градусов
Более подробное описание Черепахи вызовите командой верхнего меню,
Задание 1. Используя пульт управления, выполните программу:
• Какую фигуру нарисовала Черепаха?
• Как надо изменить программу, чтобы Черепаха нарисовала ту же самую фигуру, но в два раза больше?
• Как изменится картинка, если все команды «вперед» заменить на команды «назад»?
• Как изменится картинка, если все команды «вправо» заменить на команды «влево»?
Задание 2. Какой длины отрезок нарисует Черепаха при выполнении фрагмента программы:
Упростите программу, записав её минимальным количеством команд.
Задание 3. На сколько пикселей относительно исходного положения сдвинется Черепаха после выполнения программы:
Упростите программу, записав её минимальным количеством команд.
Задание 4. На какой угол вправо повернётся Черепаха после выполнения фрагмента программы:
Упростите эту программу.
Задание 5 . Упростите программу, записав её минимальным количеством команд.
Задание 6. Считая, что сторона одной клетки равна 20 пикселям, с помощью пульта управления нарисуйте ёлку.
Задание 7. С помощью пульта управления нарисуйте произвольный рисунок. Упростите программу.
Исполнитель черепашка
Первые шаги
Вначале программист дает черепашке простые приказы, например ВПЕРЕД 100 , что означает «передвинуться вперед на 100 шагов», или НАЛЕВО 60 , т. е. «сделать поворот влево на 60 градусов». Эти команды можно использовать для создания программ, рисующих геометрические фигуры, необходимо только запомнить, что каждая команда пишется на отдельной строке. Передвигаясь по экрану, черепашка оставляет за собой след (по умолчанию цвет кисти у черепахи — ярко зеленый).
Вставлять в программу команды удобно, используя кнопки в левой части экрана.
Шаги черепашки очень маленькие — равны расстоянию между двумя соседними точками на экране, поэтому действие команды «ВПЕРЕД 1» можно и не заметить.
Выполняя команды НАЛЕВО или НАПРАВО, черепашка поворачивается на заданный угол (при этом она считает, что угол задан в градусах). При повороте черепашка остается на месте, не смещаясь ни в какую сторону, меняется только ее направление. Не забывайте, что направление поворота (налево или направо) определяется «с точки зрения» черепашки.
Число или числовое выражение, которое указывает черепашке сколько шагов пройти или на какой угол повернуть, называется аргументом команды. Если аргумент не задан, то черепашка считает его равным нулю.
Запускают программу на выполнение с помощью большой красной кнопки с надписью Выполнить или с помощью клавиши F5 на клавиатуре. Выйти из выполняемой программы, можно с помощью серой кнопки с крестиком в верхнем правом углу окна исполнения или с помщью клавиши Escape на клавиатуре.
Попробуем вместе начертить квадрат. Чтобы заставить черепашку двигаться по квадрату, мысленно проделайте за нее весь путь и опишите получившееся.
Если сторона квадрата будет длиной в 100 черепашьих шагов, можно составить такую последовательность команд:
вперед 100
налево 90
вперед 100
налево 90
вперед 100
налево 90
вперед 100
налево 90
В этой последовательности 4 раза повторяется группа команд ВПЕРЕД 100 НАЛЕВО 90. Чтобы не писать одни и те же команды четыре раза подряд, познакомимся с еще одной командой, которую знает черепашка, — командой ПОВТОРИТЬ . Наша программа, рисующая квадрат, будет выглядеть так :
В фигурных скобках в нужной последовательности записываются те команды, которые необходимо сделать черепашке несколько раз.
Фигурные скобки можно ставить и так:
Для того чтобы увидеть выполнение команд в более медленном режиме, можно воспользоваться командой ПАУЗА , после которой необходимо указать время в миллисекундах. В одной секунде — 1000 миллисекунд. То есть, если мы хотим сделать задержку в полсекунды, следует дать команду пауза 500 .
Теперь подумаем, как нарисовать равносторонний треугольник?
При рисовании равностороннего треугольника черепашка должна нарисовать три одинаковых линии и сделать три одинаковых поворота. При создании программы нам поможет одно простое правило, которое называется «Правило 360 градусов».
