Ключевые слова:

• исполнитель Чертёжник
• абсолютное смещение
• относительное смещение
• вспомогательный алгоритм
• основной алгоритм
• цикл n раз

Знакомимся с Чертёжником

Исполнитель Чертёжник предназначен для построения рисунков на координатной плоскости.

При задании точек этой координатной плоскости, в отличие от того, как это принято в математике, координаты хну разделяются запятой. Например, координаты выделенной на рис. 63 точки будут записаны так: (1, 1).

Рис. 63

Чертёжник имеет перо, которое можно поднимать, опускать и перемещать. При перемещении опущенного пера за ним остаётся след - отрезок от предыдущего положения пера до нового. При перемещении поднятого пера никакого следа на плоскости не остаётся. В начальном положении перо Чертёжника всегда поднято и находится в точке (0, 0).

По команде поднять перо Чертёжник поднимает перо. Если перо уже было поднято, Чертёжник игнорирует эту команду: он не меняет положение пера и не сообщает об отказе. Иначе говоря, каким бы ни было положение пера до команды поднять перо , после этой команды оно будет поднятым.

Точно так же, независимо от первоначального положения, после выполнения команды опустить перо оно оказывается опущенным, т. е. готовым к рисованию.

Рисунки Чертёжник выполняет с помощью команд сместиться в точку и сдвинуться на вектор .

По команде сместиться в точку (а, b) Чертёжник сдвигается в точку с координатами (а, b). На рисунке 64 показаны результаты выполнения команды сместиться в точку (2, 3) при различных положениях пера до этой команды. Видно, что, независимо от предыдущего положения, перо оказывается в точке (2, 3), но длина и направление отрезка, который при этом чертится, могут быть различны. Команду сместиться в точку называют командой абсолютного смещения .

Рис. 64

Назовите координаты точек, в которых находился Чертёжник до выполнения команды сместиться в точку (2, 3) (см. рис. 64).

В каком случае в результате выполнения команды сместиться в точку (2, 3) из некотрого показанного на рис. 64 начального положения не будет прочерчен ни один отрезок?

Пусть перо Чертёжника находится в точке (x, у). По команде сместиться на вектор (а, b) Чертёжник отсчитывает а единиц вправо вдоль горизонтальной оси (оси абсцисс), b единиц вверх вдоль вертикальной оси (оси ординат) и сдвигает перо в точку с координатами (х + а; у + b). Таким образом, координаты, указанные в команде, отсчитываются не от начала координат, а относительно текущего положения пера Чертежника. Поэтому команду сместиться на вектор называют командой относительного смещения .

Рис. 65

На рисунке 65 показаны результаты выполнения команды сместиться на вектор (2, 3) при различных положениях пера до этой команды. Из рисунка видно, что положение пера после этой команды зависит от его предыдущего положения, зато в результате получаются отрезки, длина и направление которых одинаковы.

В математике направленные отрезки называются векторами , отсюда и происходит название команды.

Назовите координаты точек, в которых находилось перо Чертёжника до выполнения команды сместиться на вектор (2, 3) и куда оно переместилось после выполнения этой команды.

Как будет выполняться команда сместиться на вектор (а, b) , если:

Чертежник предназначен для построения рисунков на координатной плоскости.

При задании точек этой координатной плоскости, в отличие от того, как это принято в математике, координаты х и у разделяются запятой.

Например, координаты выделенной на рис. 3.1 точки будут записаны так: (1, 1).

Чертежник имеет перо, которое можно поднимать, опускать и перемещать. При перемещении опущенного пера за ним остается след - отрезок от предыдущего положения пера до нового. При перемещении поднятого пера никакого следа на плоскости не остается. В начальном положении перо Чертежника всегда поднято и находится в точке (0, 0).

По команде подними перо Чертежник поднимает перо. Если перо уже было поднято, Чертежник игнорирует эту команду: он не меняет положение пера и не сообщает об отказе. Иначе говоря, каким бы ни было положение пера до команды подними перо, после этой команды оно будет поднятым.

