Исполнитель Робот. Решение задач

Разделы: Информатика

Цели урока:

Расширить представления учащихся об исполнителях алгоритмов;
закрепить представление об алгоритме как модели деятельности исполнителя.
сформировать умение записи, исполнения и отладки алгоритмов с использованием команд робота в среде “Кумир”

Обеспечение урока:

система Кумир;
мультимедийный проектор;
карточки-задания;
компьютеры.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка усвоения изученного материала.

Блиц-опрос учащихся на знание основных характеристик исполнителя чертежник: круг решаемых задач, среда исполнителя, система команд исполнителя, система отказов исполнителя, режимы работы исполнителя.
Обсуждение № 17 из д/з
Визуальная проверка № 18-19 из д/з.

3. Объяснение нового материала.

Исполнитель Робот действует на прямоугольном клетчатом поле. Между некоторыми клетками поля могут быть расположены стены. Некоторые клетки могут быть закрашены.

Робот занимает ровно одну клетку поля. По командам вверх, вниз, влево и вправо Робот перемещается в соседнюю клетку в указанном направлении. Если на пути оказывается стена, то происходит отказ – выдается сообщение о невозможности выполнить очередную команду.

По команде закрасить Робот закрашивает клетку в которой стоит. Если клетка уже была закрашена, то она закрасится повторно, хотя никаких видимых изменений не произойдет.

Важно помнить, что Робот может исполнять только правильно записанные команды. Например, если вместо команды вниз написать внис , то Робот эту запись не поймет и сразу же сообщит об ошибке.

Вопрос: Вспомните, как называются ошибки в записи команд. (Синтаксические и логические.)

Напишем программу, исполняя которую Робот нарисует на клетчатом поле меандр из четырех витков.

нач
. нц 4 раз
. . вправо
. . закрасить
. . влево
. . закрасить
. . влево
. . закрасить
. . вверх
. . закрасить
. . вверх
. . закрасить
. . вправо
. . закрасить
. . вправо
. . вправо
. . вправо
. . вниз
. . вниз
. кц
.
кон

Исполнитель Робот может принять любую стартовую обстановку. Инструменты → Редактировать стартовую обстановку Робота. В окошке строим стартовую обстановку и сохраняем как стартовую под любым именем.

Выполните тот же рисунок с помощью вспомогательного алгоритма.
Предложите свой вариант программы.

использовать Робот
алг
нач
. меандр
. меандр
. меандр
кон

Алг меандр
нач
. вправо
. закрасить
. влево
. закрасить
. влево
. закрасить
. вверх
. закрасить
. вверх
. закрасить
. вправо
. закрасить
. вправо
. вправо
. вправо
. вниз
. вниз
кон

Итог урока.

Домашнее задание.

§ 3.1, 3.2 (1, 2) РТ № 1, 2, 7, 11 (стр. 85) Босова Л. Информатика 7 кл.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 в ПРОГРАММЕ «КУМИР»

СРЕДА «РОБОТ»

Цель: Научится писать программы с циклом пока и ветвлением если-то-иначе для робота.

Справка

1. Цикл пока создается структурами, например:

нц пока слева свободно	нц пока справа свободно
нц пока снизу свободно	нц пока сверху свободно

2. Ветвление создается структурой если <условие>

то <действие>

иначе <действие>

Условиями могут быть: радиация , температура, стена и положение на поле

Задание № 1 МИННОЕ ПОЛЕ.

1. Создать предлагаемую обстановку. По правой кнопке мыши установить клетку с радиацией равной или большей 50, помечая клетку буквой латинского алфавита . Сохранить как MinPol	2. Дописать программу для робота, который проходя по полю, закрашивает клетки с теми метками, в которых радиация превышает значение 50.

Справка : цикл пока создается структурами

Задание № 2: ПИТСТОП.

1. Создать предлагаемую обстановку.

3. Написать часть программы.

3. Дописать программу так, чтобы закрасить клетки, как показано в образце

Задание № 3: ОПАСНОСТЬ.

1. Создать предлагаемую обстановку (робот в левом верхнем углу, клетка с радиацией – метка «буква», клетка с температурой – метка «цифра»)

3. Написать часть программы.