Правило 360 градусов
Обратите внимание, что при рисовании квадрата черепашка начинает и заканчивает свой путь в одной и той же точке и смотрит в одну и ту же сторону, т.е. ее начальное и конечное положения совпадают. Рисуя квадрат, она совершает полный оборот, т.е. поворачивается на 360 градусов. Разделив 360 на 4 (равных поворота), мы получим 90 — величину угла поворота. При рисовании треугольника черепашка должна сделать три одинаковых поворота и вернуться в начальное положение. Следовательно, каждый из углов поворота равен 360 : 3 = 120.
Можно легко научить черепашку рисовать правильный пятиугольник. Каждый раз черепашка поворачивается на угол, равный 72 градусам (360:5=72), а повторяет 5 раз. Шестиугольник — 360:6=60, повторяет 6 раз.
А теперь попробуйте нарисовать восьмиугольник и двенадцатиугольник самостоятельно.
Алгоритм для черепахи треугольник
Иногда в задании явно есть одинаковые операции, но применить цикл не удается. Рассмотрим такой рисунок из равносторонних треугольников:
С одной стороны, все треугольники одинаковые, с другой — они расположены так, что нельзя использовать один цикл для всех трех фигур.
Теперь представим себе, что у Черепахи уже есть команда треугольник, которая рисует треугольник и возвращает исполнителя в исходное положение, причем Черепаха должна стоять в углу треугольника и смотреть в ту сторону, в которую она пойдет.
Учтем, что в равносторонних треугольниках все внутренние углы по 60 градусов. Тогда решение может быть записано так:
ТриТреугольника
вправо ( 30 );
треугольник ;
вправо ( 120 ); назад ( 20 ); /* идем ко второму */
треугольник ;
вперед ( 20 ); влево ( 60 ); /* идем к третьему */
вперед ( 40 ); влево ( 60 );
назад ( 20 );
треугольник ;
Если ввести такую программу, то мы получим ошибку «Не понимаю, что такое треугольник». Это и понятно, поскольку такой встроенной команду у Черепахи нет и она не знает, что делать. Поэтому ей надо объяснить, что такое треугольник, написав расшифровку этой команды. Так как внутренние углы равностороннего треугольника равны 60 градусов, Черепаха должна поворачиваться на 180-60=120 градусов.
Треугольник
опусти_перо;
повтори ( 3 )
подними_перо;
Отдельно взятая программа ТриТреугольника работать не будет, однако если к ней добавить текст вспомогательного алгоритма треугольник, то исполнитель сможет ее выполнить.
Процедуры (вспомогательные алгоритмы, подпрограммы) – это новые команды, которые мы добавляем к СКИ исполнителя. Чтобы исполнитель знал, что делать по этой команде, после основной программы надо дать расшифровку процедуры через уже известные исполнителю команды.
Как правильно применять процедуры?
Практические задания
Составить программу с использованием процедуры для рисования:
 |
 |
Использован материал из книги «Алгоритмы и исполнители», автор Поляков К.
Алгоритм для черепахи треугольник
Изучаемые вопросы. Знакомство со средой КуМир. Система команд исполнителя Черепаха. Работа с пультом управления. Редактирование и оптимизация программ.
Используется для бесследного перемещения.
Используется для рисования.
Черепаха перемещается вперёд на Х пикселей
Черепаха перемещается назад на Х пикселей
Черепаха поворачивается направо (по часовой стрелке) на Х градусов
Черепаха поворачивается налево (против часовой стрелки) на Х градусов
Более подробное описание Черепахи вызовите командой верхнего меню,
Задание 1. Используя пульт управления, выполните программу:
• Какую фигуру нарисовала Черепаха?
• Как надо изменить программу, чтобы Черепаха нарисовала ту же самую фигуру, но в два раза больше?
• Как изменится картинка, если все команды «вперед» заменить на команды «назад»?
• Как изменится картинка, если все команды «вправо» заменить на команды «влево»?
Задание 2. Какой длины отрезок нарисует Черепаха при выполнении фрагмента программы:
Упростите программу, записав её минимальным количеством команд.