Точно так же, независимо от первоначального положения, после выполнения команды опусти перо оно оказывается опущенным, то есть готовым к рисованию.

Рисунки Чертежник выполняет с помощью команд переведи в точку и сдвинь на вектор.

По команде переведи в точку (а, b) Чертежник сдвигается в точку с координатами (а, &). На рис. 3.2 показаны результаты выполнения команды переведи в точку (2, 3) при различных положениях пера до этой команды. Видно, что независимо от предыдущего положения перо оказывается в точке (2, 3), но длина и направление отрезка, который при этом чертится, могут быть различны. Команду переведи в точку называют командой абсолютного смещения.

переведи в точку (1, 1)
опусти перо
переведи в точку (1, 3)
переведи в точку (5, 3)
переведи в точку (5, 1)
переведи в точку (1, 1)

Этот алгоритм не будет решать поставленную задачу, если изменить координаты начальной точки (рис. 3.6). Изменение координат одной из вершин повлечет за собой пересчет координат всех вершин прямоугольника. Причем это придется делать самому разработчику алгоритма.

Воспользуемся для рисования заданного прямоугольника командой относительного смещения.

Пусть (х, у) - координаты вершины А прямоугольника ABCD (рис. 3.7).

Тогда координаты вершины В можно записать как (х, у 4- 2), вершины С - как (х + 4, у 4- 2), вершины D - как (х + 4, у) (рис. 3.8).

Чтобы изобразить отрезок АВ, воспользуемся командой сдвинь на вектор (0, 2).

В результате Чертежник сдвинет перо из точки с координатами (х, у) в точку с координатами (х + 0, у + 2).

По команде сдвинь на вектор (4, 0) перо окажется в точке (х + 4, у + 2). Чтобы из этой точки перейти в точку (х + 4, у + 0), следует выполнить команду сдвинь на вектор (0, -2). По команде сдвинь на вектор (-4, 0) перо Чертежника прочертит отрезок к точке А:

Если в качестве вершины А зафиксировать точку с координатами (1, 1), то программа будет выглядеть так:

переведи в точку(1, 1)
опусти перо
сдвинь на вектор (0, 2)
сдвинь на вектор (4, 0)
сдвинь на вектор (0, -2)
сдвинь на вектор (-4, 0)

Для того чтобы нарисовать прямоугольник в другом месте координатной плоскости, например в точке с координатами (5, 5), достаточно изменить в этой программе только первую строку:

переведи в точку (5, 5)

С помощью команды абсолютного смещения рисунок «привязывается» к строго определенным точкам координатной плоскости. Она используется чаще всего для установки начального положения пера Чертежника.

Команды относительного смещения применяются для создания рисунков, у которых точное место не важно или которые нужно воспроизводить в разных местах.

Чертежник учится, или Использование вспомогательных алгоритмов

Чертежник может рисовать любые фигуры из отрезков, например цифры почтового индекса. Как известно, каждая такая цифра вписана в прямоугольник (рис. 3.9).

Условимся при рисовании каждой цифры за начальную точку брать левую нижнюю точку соответствующего прямоугольника.

Алгоритм, решающий некоторую подзадачу основной задачи, называется вспомогательным алгоритмом. Вспомогательный алгоритм оформляется в виде процедуры. Приказ на выполнение вспомогательного алгоритма называется вызовом процедуры и записывается в основном алгоритме.

При составлении алгоритмов довольно часто встречаются случаи, когда некоторую последовательность команд нужно выполнять несколько раз подряд. Для упрощения записи алгоритма в таких случаях можно использовать специальную конструкцию повторения - ПОВТОРИТЬ n РАЗ.

Вопросы и задания

1. Охарактеризуйте исполнителя Чертежник.

2. Составьте для Чертежника алгоритм рисования равнобедренного треугольника, если известны координаты концов отрезка, являющегося его высотой: (4, 1) и (4, 6), а также координаты (2, 1) одной из его вершин.