3. Дописать программу так, чтобы робот реагировал (смещался) на клетки с радиацией (клетка с буквой) и закрашивал клетки с температурой (клетка с цифрой): а – 1 – b – 2 – с–3

Управление исполнителем Робот в системе КУМИР

Робот существует в определенной обстановке (прямоугольном клетчатом поле). Между некоторыми клетками поля могут быть расположены стены. Некоторые клетки могут быть закрашены (рис. 3.11).

Робот занимает ровно одну клетку поля.

По командам вверх, вниз, влево и вправо Робот перемещается в соседнюю клетку в указанном направлении. Если на пути оказывается стена, то происходит отказ - выдается сообщение о невозможности выполнить очередную команду.

По команде закрасить Робот закрашивает клетку, в которой стоит. Если клетка уже была закрашена, то она закрасится повторно, хотя никаких видимых изменений не произойдет.

Робот может исполнять только правильно записанные команды. Если вместо команды вниз написать внис, то Робот эту запись не поймет и сразу же сообщит об ошибке.

О
шибки: 1 синтаксические; 2. логические

Описания обстановок хранятся в текстовых файлах специального формата (формат.fil).

Текущая - обстановка, в которой находится Робот в данный момент (включая информацию о положении Робота).

Стартовая - обстановка, в которую принудительно помещается Робот в начале выполнения программы, использующей Робот.

Порядок работы:

Задать стартовую обстановку по условию задачи:

Меню Инструменты → Сменить стартовую обстановку Робота (нарисовать обстаковку по условию задачи, дать имя, сохранить в Личной папке)

2. Указать Исполнителя:

Меню Вставка →Использовать Робот

3. Написать алгоритм решения задачи.

4. Выполнить алгоритм (Меню Выполнение →Выполнить непрерывно /F9)

Система команд исполнителя Робот в системе КУМИР

Команда	Действие
вверх	Робот перемещается на 1 клетку вверх
вниз	Робот перемещается на 1 клетку вниз
влево	Робот перемещается на 1 клетку влево
вправо	Робот перемещается на 1 клетку вправо
закрасить	Робот закрашивает клетку, в которой находится
справа свободно	Робот проверяет выполнение соответствующего простого условия
слева свободно	↓
сверху свободно	↓
снизу свободно	↓
клетка закрашена	↓
клетка чистая	↓

Циклические алгоритмы

Цикл – организация повторения действий, пока верно некоторое условие.

Тело цикла – набор повторяемых действий.

Условие – логическое выражение (простое или сложное (составное))
Типы циклов:

1.Цикл «Повторять n раз» 2. Цикл «Пока»
нц n раз нц пока
. . Тело цикла. . Тело цикла
кц кц

Пример: нц пока справа свободно

Общий вид цикла «Повторять n раз:

ПОВТОРИТЬ n РАЗ

КОНЕЦ
кц

Общий вид цикла «пока»:

ПОКА ДЕЛАТЬ

КОНЕЦ
Составные условия образуются из одного или нескольких простых условий и служебных слов И, ИЛИ, НЕ.

Составное условие А И В (где А, В - простые условия), выполнено, когда выполнено каждое из двух входящих в него простых условий.

Пусть А - сверху свободно, В - справа свободно, тогда составное условие А И В - сверху свободно И справа свободно.

Составное условие А ИЛИ В выполнено, когда выполнено хотя бы одно из двух входящих в него простых условий: сверху свободно ИЛИ справа свободно
Составное условие НЕ А - выполнено, когда не выполнено условие А.

Пример: Пусть А – клетка закрашена (простое условие).

Проверка составного условия НЕ А:

а) А - выполнено, НЕ А (НЕ закрашено) - не выполнено.

б) А - не выполнено, НЕ А (НЕ закрашено) - выполнено.

Команда ветвления

Ветвление - форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения или невыполнения некоторого условия совершается либо одна, либо другая последовательность действий.

Общий вид команды ЕСЛИ:

ЕСЛИ ТО ИНАЧЕ

КОНЕЦ

В языке КУМИР:

Полное ветвление: Неполное ветвление:
если то если то

иначе

все все

Вспомогательный алгоритм - алгоритм, решающий некоторую подзадачу основной задачи.

В системе КУМИР вспомогательные алгоритмы пишутся в конце основной программы (после служебного слова кон ), вызываются на выполнение в основой программе по имени.

Вопросы и задания

1. Приведите все алгоритмы из трех команд, которые переместят Робота из исходного положения в клетку Б.

Существует ли для этой задачи алгоритм, при выполнении которого Робот делает:

а) два шага; б) четыре шага; в) пять шагов; г) семь шагов?