Задание 3. На сколько пикселей относительно исходного положения сдвинется Черепаха после выполнения программы:
Упростите программу, записав её минимальным количеством команд.
Задание 4. На какой угол вправо повернётся Черепаха после выполнения фрагмента программы:
Упростите эту программу.
Задание 5 . Упростите программу, записав её минимальным количеством команд.
Задание 6. Считая, что сторона одной клетки равна 20 пикселям, с помощью пульта управления нарисуйте ёлку.
Задание 7. С помощью пульта управления нарисуйте произвольный рисунок. Упростите программу.
Какой длины отрезок нарисует черепаха при выполнении фрагмента программы
Исполнитель: Черепаха 
Среда исполнителя. Черепаха живёт на квадратном поле со стороной 500 пикселей. Поле ограничено рвом с водой. Черепаха может перемещаться по полю, но не может его покинуть. Черепаха рисует кончиком хвоста, перемещаясь вперёд или назад на указанное количество пикселей. Поворот Черепахи происходит относительно кончика хвоста либо по часовой стрелке (команда вправо), либо против часовой стрелки (команда влево) на указанное количество градусов. При запуске исполнителя (команда верхнего меню в среде Кумир Миры → Черепаха) Черепаха находится в центре поля, хвост опущен, смотрит вниз.
| Команда | Комментарии |
| поднять хвост | Используется для бесследного перемещения. |
| опустить хвост | Используется для рисования. |
| вперед (Х) | Черепаха перемещается вперёд на Х пикселей |
| назад (Х) | Черепаха перемещается назад на Х пикселей |
| вправо (Х) | Черепаха поворачивается направо (по часовой стрелке) на Х градусов |
| влево (Х) | Черепаха поворачивается налево (против часовой стрелки) на Х градусов |
использовать Черепаха
алг
нач
опустить хвост
вперед(30)
вправо(125)
вперед(50)
вправо(110)
вперед(50)
вправо(70)
вперед(50)
вправо(110)
вперед(50)
кон
Результат в среде Кумир 
Рабочая тетрадь по Информатике 8 класс Босова
of your page —>
Задание 99. Исполнитель Черепаха действует на песчаной арене, имеющей форму квадрата со стороной 500 пикселей. В начальный её голова направлена к верхней стороне квадрата, хвост опущен. Черепаха может выполнять команды:
1) вперед (n) — Черепаха перемещается на n шагов в том направлении, куда развёрнута её голова; один шаг перемещения Черепахи соответствует одному пикселю;
2) вправо (m) — Черепаха изменяет направление движения на m градусов по часовой стрелке.
При опущенном хвосте Черепаха оставляет на арене след в виде линии. а) Определите, что получится после выполнения Черепахой следующего алгоритма (одна клетка = 5 пикселей):
вправо (270)
вперёд(40)
вправо (90)
вперёд (30)
вправо (120)
вперёд (50)
б) Допишите алгоритм для Черепахи таким образом, чтобы в результате его выполнения в центре арены появился ромб как на рисунке. (одна клетка = 5 пикселей)
поднять хвост
вперёд (30)
опустить хвост
вправо (120)
вперёд (25)
вправо (120)
вперёд (25)
вправо (60)
вперёд (25)
вправо (120)
вперёд (25)
Исполнитель "Черепаха" (ч.1)
В настоящее время существует две версии языка Python: более старая, но пока ещё более распространённая версия 2 и современная версия 3. Мы будем использовать версию 3 данного языка. Именно её необходимо установить дома, скачав данную версию с сайта www.python.org.
Запустить интерпретатор python можно из командной строки:
Будьте внимательны — команда python запустит интерпретатор версии 2, с которым мы работать не будем. В системе Windows можно использовать пункт меню «Python (command line)».
Интерактивный режим
Откройте командную строку и напишите команду python3.
Вы увидите примерно следующее приглашение командной строки:
Вводите команды и наслаждайтесь результатом. А что можно вводить? Несколько примеров:
Первая команда вычисляет сумму двух чисел, вторая команда вычисляет 2 в степени 100, третья команда выполняет операцию конкатенации для строк, а четвертая команда печатает строку ‘ABC’ , повторенную 10 раз.
