- 2018/11/2 10:05:58
- 类型:原创
- 来源:电脑报
- 报纸编辑:电脑报
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分解
各国在中小学引入编程教育,更多的是让孩子们从以计算机的方式来考虑问题,培养逻辑思维能力和编程思维,并非是要把所有人都培养成程序员。编程思维是一个非常重要的概念,含义是将以大的问题分解问小的问题,然后逐步解决每个小问题,最后解决整个问题。
那么我们就把这个任务分解为以下步骤:用一个变量了保存用户的积分,生成目标数,在猜数游戏中目标应该是随机的,同时保存在变量中;提示用户猜测数字,获取用户输入,并保存在变量中,判断用户输入,给出适当的反馈;如果用户猜对了,加5分,询问是否继续;如果用户选择继续,重复1-5步;否则游戏结束,下面我们按照这个思路来实现这个程序。
积分变量
首先我们要新建一个变量(图1),保存分数,并且初始化为0分。新建score变量,变量值设置为9。从现在开始我们就要感受到python的简洁之美了,在scratch我们新建积分变量并设定为0,需要好几步操作,而在python中只需要一句命令就好了:score = 0。
这也是高级语言的特点,Python作为高级语言,代码量可以说是Java的十分之一,c语言的百分之一;当然对于初学者来说还是是诚然比较容易理解,声明积分变量之后,我们就要生成要猜测的目标数字了。
目标数字是个随机数,是一定范围之内的随机数,所以我们先来看Scratch和Python都是怎么生成随机数的:Scratch随机数积木块。这次Python就需要费点脑筋了,Python有许多别人写好的完成特定功能的代码,成为代码库,生成随机数的代码库叫做random,换句话说我们要用生成随机数的功能,就需要引入random库,然后库中有函数,调用对应的函数就可以完成相应的功能。
我们要用到的是randomint()函数,比如生成1-10的随机整数就是randomint(1, 10)。背景交代完毕,下面我们就上手来实现生成随机数:target变量(图2),然后把target的值设定为1到10之间的随机数。接下来,我们看Python是如何实现的(图3):
现在,积分变量也有了,也生成要猜测的数字了,接下来就要提示用户猜数字了,用户不输入数字也就没得玩了,不过似乎可以写一个猜数的机器人,用随机数来猜测,这又是另外一个程序了。
获取用户输入
我们还是以Scratch为例进行讲解,在Scratch获取用户输入要用到侦测代码分类中共的两个代码块:得到用户的输入和获取用户输入(图4)。当然我们需要新建一个变量,并把用户的代码块放到这个变量里。
而Python中则要用到input()函数,但是有一点要注意的是,input()函数读入的数据的类型是字符串类型,需要转换成整数,而将字符串转换为整数要用到int()函数,当然一个严格程序这里还需要对输入进行验证的,这个等你熟悉了Python之后可以自行完成。
在这里我们就要用到分支结构了,所谓分支结构简单的来说就是满足某个条件的时候做某个事情,比如你高考分数大于700分,只要你运气不是特别被差,基本就能去北大清华了;而如果天气预报说明天下雨的话,十有八九你是会选择带伞出门的,毕竟有的人喜欢淋雨。
这里我们就要进行判断,如果用户输入的大于目标数,就提示大了,否则提示小了,这里要用到控制模块中的分支模块(图5)。
同时还会用到数字和逻辑运算分类中的比大小(图6),这里涉及了逻辑运算和分支结构两个知识点,大家还记得吗?