Петя составил алгоритм, переводящий Робота из клетки А в клетку Б с закрашиванием каких-то клеток. Что должен сделать Коля с этим алгоритмом, чтобы получить алгоритм, переводящий Робота из Б в А и закрашивающий те же клетки?

7. Известны два вспомогательных алгоритма Робота

Нарисуйте, что получится при выполнении Роботом следующих основных алгоритмов:

а)

нц 5 раз

узор_1

вправо; вправо;

б)

нц 7 раз

узор_2

вправо; вправо

в)
вправо; вправо; вправо

вверх; вверх

вправо; вправо; вправо

вниз; вниз

г)
вправо; вправо
вправо; вправо

8. Составьте алгоритмы, под управлением которых Робот закрасит указанные клетки:

. Известно, что где-то правее Робота есть стена. Составьте алгоритм, под управлением которого Робот закрасит ряд клеток до стены и вернется в исходное положение.

10. Известно, что где-то правее Робота есть закрашенная клетка.

Составьте алгоритм, под управлением которого Робот закрасит ряд клеток до закрашенной клетки и вернется в исходное положение.

11. Известно, что Робот находится рядом с левым входом в горизонтальный коридор.

12. Известно, что Робот находится где-то в горизонтальном коридоре. Ни одна из клеток коридора не закрашена.

Составьте алгоритм, под управлением которого Робот закрасит все клетки этого коридора и вернется в исходное положение.

13. В ряду из десяти клеток правее Робота некоторые клетки закрашены.

Составьте алгоритм, который закрашивает клетки:

а) ниже каждой закрашенной клетки;

б) выше и ниже каждой закрашенной клетки.

14. Что можно сказать о правильности следующего фрагмента алгоритма?

нц пока клетка закрашена

ЕСЛИ справа свободно ТО

вправо; закрась

к
ц

15. Напишите программу, с помощью которой Робот сможет попасть в клетку Б во всех трех лабиринтах.

6. Напишите программу, следуя которой Робот сможет пройти по коридору от левого нижнего угла поля к правому верхнему. Коридор имеет ширину одна клетка и тянется в направлении слева-снизу вправо-вверх. Пример возможного коридора изображен на рисунке.

З

адачи ГИА

Коридор1. Робот находится где-то в вертикальном коридоре. Ни одна из клеток коридора не закрашена. Составить алгоритм, под управлением которого Робот закрасит все клетки этого коридора и вернется в исходное положение.

К
Надо
Дано
оридор2. Робот находится в верхней клетке узкого вертикального коридора. Ширина коридора – одна клетка, длина коридора может быть произвольной.

Возможный вариант начального расположения Робота приведён на рисунке (Робот обозначен буквой «Р»)

Напишите для Робота алгоритм, закрашивающий все клетки внутри коридора и возвращающий Робота в исходную позицию. Например, для приведенного выше рисунка Робот должен закрасить следующие клетки (см.рисунок):

На бесконечном поле имеется длинная горизонтальная стена. Длина стены неизвестна. Робот находится в одной из клеток непосредственно сверху от стены. Начальное положение Робота также неизвестно. Одно из возможных положений:

Надо

Дано
апишите алгоритм для Робота, закрашивающий все клетки, расположенные выше стены и прилегающие к ней, независимо от размеров стены и начального положения Робота. Например, для приведенного рисунка Робот должен закрасить следующие клетки:

Конечное положение Робота может быть произвольным. При выполнении алгоритма Робот не должен разрушаться.

На бесконечном поле имеется длинная вертикальная стена. Длина стены неизвестна. Робот находится в одной из клеток, расположенной непосредственно справа от стены. Начальное положение робота также неизвестно. Одно из возможных положений робота приведено на рисунке (робот обозначен буквой «Р»):Напишите для работа алгоритм, закрашивающий все прилегающие к стене клетки: слева, начиная с верхней не закрашенной и через одну; справа, начиная с нижней закрашенной и через одну. Робот должен закрасить только клетки, удовлетворяющие данному условию. Например, для приведенного выше рисунка робот должен закрасить следующие клетки (см. рисунок): Конечное расположение робота может быть произвольным. Алгоритм должен решать задачу для произвольного размера стены и любой допустимой начальной позиции робота. При исполнении алгоритма Робот не должен разрушиться.