Хотите закончить работу с питоном? Введите команду exit() (именно так, со скобочками, так как это — функция) или нажмите Ctrl+D.
Программируемый режим
В предыдущей главе мы использовали Python для простых разовых вычислений, используя интерактивный режим. Теперь создадим программу и выполним её целиком.
Здесь мы используем переменные — объекты, в которых можно сохранять различные (числовые, строковые и прочие) значения. В первой строке переменной a присваивается значение 179 , затем переменной b присваивается значение 971 , затем переменной c присваивается значение арифметического выражения, равного длине гипотенузы. После этого значение переменной c выводится на экран.
Упражнение №1
Откройте произвольный текстовый редактор, например, spyder или Geany . Скопируйте туда текст программы, написанной выше. Сохраните текст в файле с именем hypot.py .
Запустите терминал, перейдите в каталог, где лежит файл hypot.py и выполните эту программу:
Интерпретатор языка Python вместо интерактивного режима выполнит последовательность команд из файла.
При этом значения вычисленных выражений не выводятся на экран (в отличии от интерактивного режима), поэтому для того, чтобы вывести результат работы программы, то есть значение переменной c , нужна функция print() .
Базовый синтаксис языка Python 3
Типы данных
Итак, мы видим, что Python умеет работать как минимум с двумя видами данных — числами и строками. Числа записываются последовательностью цифр, также перед числом может стоять знак минус, а строки записываются в одинарных кавычках. 2 и ‘2’ — это разные объекты, первый объект — число, а второй — строка. Операция + для целых чисел и для строк работает по-разному: для чисел это сложение, а для строк — конкатенация.
Кроме целых чисел есть и другой класс чисел: действительные (вещественные числа), представляемые в виде десятичных дробей. Они записываются с использованием десятичной точки, например, 2.0 .
Определить тип объекта можно при помощи функции type :
Обратите внимание — type является функцией, аргументы функции указываются в скобках после ее имени.
Операции с числами
Вот список основных операций для чисел:
- A+B — сумма;
- A-B — разность;
- A*B — произведение;
- A/B — частное;
- A**B — возведение в степень.
Полезно помнить, что квадратный корень из числа x — это x**0.5 , а корень степени n — это x**(1/n) .
Есть также унарный вариант операции -, то есть операция с одним аргументом. Она возвращает число, противоположное данному. Например: -A .
В выражении может встречаться много операций подряд. Как в этом случае определяется порядок действий? Например, чему будет равно 1+2*3**1+1 ? В данном случае ответ будет 8, так как сначала выполняется возведение в степень, затем — умножение, затем — сложение.
Более общие правила определения приоритетов операций такие:
- Выполняются возведения в степень справа налево, то есть 3**3**3 это 3²⁷.
- Выполняются унарные минусы (отрицания).
- Выполняются умножения и деления слева направо. Операции умножения и деления имеют одинаковый приоритет.
- Выполняются сложения и вычитания слева направо. Операции сложения и вычитания имеют одинаковый приоритет.
Операции над строками
- A+B — конкатенация;
- A*n — повторение n раз, значение n должно быть целого типа.
Ветвление
Ветвление (или условная инструкция) в Python имеет следующий синтаксис:
Блок_инструкций_1 будет выполнен, если Условие истинно. Если Условие ложно, будет выполнен Блок_инструкций_2 .
В условной инструкции может отсутствовать слово else и последующий блок. Такая инструкция называется неполным ветвлением. Например, если дано число x и мы хотим заменить его на абсолютную величину x , то это можно сделать следующим образом:
В этом примере переменной x будет присвоено значение -x , но только в том случае, когда x<0 . А вот инструкция print(x) будет выполнена всегда, независимо от проверяемого условия.
Для выделения блока инструкций, относящихся к инструкции if или else в языке Python используются отступы. Все инструкции, которые относятся к одному блоку, должны иметь равную величину отступа, то есть одинаковое число пробелов в начале строки. Рекомендуется использовать отступ в 4 пробела.
