Kapitola 2: Programování Karel

Nejjednodušší styl programu Karel používá text k určení posloupnosti vestavěných příkazů, které by měly být provedeny při programu run . Zvažte jednoduchý program Karla níže. Text vlevo je program. Stav Karlova světa je zobrazen vpravo:

Stisknutím tlačítka "Spustit" spustíte program. Programy jsou obvykle napsány ve speciální aplikaci nazvané Integrované vývojové prostředí (IDE) a většina programů Karla je napsána v IDE nazvaném Eclipse. Stejně jako IDE má i tato čtečka možnost provádět programy, aby vám pomohlavidětjak věci fungují, jak se naučíte.

Program se skládá z několika částí. První část obsahuje následující řádky:

/*
 * Soubor: PrvníKarel.java
 * ----------------------
 * Program PrvníKarel definuje metodu " run " se třem
 * i příkazy. Tyto příkazy způsobí, že Karel na move
 * vpřed o jeden blok, zvedne kuzel a pak move dopřed
 * u do dalšího rohu.
 */

Tyto řádky jsou příkladem a komentář , což je jednoduše text, který má vysvětlit fungování programu lidským čtenářům. Komentáře v Karlu i v Javě začínají znaky /* a končí znaky */ . Zde začíná komentář na prvním řádku a končí několik řádků později. Hvězdy na jednotlivých řádcích, které tvoří text komentáře, se nevyžadují, ale lidským čtenářům usnadňují vidět rozsah komentáře. V jednoduchém programu se rozsáhlé komentáře mohou zdát hloupé, protože účinek programu je zřejmý, ale jsou nesmírně důležité jako prostředek pro dokumentování návrhu větších, složitějších programů. Druhou částí programu je řádek:

import stanford.karel.*;

Tento řádek vyžaduje zahrnutí všech definic z stanford.karel knihovna. Tato knihovna obsahuje základní definice nezbytné pro psaní Karlových programů, jako jsou definice standardních operací move() a pickBeeper() . Protože vždy potřebujete přístup k těmto operacím, každý program Karel, který píšete, bude obsahovat tento importní příkaz před zápisem aktuálního programu.

Poslední část programu Karel se skládá z následující definice programu:

public class PrvníKarel extends Karel {
   public void run() {
      move();
      pickBeeper();
      move();
   }
}

Pro pochopení této definice je užitečné se na její strukturu podívat opatrněji. Definici programu PrvníKarel tvoří řádek začínající na public class a zahrnuje vše mezi složenou závorkou na konci tohoto řádku a odpovídající uzavírací závorkou na posledním řádku programu. Jediný řádek, který zavádí novou třídu, se nazývá záhlaví definice; kód mezi závorkami se nazývá tělo .

V programování je často velmi užitečné uvažovat o určité definici a jejím těle jako oddělitelných myšlenkách. V tomto příkladu má definice PrvníKarel následující podobu, kde celé tělo definice může být momentálně vyřazeno z vaší mysli:

public class PrvníKarel extends Karel {
definici programu
}

Řádek záhlaví nahoře vám poví o programu PrvníKarel dost, a to ještě předtím, než jste se podívali na to, co tělo obsahuje. Fráze public class začíná definovat program. Fráze extends Karel označuje to PrvníKarel je program Karla.

Nyní se podívejme na tělo programu PrvníKarel. Tento orgán se skládá z těchto řádků:

   public void run() {
      move();
      pickBeeper();
      move();
   }

Tyto řádky představují definici nového metoda , který specifikuje posloupnost kroků nezbytných k reakci na příkaz. Stejně jako v případě samotného programu PrvníKarel se definice metody skládá ze dvou částí, které lze brát v úvahu samostatně: První řádek představuje záhlaví metody a kód mezi složenými závorkami je tělo metody. Pokud toto tělo prozatím ignorujete, definice metody vypadá takto:

public void run() {
definici metody
}

První dvě slova v záhlaví metody, public a void , jsou součástí syntaktické struktury jazyka Java a v tomto okamžiku byste je měli ignorovat. Další slovo v řádku záhlaví určuje název nové metody, která je v tomto případě metoda run . Definování metody znamená, že Karel nyní může odpovědět na nový příkaz s tímto názvem. run zvláštní roli v programu Karel. Když spustíte program Karel, vytvoří novou instanci Karel, přidá, že Karel do světa, který zadáte, a pak vydá příkaz run . Účinek provádění je definován tělem metody run , což je posloupnost příkazů, které robot provede v pořadí. Například tělo metody run pro program PrvníKarel je:

   move();
   pickBeeper();
   move();

Pokud tedy počáteční stav světa odpovídá příkladu uvedenému v Kapitole 1, Karel nejprve move s dopředu do rohu obsahujícího kuzel , zvedne kuzel a nakonec move s dopředu do rohu těsně před zdí, jak je ukázáno na obrázku. následující schéma před a po:

Před:

Po:

Řešení zajímavějšího problému

Výše uvedený program PrvníKarel zatím příliš nečiní. Zkusme to trochu zajímavější. Předpokládejme, že cílem není pouze přimět Karla, aby vyzvedl kuzel ale move kuzel ze své počáteční pozice na 2. sloupci a 1. řádku do středu římsy. Dalším úkolem je tedy definování nového programu Karel, který splní úkol znázorněný v tomto diagramu:

Před:

Po:

První tři příkazy v novém programu - ty, které move kuzel , kuzel a pak move až po římsu - jsou stejné jako dříve:

   move();
   pickBeeper();
   move();

Odtud je dalším krokem odbočení doleva, aby se šplhalo po římse. Tato operace je snadná, protože Karel má odbočitVlevo příkaz ve svém standardním repertoáru. Provedení příkazu odbočitVlevo na konci předchozího pořadí příkazů opustí Karla směrem k severu na rohu 1. řádku a 3. sloupce. Pokud Karel provede příkaz move , bude move sever, aby dosáhl následující pozice:

Další věc, kterou musíte udělat, je dostat Karla, aby se otočil doprava, aby byl opět obrácen směrem na východ. Zatímco tato operace je koncepčně stejně jednoduchá, jako když se Karel otočí doleva, je zde malý problém: Karelův jazyk obsahuje a turnLeft příkaz, ale ne turnRight příkaz. Je to, jako byste si koupili ekonomický model a zjistili jste, že chybí některé důležité funkce.

V tomto okamžiku máte svou první příležitost začít myslet jako programátor. Máte jednu sadu příkazů, ale ne přesně sadu, kterou potřebujete. Co můžeš udělat? Dokážete dosáhnout účinku příkazu odbočitVpravo pouze pomocí schopností, které máte? Odpověď je samozřejmě ano. Otáčením doleva můžete třikrát otočit doleva. Po třech zatáčkách vlevo bude Karel v požadovaném směru. Odtud vše, co musíte udělat, je naprogramovat Karla na move do středu římsy, upustit kuzel a pak move dopředu do konečné pozice. Zde je kompletní implementace KrokNahoru program, který splní celý úkol:

Další kapitola