猜数程序结构
用户第一次输入的时候,会判断用户输入的数,也就是猜的数跟目标数字孰大孰小,如果大了就会提示“大了”,如果相等就恭喜,如果小了,就提示“你猜的数太小了”,问题是实际猜测中很难一次就猜中的,所以我们需要反复不停的猜测,如果猜错了就要重新获取用户的输,一直到猜对(图7)。
再往下就要用到循环了,循环猜测的过程,我们先不讲,回过头来讲python如何实现这一步。首先Python的语法呢,比较有意思,没有万恶的大括号,但是有固定的缩写,虽然tab党和空格党有一场世纪之战,但是作为空格的拥泵,大家跟我一样用空格就好了。Python中if语句的格式是(图8):
注意到了吗,expr和else后面的语句是有四个空格的,同时冒号是必不可少的,expr代表的是逻辑表达式,关于逻辑表达式呢,随便找一本关于编程的书都能够讲个七八页,简单的说就是大小相等的判断,这就是判断猜的数和目标数的大小(图9)。
猜数字
这个时候已经可以猜数了,但是只有一次机会,一次之后即便你读取了用户猜的数字,你也没有反馈的机会,这样的游戏肯定是不完整的,怎么办呢?日常生活中,我们会说把课文抄10遍,我们就知道需要重复执行抄课文10次,那么在Scratch是有循环的结构的。
当然如果你想限制猜测的次数可以用这个,如果在规定的次数内没有猜到,就扣分,这也很可以,然而这里我们想做的是让用户不停的猜测直到猜对为止。
比如隔壁村的王二狗跟俺们村的李翠花约定,在湖边见面不见不散,那么王二狗只能一个人孤零零的在湖边等着,直到俺们村的李翠花到了湖边,也就是说只有满足了某个条件,才会执行。在这里就是重复执行,直到猜对了或者说在没有猜对的情况下,会让玩家一直猜猜猜。
接下来我们继续完善我们的程序,看看(图10)的程序,我们做了改动,用户第一次猜测之后,就会判断guess_number与target是否相等,如果不相等,就会进入里面的判断,判断结束后引导用户再猜,直到猜对为止。
然后我们来看Python要怎么做:这里用到了while循环,只要条件成立,就一直做,(图11)是代码。这里就要再次询问读者,基本的功能已经完成了,后面可以完善成为完整的猜数游戏呢。你会考虑如何改动呢?在实际中来试试吧。
Scratch之父解读儿童编程50年
米切尔·雷斯尼克教授因为创造了Scratch编程语言和Scratch社区,常常被认为大家称为“少儿编程之父”。米切尔·雷斯尼克教授和他的老师西蒙·派珀特一样,都是真正研究学习、创新的教育专家,自20世纪60年代末,他们一直致力于帮助儿童更具创造性地表达自己、实现想法。
来自一只海龟的启发
研发Scratch的灵感可以追溯到1968年。这一年,西蒙·派珀特开发出名为Logo的编程语言,这也是全球第一款针对儿童教学使用的编程语言。
与当时其他的计算机语言不同,Logo最主要的功能是绘图。进入Logo界面,光标将被一只闪烁的小海龟取代。输入“向前25”、“向左11”这样易于儿童理解的语言和指令后,小海龟将在画面上走动,画出特定的几何图形。
Logo编程语言的指令示意图
整个20世纪80年代,全球成千上万的学生都在学习Logo语言。不过,学习热情消散得也很快。一方面,编写Logo程序的过程充满了不够直观的语法和标点,使用门槛依然不低;另一方面,学生对使用Logo完成的任务并不感兴趣,学习Logo变成一门技术活,而无关乎创造。这样的结果自然背离了西蒙·派珀特推出Logo语言的本意,即让儿童有机会利用科技去构建知识、解决问题、创造性地表达自己。
数字版乐高积木
1983年,米切尔·雷斯尼克来到麻省理工学院,与西蒙·派珀特尝试基于乐高积木研发项目。他们将乐高积木与Logo语言结合,当乐高模型与电脑连接后,儿童就能够通过Logo程序控制乐高积木。这款硬件与软件的组合后来被称为“乐高/Logo”,在1988年由乐高公司作为产品推出。
孩子们试用乐高/Logo的过程让米切尔·雷斯尼克意识到,专门供儿童使用的编程软件几乎没有。“专业性软件如Java、C++超出了儿童的驾驭能力,一些可以编程的APP又只能输出特定的游戏程序。”米切尔·雷斯尼克回忆。
三角原则与4“P”
在可视化编程功能之外,Scratch最与众不同的地方或许在于它背后的设计理念。西蒙·派珀特总会强调“低地板”和“高天花板”的原则。“低地板”是指技术手段能给新手提供简单易上手的起点,“高天花板”是说学习体验能够包含由易到难的循序渐进过程。例如,Logo语言就让儿童可以从绘制极简的三角形开始,最终画出复杂的几何图像。
“低地板+高天花板+宽墙壁”的三角设计理念反映在Scratch平台上目前超过3700万个编程作品里。另外还有4个以字母“P”开头的关键词像基石一样支撑着Scratch的开发设计。米切尔·雷斯尼克用一句话来解释:“在具体的项目(Project)中,孩子做着自己充满热情(Passion)的事,并与同伴(Peer)交流共进,整个过程都伴随着游戏(Play)精神。”
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