Вложенные условные инструкции
Внутри условных инструкций можно использовать любые инструкции языка Python, в том числе и условную инструкцию. Вложенное ветвление — после одной развилки в ходе исполнения программы появляется другая развилка. При этом вложенные блоки имеют больший размер отступа (например, 8 пробелов).
Примере программы, которая по данным ненулевым числам x и y определяет, в какой из четвертей координатной плоскости находится точка (x,y):
В этом примере мы использовали комментарии – текст, который интерпретатор игнорирует. Комментариями в Pythonе является символ # и весь текст после этого символа до конца строки. Желательно писать код так, чтобы комментарии были излишними, однако допускается писать их там, где возникают "призраки" (утверждения или теоремы, которые использованы при написании кода, но не следуют из самого кода). Однако код выше является плохим примером документации: комментарии врут, поскольку автором не учтены точки на осях.
Операторы сравнения
Как правило, в качестве проверяемого условия используется результат вычисления одного из следующих операторов сравнения:
| Оператор | Значение |
|---|---|
| < | Меньше — условие верно, если первый операнд меньше второго. |
| > | Больше — условие верно, если первый операнд больше второго. |
| <= | Меньше или равно — условие верно, если первый операнд меньше или равен второму. |
| >= | Больше или равно — условие верно, если первый операнд больше или равен второму. |
| == | Равенство. Условие верно, если два операнда равны. |
Например, условие (x * x < 1000) означает «значение x * x меньше 1000», а условие (2 * x != y) означает «удвоенное значение переменной x не равно значению переменной y ».
Операторы сравнения в можно объединять в цепочки, например, a == b == c или 1 <= x <= 10 .
Тип данных bool
Операторы сравнения возвращают значения специального логического типа bool . Значения логического типа могут принимать одно из двух значений: True (истина) или False (ложь). Если преобразовать логическое True к типу int , то получится 1, а преобразование False даст 0. При обратном преобразовании число 0 преобразуется в False , а любое ненулевое число в True . При преобразовании str в bool пустая строка преобразовывается в False , а любая непустая строка в True .
Каскадные условные инструкции
Пример программы, определяющий четверть координатной плоскости, можно переписать используя «каскадную« последовательность операцией if. elif. else :
В такой конструкции условия if , . elif проверяются по очереди, выполняется блок, соответствующий первому из истинных условий. Если все проверяемые условия ложны, то выполняется блок else , если он присутствует. Обратите внимание, что таким образом мы чётче видим условия наступления случаев (нет "призраков"), а также отлавливаем ситуацию, когда точка не находится ни в одной из четвертей.
Цикл while
Цикл while («пока») позволяет выполнить одну и ту же последовательность действий, пока проверяемое условие истинно. Условие записывается до тела цикла и проверяется до выполнения тела цикла. Как правило, цикл while используется, когда невозможно определить точное значение количества проходов исполнения цикла.
Синтаксис цикла while в простейшем случае выглядит так:
При выполнении цикла while сначала проверяется условие. Если оно ложно, то выполнение цикла прекращается и управление передается на следующую инструкцию после тела цикла while . Если условие истинно, то выполняется инструкция, после чего условие проверяется снова и снова выполняется инструкция. Так продолжается до тех пор, пока условие будет истинно. Как только условие станет ложно, работа цикла завершится и управление передастся следующей инструкции после цикла.
Например, следующий фрагмент программы напечатает на экран всех целые числа, не превосходящие n:
Общая схема цикла while в данном случае для перебора всех подходящих значений такая:
Выводем все степени двойки, не превосходящие числа n:
Цикл for
Цикл for может быть использован как более краткая альтернатива циклу while .