3. Составьте для Чертежника алгоритм рисования прямоугольника со сторонами, параллельными осям координат, если известны координаты его двух вершин: (2, 1) и (7, 5).

4. Составьте для Чертежника алгоритм рисования ромба, центр которого совмещен с центром экрана, диагонали лежат на координатных осях, а их длины определяются числами 8 и 4.

5. Составьте алгоритм управления Чертежником, в результате выполнения которого в произвольном месте координатной плоскости будет нарисован квадрат, длина стороны которого равна 2 единицам.

6. Составьте алгоритм управления Чертежником, в результате выполнения которого в произвольном месте координатной плоскости будет нарисован прямоугольник, длины сторон которого равны 3 и 4 единицам.

7. Составьте алгоритм управления Чертежником, в результате выполнения которого в произвольном месте координатной плоскости будет нарисован произвольный параллелограмм.

8. Составьте алгоритм рисования изображенных ниже фигур так, чтобы в процессе рисования перо не отрывалось от бумаги и ни одна линия не проводилась дважды.

9. Оформите в виде процедур алгоритмы рисования букв М, И, Р. Составьте алгоритмы рисования слов МИР, РИМ, МИМ.

10. Разработайте вспомогательный алгоритм рисования домика. На его основе составьте основной алгоритм рисования улицы из пяти домиков.

11. Составьте алгоритмы управления Чертежником, после исполнения которых будут получены следующие рисунки:

12. Составьте алгоритмы управления Чертежником, после исполнения которых будут получены следующие рисунки:

13. Придумайте свои задачи для Чертежника.

Босова Л. Л., Информатика и ИКТ: учебник для 7 класса Л. Л. Босова. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 229 с. : ил.

Исполнитель Чертежник

Основные команды

• Покажись

• Скройся

• Подними_перо

• Опусти_перо

• В точку (x,y)

• Вектор (a,b)

Очистить

• Очистить

• Цвет (номер цвета)

Задание 1.

• Изобразите треугольник, положение вершин которого на координатной плоскости определяется парами чисел (1,1), (3,5), (5,2).

Начало

Начало

• Переведи в точку (1,1)

• Опусти перо

• Переведи в точку (3,5)

• Переведи в точку (5,2)

• Переведи в точку (1,1)

Конец

Задание 2

• Составьте алгоритм управления Чертежником, чтобы с его помощью в произвольном месте координатной плоскости можно было нарисовать прямоугольник со сторонами, параллельными координатным осям, длины которых равны 2 и 4 единицам.

Начало

Начало

• Переведи в точку (1,1)

• Опусти перо

• Переведи в точку (1,3)

• Переведи в точку (5,3)

• Переведи в точку (5,1)

• Переведи в точку (1,1)

Конец

• Пусть (x,y) – координаты вершины 1.

• Тогда координаты вершины 2 можно записать как (x, y+2);

вершины 3 - (x+4, y+2);

вершины 4 - (x+4, y)

Начало

Начало

• Переведи в точку (1,1)

• Опусти перо

• Сдвинь на вектор (0, 2)

• Сдвинь на вектор (4, 0)

• Сдвинь на вектор (0, -2)

• Сдвинь на вектор (-4, 0)

Конец

Задание 3.

• Составьте алгоритмы для написания цифр почтового индекса:

Задание 4

Составить алгоритм рисования почтового индекса города Красноярска – 660000.