Напишите для Робота алгоритм, закрашивающий все клетки, расположенные левее вертикальной стены и выше горизонтальной стены и прилегающие к ним. Робот должен закрасить только клетки, удовлетворяющие данному условию. Например, для приведённого выше рисунка Робот должен закрасить следующие клетки (см. рисунок).

Напишите для Робота алгоритм, закрашивающий прилегающие к стене клетки, сверху и снизу, начиная с левой и через одну. Робот должен закрасить только клетки, удовлетворяющие данному условию. Например, для приведѐнного рисунка а) Робот должен закрасить следующие клетки (см. рис. б).

Конечное положение Робота может быть произвольным. Алгоритм должен решать задачу для произвольного размера стены и любой допустимой начальной позиции Робота.



		Р

На бесконечном поле имеется длинная вертикальная стена. Длина стены неизвестна. Робот находится в одной из клеток, расположенной непосредственно слевав от стены. Начальное положение робота также неизвестно. Одно из возможных положений робота приведено на рисунке (робот обозначен буквой «Р»):

Напишите для работа алгоритм, закрашивающий все прилегающие к стене клетки:

слева все;
справа, начиная с верхней незакрашенной и через одну.

Робот должен закрасить только клетки, удовлетворяющие данному условию.

B
1102_ГИА2011

На бесконечном поле имеются две горизонтальные стены. Длина стен неизвестна. Расстояние между стенами неизвестно. Робот находится над нижней стеной в клетке, расположенной у ее левого края. Напишите для Робота алгоритм, закрашивающий все клетки, расположенные выше нижней стены и ниже верхней стены и прилегающие к ним. Робот должен закрасить только клетки, удовлетворяющие данному условию. Например, для приведенного выше рисунка робот должен закрасить следующие клетки (см. рисунок):

Конечное расположение робота может быть произвольным. Алгоритм должен решать задачу для произвольного размера поля и любого допустимого расположения стен внутри прямоугольного поля. При исполнении алгоритма Робот не должен разрушиться.

В
1103_ГИА_2011

На бесконечном поле имеется горизонтальная стена. Длина стены неизвестна. От правого конца стены вниз отходит вертикальная стена также неизвестной длины. Робот находится над горизонтальной стеной в клетке, расположенной у ее левого края. На рисунке указан один из возможных способов расположения стен и Робота (Робот обозначен буквой «Р»).

Напишите для Робота алгоритм, закрашивающий все клетки, расположенные выше горизонтальной стены и правее вертикальной стены и прилегающие к ним. Робот должен закрасить только клетки, удовлетворяющие данному условию. Например, для приведённого выше рисунка Робот должен закрасить следующие клетки (см. рисунок).

В данной разработке разбираются задчи для исполнителя Робот, которые вызывают затруднения у многих школьников - это задачи с различными лесенками.

Просмотр содержимого документа
«Исполнитель Робот. Решение задач.»

Задача 1.

Задача 2.

Задача 3.

Исходное поле Робота:

Сначала идет горизонтальная стена, ее длина неизвестна. Далее идет лесенка вниз, высота ступеньки – 1 клетка, длина ступеньки – 2 клетки. Количество ступенек неизвестно. Далее идет лесенка вверх, высота ступеньки – 1 клетка, длина ступеньки – 2 клетки. Количество ступенек неизвестно. Необходимо закрасить клетки над ступеньками обоих лесенок. Как показано на 2 рисунке.

использовать Робот
алг
нач
. | Двигаемся вдоль нижней стены до начала лесенки
. нц пока снизу стена
. . вправо
. кц
. вниз
. |Спускаемся вниз по первой лестнице до нижней площадки и красим клетки
. нц пока слева стена
. . закрасить
. . вправо
. . закрасить
. . если справа свободно
. . . то вправо
. . все
. . если снизу свободно
. . . то вниз
. . все
. кц
. | Поднимаемся по второй лесенке и красим клетки
. нц пока справа стена
. . вверх
. . вправо
. . закрасить
. . вправо
. . закрасить
. кц
кон

И сегодня поговорим о циклах. Давайте разберемся, что же такое цикл и как научить выполнять циклические алгоритмы нашего Робота.