Для последовательного перебора целых чисел из диапазона [0; n) можно использовать цикл for :
Этот код по выполняемым действиям полностью соответствуют циклу while :
Можно задавать начальные и конечные значения для переменной цикла, а также шаг:
Аналогичный цикл while
Черепаха
Стандартная библиотека Python содержит модуль turtle , предназначенный для обучения программированию. Этот модуль содержит набор функций, позволяющих управлять черепахой. Черепаха умеет выполнять небольшой набор команд, а именно:
| Команда | Значение |
|---|---|
| forward(X) | Пройти вперёд X пикселей |
| backward(X) | Пройти назад X пикселей |
| left(X) | Повернуться налево на X градусов |
| right(X) | Повернуться направо на X градусов |
| penup() | Не оставлять след при движении |
| pendown() | Оставлять след при движении |
| shape(X) | Изменить значок черепахи (“arrow”, “turtle”, “circle”, “square”, “triangle”, “classic”) |
| stamp() | Нарисовать копию черепахи в текущем месте |
| color() | Установить цвет |
| begin_fill() | Необходимо вызвать перед рисованием фигуры, которую надо закрасить |
| end_fill() | Вызвать после окончания рисования фигуры |
| width() | Установить толщину линии |
| goto(x, y) | Переместить черепашку в точку (x, y) |
Например, следующая программа рисует букву S :
Упражнение №2: буква S
Сохраните и выполните предыдущую программу. Убедитесь в том, что черепаха работает.
Упражнение №3: квадрат
Нарисуйте квадрат. Пример:
Упражнение №4: окружность
Нарисуйте окружность. Воспользуйтесь тем фактом, что правильный многоугольник с большим числом сторон будет выглядеть как окружность. Пример:
Упражнение №5: больше квадратов
Нарисуйте 10 вложенных квадратов.
Упражнение №6: паук
Нарисуйте паука с n лапами. Пример n = 12:
Упражнение №7: спираль
Нарисуйте спираль. См. теорию. Пример:
Упражнение №8: квадратная «спираль»
Нарисуйте «квадратную» спираль. Пример:
Написание функций
Как было сказано раньше, функции — это своего рода готовые кирпичики, из которых строится программа. До этого момента мы использовали стандартные функции ( print , input , функции модуля turtle ), теперь настало время написать функцию:
Это простейший пример функции, которая принимает в качестве параметра имя, а затем выводит на экран сообщение Hello, <имя> . Как видно из примера, функции в языке Python описываются при помощи ключевого слова def :
Так же, как и в случае циклов и условных операторов, тело функции выделяется при помощи отступов.
Вызов функции осуществляется по имени с указанием параметров:
Внутри функции можно использовать те же синтаксические конструкции, что и вне её — циклы, ветвления, можно даже описывать новые функции. Естественно, внутри функции можно работать и с переменными.
Написанная ранее функция имеет особенность — она просто просто выводит текст на экран и не возвращает никакого результата. Многие функции, напротив, занимаются вычислением какого-либо значения, а затем возвращают его тому, кто эту функцию вызвал. В качестве примера можно рассмотреть функцию для сложения двух чисел:
Для возврата значения из функции используется оператор return : в качестве параметра указывается значение, которое требуется вернуть.
Упражнение №9: правильные многоугольники
Нарисуйте 10 вложенных правильных многоугольников. Используйте функцию, рисующую правильный n-угольник. Формулы для нахождения радиуса описанной окружности. Пример:
Упражнение №10: «цветок»
Нарисуйте «цветок» из окружностей. Используйте функцию, рисующую окружность. Пример:
Упражнение №11: «бабочка»
Нарисуйте «бабочку» из окружностей. Используйте функцию, рисующую окружность. Пример:
Упражнение №12: пружина
Нарисуйте пружину. Используйте функцию, рисующую дугу. Пример:
Упражнение №13: смайлик
Нарисуйте смайлик с помощью написанных функций рисования круга и дуги. Пример:
Упражнение №14: звезды
Нарисуйте две звезды: одну с 5 вершинами, другую — с 11. Используйте функцию, рисующую звезду с n вершинами. Пример:
Красивый код на Python
Важная мысль создателя языка Python, Гвидо ван Россума : код читается намного больше раз, чем пишется.
Поэтому существуют рекомендации о стиле кодирования PEP8. Они направлены на то, чтобы улучшить читаемость и сделать его согласованным между большим числом проектов. В идеале, весь код будет написан в едином стиле, и любой сможет легко его прочесть.