Вспомогательный алгоритм

ПРОЦ цифра_0

НАЧАЛО

опусти перо

сдвинь на вектор (0,2)

сдвинь на вектор (1,0)

сдвинь на вектор (0,-2)

сдвинь на вектор (-1,0)

подними перо

сдвинь на вектор (2,0)

КОНЕЦ

Вспомогательный алгоритм

ПРОЦ цифра_6

НАЧАЛО

опусти перо

сдвинь на вектор (-1, -1)

сдвинь на вектор (1,0)

сдвинь на вектор (0,-1)

сдвинь на вектор (-1,0)

сдвинь на вектор (0, 1)

подними перо

сдвинь на вектор (2, -1)

КОНЕЦ

Основной алгоритм

НАЧАЛО

Переведи в точку (1,1)

Цифра_6

Цифра_6

Цифра_0

Цифра_0

Цифра_0

Цифра_0

КОНЕЦ

НАЧАЛО

Переведи в точку (1, 2)

Опусти перо

ПОВТОРИТЬ 5 РАЗ

сдвинь на вектор (1, 2)

сдвинь на вектор (1, -2)

сдвинь на вектор (-1, -2)

сдвинь на вектор (-1, 2)

подними перо

сдвинь на вектор (3, 0)

КОНЕЦ

Исполнитель Чертежник предназначен для построения рисунков на координатной плоскости. Чертежник имеет перо, которое можно подымать, опускать и перемещать.

При перемещении опущенного пера за ним остается след – отрезок от предыдущего положения до нового. При перемещении поднятого пера никакого следа не остается. В начальном положении перо Чертежника всегда поднято и находится в точке (0, 0).

Система команд исполнителя «Чертежник» включает 6 команд:

1. опустить перо
2. поднять перо
3. сместиться в точку (X, Y)
4. сместиться на вектор (dX, dY)
5. установить цвет (цвет)
6. надпись (ширина, текст)

Команда «опустить перо» переводит чертежника в режим перемещения с рисованием.

Команда «поднять перо» переводит чертежника в режим перемещения без рисования. Если перо уже было поднято, то команда просто игнорируется.

Команда «сместиться в точку (x, y)» перемещает перо в точку с координатами (x, y). Не зависимо от предыдущего положения Чертежник окажется в точке с координатами (x, y). Эту команду называют командой абсолютного смещения.

Команда «сместиться на вектор (dX, dY)» перемещает перо на dX вправо и dY вверх. Если текущие координаты были (x, y), то новое положение будет (x+dX, y+dY). Т.е. координаты отсчитываются не от начала координат, а относительно текущего положение пера. Эту команду называют командой относительного смещения.

Команда «установить цвет (цвет)» устанавливает цвет пера. Допустимые цвета: «черный», «белый», «красный», «оранжевый», «желтый», «зеленый», «голубой», «синий», «фиолетовый».

Команда «надпись (ширина, текст)» выводит на чертеж текст, начиная от текущей позиции пера. В конце выполнения команды перо находится на правой нижней границе текста (включая отступ после последнего символа). Ширина знакоместа измеряется в условных единицах чертежника. Это ширина буквы вместе с отступом после нее.

При использовании исполнителя Чертежник программа должна начинаться со строчки «использовать Чертежник».

Задача: Составим алгоритм рисования квадрата. После рисования вернем Чертежника в исходную позицию.

Для перемещения можно использовать две команды - «сместиться в точку» и «сместиться на вектор». Запишем, для примера, два алгоритма - в одном будем использовать только первую команду, в другом только вторую.

Прежде чем Чертежник начнет рисовать (опустит перо) нужно сместится к место рисования. После рисования нужно снова поднять перо и перейти в начало координат (так требуется по условию).

Рисовать будем с нижней левой точки по часовой стрелке.

Обычно в программах используют эти две команды одновременно, все зависит от условий задачи и предпочтения составителя алгоритма. Например, можно записать алгоритма так:

использовать Чертежник
алг квадрат3
нач
. сместиться в точку (2,1)
. опустить перо
. сместиться на вектор (0,3)
. сместиться на вектор (3,0)
. сместиться на вектор (0,-3)
. сместиться на вектор (-3,0)
. поднять перо
. сместиться в точку (0,0)
кон

Обратите внимание - исполнитель выполняет действия последовательно, одно за другим в том порядке в котором они следуют. Такой алгоритм называется линейным.