Итак, что такое цикл ? Представьте, что мы находимся на уроке физической культуры и перед нами стоит задача сделать 7 приседаний . Это задание можно оформить в виде линейного алгоритма и тогда оно будет выглядеть примерно так:

сделай приседание

Т. е мы повторили команду сделай приседание 7 раз. А есть ли смысл писать 7 одинаковых команд? Может проще дать команду сделай 7 приседаний ? Конечно проще и правильнее. Это и есть цикл . Вы можете сами вспомнить примеры циклов из жизни — их довольно много.

Таким образом линейный алгоритм , где повторяются одни и те же команды мы можем оформить в виде циклического алгоритма — примерно так:

повторяй 7 раз

сделай приседание

конец цикла

Вот так, на придуманном нами языке мы оформили цикл. У исполнителя Робот тоже есть возможность записывать циклы. Причем, циклы бывают разные . Тот вариант, который мы только что рассмотрели называется цикл со счетчиком или цикл с параметром .

Виды циклов.

Цикл со счетчиком.

Цикл со счетчиком применяется когда заранее известно сколько повторений необходимо сделать. В примере выше с приседаниями именно такой случай.

Для того, чтобы написать цикл со счетчиком для исполнителя необходимо знать его синтаксис. А он такой:

нц <количество повторений > раз

<команда 1>

<команда 2>

…

<команда n>

Здесь мы должны указать количество повторений (число) и команды, которые будут повторяться. Команды, которые повторяются в цикле называют телом цикла .

Давайте рассмотрим это на примере.

Изначально Робот находился в левой верхней клетке.

Давайте для начала решим задачу линейно. В этом случае мы будет закрашивать текущую клетку и перемещаться на 1 клетку вправо и программа будет выглядеть так:
использовать Робот
алг
нач

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

Как видим, команды закрасить и вправо повторяются 7 раз. Давайте теперь перепишем программу с использованием цикла. Кстати, чтобы вставить цикл в свою программу можно в меню Вставка выбрать пункт нц-раз-кц или нажать одну из комбинаций клавиш Esc, Р (русская буква Р) или Esc, H (латинская буква H). Причем клавиши надо нажимать последовательно — сначала Esc, отпустить ее и только потом Р или H.

Так вот, наша программа с циклом будет выглядеть так:

использовать Робот

нц 7 раз

закрасить

вправо

Если мы ее запустим, то увидим, что в результате получится тоже самое — 7 закрашенных клеток. Однако программа стала короче и значительно грамотней с алгоритмической точки зрения!

В качестве разминки и закрепления предлагаю самостоятельно написать программу для Робота, которая нарисует квадрат со стороной 7 клеток. Естественно, используя цикл. Жду решения в комментариях.

Цикл с условием.

При решении задачи 19 ГИА по информатике с Роботом использовать цикл со счетчиком не получится. Так как там поле, как правило, бесконечное и стены не имеют конкретной длины. Поэтому мы не сможем определить количество повторений для цикла со счетчиком. Но не беда — нам поможет цикл с условием .

Вернемся к физкультуре и изменим задачу. Ведь кто-то может и не сделать 7 приседаний, а другой способен сделать 27. Можно ли учесть это при создании цикла? Конечно. Только теперь мы будем использовать не счетчик (количество повторений), а условие. К примеру, пока не устал, делай приседания. В этом случае человек будет делать не конкретное число приседаний, а приседать до тех пор, пока не устанет. И наш цикл на абстрактном языке примет такой вид:

пока не устал

сделай приседание

конец цикла

Слова не устал в нашем случае — это условие. Когда оно истинно, цикл выполняется. Если же оно ложно (устал) тело цикла не будет выполнено. У исполнителя Робот есть несколько условий

сверху свободно

снизу свободно

слева свободно

справа свободно

сверху стена

снизу стена

слева стена

справа стена

Но в условии задачи 19 ГИА указаны только первые 4. Так что будем пользоваться только ими.

Теперь давайте решим следующую задачу для Робота — нарисовать вертикальную линию от левой до правой границы поля использую цикл с условием. Изначально Робот находится в левом верхнем углу.

Давайте сначала сформулируем словесный алгоритм — т. е. опишем словами что нужно делать Роботу. Этот алгоритм будет звучать примерно так:

«Пока справа свободно делай шаг вправо и закрашивай клетку »

В результате Робот пробежит по всем клеткам вправо и будет их закрашивать до тех пор, пока справа не окажется стена.

Исходный код нашей программы для Робота будет примерно такой:

использовать Робот

нц пока справа свободно

вправо

закрасить

В результате выполнения этой программы мы увидим вот такую картину: