Учебник Информатика 6-7 класс Макаровой

я и и г, J-у {класс] Спрашивайте в магазинах вашего города учебники по информатике под редакцией профессора Н. В. Макаровой: Инфор>'атика l,i"»*"ViaTHk.i Информатика Щъ ' 9 Дополнительная литература' для детей и их родителей: \Крапаш^КрапошщКрат1ш\ энЩлопЩ Windows 98 ■ж- V Россия, 197198. / \ Санкт-Петербург, а/я S19 I Макарова Наталья Владимировна - руководитель авторского коллектива методистов и преподавателей школ Санкт-Петербурга, профессор, доктор ■ иедагогическиу наук, кандидат технических наук, член Международной академии наук'высшей школы и ^Академии информатизации образования. Решением правления международной организации ISSEP ей присвоено звание «Сорошвский профессор». Работает в Санкт-Петербургском государственном университете экономики и финансов. Имеет большой опыт п^одавания информатики, информационных /Систем и технологий,_________________________, Автор более 120 печатных работ. Среди них: (.Информатика» (учебник и практикум для вузов) -лауреат конкурса «Лучшие книги года» 1997 года, вышел в издательстве «Финансы и статистика»: а также «Основы компьютерной грамоты», «Работаем на персональном компьютере Роботрон 1715», «Работаем на персональном компьютере Единой Системы (ЕС)», «Работаем на персональном компьютере ДВК», выпущенные тиражом несколько сотен тысяч экземпляров издательством у «Машиностроение». ' Область научных интересов - -методика преподавания информатики, компьютерное моделирование, информационные системы и технологии в экономике и образовании. Посетите наш Web-магазин: http:/www.piter-press.ru С^ППТЕР’^ WWW. piter-press. ru КАПГОРИЯ книга yntbHUt IIPlUbHb' HHOerMAIHHA ISBN 5-314-00145-4 ШГП 9 785314 001455 УДК 681.3(075) ББК 32.973.2я7 УЧЕБНИК ДЛЯ 6-7 КЛАССОВ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ Авторский коллектив: Макарова Наталья Владимировна (руководитель авторского коллектива, профессор, доктор педагогических наук, Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов) Волкова Ирина Владимировна (кандидат педагогических наук, Центр информационных технологий Приморского района) Горлицкая Софья Израилевна (кандидат педагогических наук, школа № 470) Кузнецова Ирина Николаевна (школа № 470) Луговая Надежда Витальевна (школа № 556) Николайчук Галина Семеновна (Учебно-методический центр информатизации образования Красносельского района) Нилова Юлия Николаевна (школа Xs 501) Титова Юлияна Францевна (Учебно-методический центр информатизации образования Красносельского района) Учебник создан по инициативе Центра информационных систем обучения Санкт-Петербургского государственного университета педагогического мастерства Рецензент: проф. 3.0. Джалиашвили, директор Межвузовского центра новых информационных технологий в гуманитарном образовании, академик Академии информатизации образования. Информатика, в-7 класс / Под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.:Издатель-И74 ство «Питер», 2000.—256 с.: ил. ISBN 5-314-00145-4 Задача учебника — помочь школьнику в освоении современной информационной культуры. Изложение материала всех разделов ведется с позиций объектно-информационного подхода. Учащиеся познакомятся о устройством компьютера, овладеют типовой технологией работы в основных классах программных продуктов. Представление о системной среде и ее возможностях школьник получит при изучении Windows 95. Знакомство с технологией работы в прикладной среде произойдет в ходе освоения графического редактора Paint. С базовым инструментарием технологии программирования учащиеся познакомятся, изучая среду LOGO. Учебник с равным успехом может быть использовав как для работы в классе под руководством учителя, так и для самостоятельных внешкольных занятий. В дополнение к учебнику можно приобрести диск с компьютерными тестами текущего и итогового контроля знаний учащихся. УДК 681.3(075) ББК 32.973.2я7 ISBN 5-314-00145-4 Ф Макарова Н. В., 1998 ФСорвя, оформление, водательство «Питер», 1998 Ф Макарова Н. 6., 1999, с иэыевениями ® Серия, оформление, иедательство «Питер», 1999, с нэменеииями Все права защищены. Никакая часть дайной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письмевного разрешения владельцев авторских прав. Введение Вы начинаете знакомство с новым для вас предметом — информатикой. Что вы узнаете и чему научитесь на этих уроках? Часто думают, что информатика — это о том, как работать на компьютере. Да, конечно, и об этом тоже, но только на первый взгляд, если не пытаться разобраться, зачем надо уметь работать на компьютере и почему компьютер стал предметом чуть ли не первой необходимости для ваших родителей, старших братьев и сестер, многих знакомых вам людей. На самом деле дисциплина эта настолько многогранна, что очертить ее границы практически невозможно. Информатика — область человеческой деятельности, связанной с процессами хранения, преобразования и передачи информации с помощью компьютеров. Ваша задача в процессе изучения информатики — не только научиться пользоваться компьютером, но и осознать его возможности, определить роль, которую он играет в нашей жизни, понять, какую помощь он может оказать вам при исследовании окружающего мира. Помните! Компьютер сам по себе не всемогущ. Его возможности определяет человек, те знания, которыми он обладает. Надо понимать, что компьютер, каким бы мощным и универсальным он ни был, все же остается устройством из металла и электроники, которое умеет только выполнять команды. Но зато, используя свои знания и умения, вы сможете сделать его своим верным помощником. Для изучения информатики вам предлагается воспользоваться комплектом из четырех учебников с 6-7-го по 11-й классы, которые постепенно раскроют перед вами безграничные просторы этой области знаний. Учебник, который вы держите в руках, — первый из этого комплекта. Вы познакомитесь с основными элементами аппаратной части компьютера, научитесь работать в среде операционной системы Windows 95, освоите графический редактор Paint и, наконец, познакомитесь с основами программирования на примере изучения базовых конструкций языка ЛОГО. Материал во всех четырех учебниках излагается с позиций объектно-информационного подхода, который поможет вам сформировать системное видение всего, что происходит вокруг, и научит вас, с чего начинать и как решать всевозможные задачи с помощью компьютера. Мы надеемся, что знания, полученные при изучении информатики, вы сможете использовать в любой другой сфере деятельности. РАЗДЕЛ 1 I ТЕМА 1.1 ТЕМА 1.2 ТЕМА 1.3 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОБЪЕКТАХ И ИНФОРМАЦИИ Объекты окружающего миро..............6 Понятие о модели объекта.............13 Информационные процессы..............22 ервый раздел, с которого начинается изучение информатики, — самый важный, хотя, может быть, несколько неожиданный для вас. Вы, наверное, рассчитываете, что с первого же урока начнете работать на компьютере. Это время скоро настанет, но сначала нужно понять, почему компьютер стал играть такую большую роль в жизни человека, в чем состоит его основное назначение и как правильно его использовать. Вы живете среди множества объектов (предметов). Вокруг вас постоянно происходят какие-то процессы. На одни вы можете влиять, другие вам не подвластны. Занимаясь какой-либо деятельностью, вы используете разные объекты. Вы создаете одни объекты и разрушаете другие. Некоторые объекты оказывают воздействие на самого человека. Для того чтобы принимать продуманные, а не скоропалительные решения, надо научиться анализировать все, что происходит вокруг, и делать выводы. Это возможно только при условии, что вы умеете работать с информацией об объектггх, явлениях и процессах окружающего мира, привлекая, если надо, современные технические средства, в том числе и компьютер. В первую очередь надо понять, что такое объект, и найти способ описания его свойств на языке, понятном компьютеру. Оказывается, любой реальный объект можно описать, пользуясь имеющейся о нем информацией, а затем на этой основе создать упрощенный объект, называемый моделью. С такой моделью вы можете проводить различные компьютерные эксперименты. Почему и для чего? Потому, что проводить эксперименты с реальными объектами трудно, дорого, а подчас и невозможно. Для того, чтобы лучше узнать свойства реального объекта и научиться воздействовать на него, улучшать, приспосабливать для своих нужд, то есть управлять реальным объектом. Из этого раздела вы узнаете о том, как человек воспринимает информацию об объектах, как он ее преобразовывает, какие устройства ему в этом помогают, какую роль играет при этом компьютер. ТЕМА 11 ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА Изучив эту тему, вы будете знать: • что такое объект: » что такое параметры и действия объекта; ф как представить описание объекта в виде таблицы: Ф что такое среда обитания объекта. ЧТО ТАКОЕ ОБЪЕКТ Человек живет в удивительном мире, где его окружает огромное количество неодушевленных предметов и разнообразных живых существ. Здесь все время происходят различные события: дует ветер, идет дождь, сменяют друг друга времена года. Посмотрите на рисунок и расскажите, что на нем изображено. Наверное, все, не сговариваясь, ответили на этот вопрос почти одинаково: «Памятник Петру Первому в Санкт-Петербурге. Вокруг памятника решетка и кусты». Давайте задумаемся, откуда мы знаем эти слова? Разумеется, их значение нам объясняли. В детстве вы неоднократно слышали: «Посмотри — это дерево. Это солнышко. Это дом». Так постепенно вы узнавали названия окружающих нас объектов. Сейчас вы встретили новое слово «объект». Что это такое? Посмотрите вокруг... Вот примеры объектов: — ручка, лежащая на столе; — дом, в котором вы живете; — доска в школьном кабинете. 11 MA 1,1. Объекты окружающего миро Как видите, объектом может быть любой предмет. Вы его можете увидеть, потрогать, понюхать. Зачем же нам понадобилось тогда заменять знакомое слово «предмет» на новое — «объект»? Оказывается, под объектом понимают не только неодушевленные предметы, но и представителей живой природы. Например, человек, слон, собака, скворец, дерево и т. д. Объектом будет являться и то, что создается в результате умственной деятельности человека. В школе вы часто сами создаете такие объекты: на уроках литературы пишете сочинения, на уроках математики решаете задачи, на компьютере набираете текст или рисуете картинку, выполняете домашнее задание или контрольную работу. Примеров подобных объектов можно привести очень много. Важно отметить главное. Любой объект воспринимается человеком как нечто целое. Объект — некоторая часть окружающего нас мира, которая может быть рассмотрена как единое целое. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТА Когда вы оканчиваете начальную школу, учитель обычно составляет на каждого ученика класса характеристику. В ней он отражает успехи школьника, его отношение к учебе, поведение. Оказывается, подобную характеристику можно дать не только объекту «ученик», но и любому другому. .Попробуем составить подобную характеристику (описание) знакомым материальным объектам. Наш мир очень разнообразен, и каждый объект в нем . назван определенным словом. Говорят, что у объекта есть имя: «ручка», «стол», «дерево», «школа», «учитель» и т. д. По имени можно многое узнать об объекте. Произнося знакомое слово, вы мысленно представляете себе соответствуюш;ий объект. А скажешь слово «листопад» — И листья падают, летят. И, словно наяву. Ты видишь осень: Желтый сад И мокрую траву. Агния Барто. Игра в слова РАЗДЕЛ 1. Представление об обьектох и информоции Представление об одном и том же объекте у каждого человека будет свое. Убедитесь в этом, выполнив задание 1.1. Задание 1.1. Дайте характеристику объектам: «кошка», «дерево», «космический корабль», «инопланетянин» и предложите это сделать своим друзьям. Сравните ваши характеристики и выделите в них то, что их объединяет, и то, чем они различаются. Попробуем разобраться, почему существуют различия в представлениях об одном и том же объекте. Рассмотрим объект по имени «книга». Любая книга характеризуется объемом, то есть имеет определенное количество страниц. Книга написана автором и выпущена в издательстве. По жанру книга может быть художественной, научно-популярной, учебной, справочной и т. д. Что можно делать с книгой? — Читать, листать, открывать, закрывать. Можно найти еще несколько характеристик объекта «книга». Представим выделенные нами характеристики в виде табл. 1.1, В одну графу занесем все характеристики, которые определяют представление человека об этом объекте. Назовем ее «Параметры», В другую Таблица 1.1. Объект «книга» Параметры Действия Жанр книги Объем книги Название Автор Издательство Читать Листать Открывать Закрывать Таблица 1.2. Объект «цветок графу запишем характеристики, которые отражают те действия, которые может выполнять сам объект или которые над ним могут совершать другие объекты. Назовем ее «Действия», На следующем рисунке изображен новый объект. Его имя — «цветок». По месту произрастания цветковые растения можно объединить в группы: комнатные, садовые, лесные, полевые, болотные. Растение можно нюхать, сажать, поливать, срывать. Оно мо- Параметры Действия Группа Цвет Форма лепестков Расти Цвести Сажать Поливать Н МЛ i. I. Объекты окружающего мира жет расти, образовывать побеги, цвести, давать семена. Цветы распускаются в разное время года и имеют определенную форму и цвет. Представим эти характеристики в виде табл. 1.2. Посмотрите на рисунок. На нем — объект с именем «орел». Как и в предыдущем примере, некоторые действия (летать, ловить жертву, ходить, спать) может совершать сам объект, а некоторые действия (ловить, лечить) совершает с ним другой объект — человек. Орел может быть ручным, диким, добрым, злым. Это свойства его характера. У орла определенный размах крыльев, вес, размер. Сведем эти характеристики в табл. 1.3. Как мы видим, любой объект Таблица 1.3. Объект «орел» окружающего мира может быть описан с помощью набора следующих характеристик: 1) имени («книга», «цветок», «орел»); 2) параметров объекта (объем книги, цвет лепестков, вес орла); 3) перечня действий, которые может совершать объект, или действий, совершаемых с ним. Чем больше параметров и действий мы перечислим, тем подробнее и точнее будет наше описание объекта. Поэтому и представления об объектах у ваших друзей и у вас при выполнении задания 1.1 были различны. Параметр объекта — признак, характеризующий свойство объекта. Действие объекта — проявление деятельности самого объекта или над ним. Параметры Действия Размер Летать Вес Есть Размах Спать крыльев Лечить Характер Кормить Рассмотрим еще один пример. На уроках физкультуры принято выстраивать школьников по росту. Впереди всегда стоит самый высокий. В вашем классе, возможно, его рост — 150 см. В каждом классе рост самого высокого ученика будет разным. Рост является параметром объекта — «ученик». Этот параметр может иметь различные значения. Вес, цвет глаз, цвет волос, черты характера — все это параметры объекта «зшеник». Они тоже могут принимать различ- 10 РАЗДЕЛ 1. Предсговпение об объектах и информации ные значения. Например, цвет глаз может быть голубой, зеленый, серый, карий, черный, по характеру человек может быть добрый или злой, отзывчивый или замкнутый и т. д. А какие действия может выполнять человек? Их очень много. Например: передвигаться, думать, работать, воздействовать на другие объекты. Представим характеристики объекта «ученик» в виде табл. 1.4. Таблица 1.4. Объект «ученик» Параметры Действия Название Значения Рост (см) Вес (кг) Цвет волос Цвет глаз Характер 140, 150, ... 36, 42, ... Блондин, брюнет, ... Карий, синий, ... Добрый, злой, ... Думать Передвигаться Работать Воздействовать Питаться Рассмотрим другой пример. Возьмем коробку цветных карандашей. У карандаша как «объекта» есть параметр — «цвет». Значениями параметра могут быть: «красный», «зеленый», «синий». Другими параметрами могут служить длина карандаша и его мягкость. Понятие «действие» будет применимо к карандашу только в том случае, если его возьмет в руки человек. Этими действиями будут: рисовать, писать, затачивать. Опишем этот объект с помощью табл. 1.5. Таблица 1.5. Объект «карандаш» Параметры Действия Название Значения Цвет Длина (см) Мягкость Синий, красный, ... 15, 12, ... Твердый, мягкий, ... Рисовать Писать Затачивать Задание 1.2. Приведите примеры объектов. Для каждого объекта перечислите основные параметры, а также их возможные значения, которые характеризуют этот объект. Расскажите, какие действия может lEKAA 1.1. Объск1ы окружающего мира совершать сам объект или какие действия могут совершать с ним другие объекты. Представьте все, что вы придумали, в виде таблицы, где одна графа — «Параметры» с подграфами «Название» и «Значения», а вторая графа — «Действия» (см. табл, 1.5). СРЕДА ОБИТАНИЯ ОБЪЕКТА На Земле каждый обитатель живет в определенных условиях. Например, крот живет под землей, а рыба — в воде, одни животные живут только в лесу, а другие — только там, где живет человек. Подобные условия существования объекта часто называют средой (обстановкой). Среда — условия, в которых находится и действует объект. Примером среды может служить любая климатическая зона Земли. На эти зоны (среды) делится вся поверхность нашей планеты. Это происходит вследствие неравномерности нагрева Земли Солнцем и распределения атмосферных осадков. Каждая климатическая зона характеризуется такими параметрами, как суточные и годовые колебания температур, атмо- ^ сферное давление, влажность. Для каждой из климатических зон характерны свои флора и фауна. Например, пингвины живут в холодных водах Южного полушария, а место обитания верблюдов — страны с жарким и сухим климатом. Среда существования объекта влияет и на него самого. Он приспосабливается к ней. Например, жители северных стран нуждаются в разнообразной одежде. В зависимости от времени года они и одеваются по разному: зимой носят теплую одежду, а летом убирают подальше меховые шубы, шерстяные варежки, шарфы, начинают носить более легкие платья и костюмы. А вот в тропических странах, где постоянно светит солнце, можно обойтись самой легкой одеждой и обувью. 12 РАЗДЕЛ I. Представление об объектах и информации ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 1.3. Приведите примеры сред обитания разных объектов. Объясните, почему среда обитания одного объекта не подходит для другого. 1.4. Рассмотрите табл. 1.6. Перерисуйте ее в тетрадь и заполните пропуски. Там, где поставлен знак «?», продолжите список значений или названий. Придумайте примеры объектов, укажите параметры и их значения, характеризующие объект, а также действия, которые может совершать объект или которые можно совершить с ним. Таблица 1.6. К заданию 1.4. Имя объекта Параметры Действия Среда Название Значения Мяч Материал Цвет Размер Резина, каучук, ? 7 20 см, ? Летит Катится ? Двор ? Кошка Цвет Шерсть Вес ? Серая, черная, ? Пушистая, мягкая, ? Мяукает ? ? Торт ? ? ? ? 1.5. По аналогии с табл. 1.6 создайте свою таблицу и заполните ее описаниями объектов, о которых говорится в загадках: а) стучит, гремит, вертится, ничего не боится, считает наш век, а сам не человек; б) в огне не горит, в воде не тонет. Контрольные вопросы 1. Что такое объект? 2. В чем состоит отличие понятия «параметра» от его значения? 3. Как вы понимаете действие объекта? Приведите примеры. 5. Почему важно знать среду существования объекта? 6. Какие значения может принимать параметр «вес» и параметр «цвет глаз» объекта «кошка»? ^ ТЕМА 12 ПОНЯТИЕ О МОДЕЛИ ОБЪЕКТА Изучив эту тему, вы узнаете: т зачем создается модель объекта; & какие бывают модели; ® какую роль играет информация в жизни человека; Ф что такое информационная модель; е какие существуют виды информации. ПРИМЕРЫ МАТЕРИАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ Объекты окружающего нас мира — даже те, что кажутся самыми простыми, — на самом деле необычайно сложны. Чтобы понять, как действует тот или иной реальный объект, необходимо располагать информацией о нем. Разумеется, невозможно — а иногда и не нужно — знать все его параметры. В каждом конкретном случае нас будут интересовать только некоторые из них. На основе собранной информации можно создать новый объект, который приближенно будет отражать наиболее существенные для нас свойства реального объекта. Это нужно для того, чтобы, изучая такой объект-заменитель, можно было составить представление о реальном объекте, о его возможностях, о том, как следует на него воздействовать для получения желаемого результата. Подобные объекты-заменители получили название моделей. Модель — аналог (заменитель) реально существующего или воображаемого объекта. Нет строгих правил, как лучше представить модель. Однако человечество накопило огромный опыт в этой сфере деятельности. 14 РАЗДЕЛ 1. Предстовлеиие об объектах и информации Ребенок с детства окружен игрушками: куклами, машинками, солдатиками. А это не что иное, как модели реальных объектов, которые позволяют ему, играя, познавать окружающий мир. Поступив в школу, вы стали изучать на уроках разнообразные объекты и явления тоже с помощью моделей. Так, на урок рисования учитель часто приносит всевозможные муляжи предметов и предлагает вам их нарисовать. Создать рисунок вы сможете только после того, как изучите форму этого предмета, его оформление и назначение. В кабинете биологии часто можно увидеть чучела представителей фауны, которые позволяют вам представить облик никогда ранее не виданного животного. Да и «взрослым» изделиям и устройствам нередко придают формы «живых» объектов. Например, в Санкт-Петербурге в Эрмитаже хранятся часы «Павлин» английского механика XVIII века Джеймса Кокса, в которых использованы модели животных (совы, павлина, петуха и белки). Во время боя все приходит в движение; павлин распускает пышный хвост, отвешивая поклоны публике, сова вертит головой и моргает глазами, а петух открывает клюв и кукарекает. Объединяет все рассмотренные здесь модели то, что они являются предметами, которые выполнены из всевозможных материалов. Поэтому подобные модели называются материальными моделями. Для любого объекта может существовать множество моделей, различных по сложности и степени сходства с оригиналом. Это в первую очередь зависит от цели, которая была поставлена при их создании. Рассмотрим несколько примеров материальных моделей, созданных с разной целью: — на моделях внешнего подобия: манекенах, моделях самолетов, автомобилей, кораблей проводят предварительные исследования — это безопасно и экономически выгодно; — тренажеры (модели, имитирующие поведение реальных объектов в различных ситуациях) служат для обучения; — в медицине применяются искусственные органы, модели-протезы, которые очень точно воспроизводят объекты живой природы и выполняют их функции; с их помощью спасают жизнь тяжело больным людям, помогают им почувствовать себя полноценными членами общества. I LM/\ 1.2. i (снятие о модели объекта 15 Задание 1.6. Приведите примеры материальных моделей, которые позволят вам больше узнать о каких-нибудь объектах, явлениях. ПРИМЕРЫ НЕМАТЕРИАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ Моделью может быть не только материальный объект, передающий облик реального объекта, но и математическая формула, чертеж, таблица, текст и т. д. Это нематериальные модели. Они описывают свойства реального предмета. Рассмотрим несколько примеров нематериальных моделей. Представьте себе железнодорожного диспетчера. Сидя у пульта управления, он следит за перемещением на экране цветных прямоугольников, условно обозначающих поезда и вагоны. Это модель реальной железнодорожной сортировочной станции. Задачи по физике, химии, геометрии, биологии очень часто решаются с помощью математических соотношений. И это тоже модели — они называются математическими. Например, уравнение S = V X t описывает способ нахождения расстояния при равномерном прямолинейном движении объекта. Математическая модель незаменима, например, при любых строительных работах. Это было известно еще в древности. Например, в VI веке до н. э. Эвпалин построил водопровод на острове Самос, сохранившийся до наших дней. Ему необходимо было проложить тоннель длиной 1 км, шириной и высотой 2 м сквозь гору Кастро. Для решения этой задачи Эвпалин использовал чертеж и математические знания (правило подобия треугольников) — математическую модель. Другой исторический пример нематериальной модели. В древности люди считали, что Земля является плоской и окружена океаном. Древние поэты и философы сочиняли мифы на эту тему. Именно такое описание объекта «Земля» является одной из первых дошедших до нас моделей. Во II веке н. э. древнегреческий ученый Птолемей разработал геоцентрическую модель Солнечной системы, со- 16 РАЗДЕЛ 1. Представление об обьеетах и информации гласно которой все планеты и Солнце враш;аются вокруг неподвижной Земли. В 1543 году Коперник совершил открытие, изменившее наше представле-ние о Солнечной системе. Он ) построил и доказал гелиоцен-' трическую модель мира — планеты движутся вокруг Солнца по определенным орбитам. Эта модель позволила более точно вычислять движения планет по небесной сфере и объясняла многие астрономические явления. На основании этой модели было предсказано существование планеты Плутон, не наблюдавшейся оптическими приборами. С помощью этой модели Солнечной системы ученые сегодня вычисляют массы планет, изучают законы их движения и получают еще очень много важной информации. Как вы видите из примеров, человек постоянно создает модели объектов или явлений. Собираетесь ли вы строить дом, решать задачу или какую-то житейскую проблему, вы непременно сначала представляете себе все это в уме и только потом действуете. То есть прежде всего вы собираете как можно больше информации об объекте или явлении. Задание 1.7. Приведите примеры нематериальных моделей, которые позволят вам больше узнать о каких-нибудь объектах, явлениях. ЧТО ТЖОЁ ИНФОРМАЦИЯ и ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ Познавая окружающий мир, каждый из вас формирует свое представление о нем. Не замечая, вы ежедневно создаете модели реальных объектов, которые помогают вам в этом познании. А это значит, что вы узнаете что-нибудь новое, то есть получаете информацию. Любая модель создается и изменяется благодаря имеющейся у человека информации о реальных объектах или явлениях. Определим lEMA 1.2. Понятие о модели обьекта 17 ЭТО понятие. Термин «информациям происходит от латинского informatio, что означает: «сведения, изложение, разъяснения». Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды. В наши дни человечество накопило огромное количество информации! Подсчитано, что обитая сумма человеческих знаний в XVIII веке удваивалась каждые 50 лет. А сейчас, в конце XX века, объем информации удваивается через каждые два года. Представьте себе колоссальную библиотеку, содержащую эти сведения! Как воспринять и обработать всю эту информацию? Способностей человека тут явно недостаточно. На помощь ему приходят компьютеры, которые благодаря человеку обладают огромными возможностями по накоплению и обработке информации. От умения человека правильно понимать и обрабатывать информацию зависят во многом его способности к познанию окружающего мира и, как следствие, его умение создавать модели. Для того чтобы изучить реальный объект, мы собираем о нем как можно больше информации, то есть создаем информационную (нематериальную) модель объекта. Мы встречались с ней, когда говорили о примерах нематериальных моделей. Рассмотрим еще один пример. Перед вами стоит задача нарисовать реальный объект «собаку». В первую очередь вас будут интересовать такие параметры этого объекта, которые характеризуют ее внешность: порода, размер, форма, цвет шерсти и т. д. Кроме того, вы должны знать, какие действия она умеет выполнять, чтобы изобразить позу собаки на рисунке. Чем больше параметров, отражающих внешний облик собаки, вы соберете, тем точнее будет ваш рисунок, который является моделью собаки. Изменим цель изучения, попробуем составить модель собаки, которая могла бы служить в пограничных войсках. В этом случае вы будете отбирать для создания модели уже совсем другие параметры объекта «собака». Вас будет интересе- 18 PASflfiTl 1, Преяставление об обьоктох и информоции вать ее степень выносливости, скорость бега для преследования нарушителя, качество «нюха» ит. д. Наиболее важными действиями такой собаки являются умение брать след, догонять нарушителя, подчиняться командам хозяина... Выделим главное в этих примерах. Надо сначала задаться целью, а затем отбирать необходимую информацию для построения информационной модели. Информационная модель — целенаправленно отобранная информация об объекте или процессе. КАК СОЗДАТЬ ИНФОРМАЦИОННУЮ МОДЕЛЬ Зачем же человек создает модели? Оказывается, история этого вопроса связана со всей историей развития человечества. Сначала были накоплены знания о природных явлениях, что помогало выживать в трудных условиях. Люди пытались использовать полученные знания для улучшения своей жизни. Так, например, человек создал ветряную мельницу, а затем гидроэлектростанцию для получения дополнительной энергии, было создано еще много разных полезных устройств. Но сначала всегда создавалась модель. Рассмотрим две модели дачного дома, созданные с разной цепью. Первая модель — эскиз. С ее помощью вы формируете представление о внешнем облике здания, о том, как он расположится, эудет ли он соответствовать характеру местности. А вот если вас антересуют его размеры и внутреннее расположение комнат, то аужно воспользоваться другой моделью — чертежом (планом). С его юмощью вы сможете оценить удобство проживания в доме. Прежде чем создать свой знаменитый памятник «Медный всад-шк», скульптор Фальконе изучил множество материалов о Петре Тервом. Он нарисовал несколько эскизов памятника, пока не напел позу, наиболее точно передающую значимость императора для ютории России. Только после этого он создал первую модель па-*ятника, на которую потратил целый год. Затем — вторую модель гамятника, которую перевел в бронзу. Вот так, собирая все больше IfMA 1.2. Понятие о модели обьекта 19 И больше информации об объекте, на основе информационной модели (эскиза) он создал материальную модель. Попробуем создать информационные модели объекта «цветок». Если рассматривать этот объект с точки зрения биолога, то для него важны такие параметры объекта: строение корневой системы и стебля, форма и расположение листьев, строение цветка, способ опыления, среда обитания. Изучив эти параметры, он отнесет цветок к определенному виду. Для художника важны параметры, характеризующие внешний облик растения, которое он собирается нарисовать. Медик же будет исследовать состав растения, чтобы определить возможность его использования в медицине. Как видите, один и тот же объект можно представить с помощью нескольких информационных моделей, которые будут отличаться целью создания и набором рассматриваемых параметров. Причем форма представления информационной модели может быть различной, например в виде текста, рисунка, таблицы, схемы и т. д. Одной из форм представления информационной модели служит таблица, где отражены: среда обитания объекта, его параметры и действия. С примерами подобных таблиц вы уже знакомились в теме 1.1, когда рассматривали характеристики различных объектов. Задавшись разными целями, вы должны будете создать соответствующее количество таблиц. ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ Мир вокруг нас полон всевозможных образов, звуков, вкусов, запахов... и всю эту информацию о свойствах объектов, явлений природы доносят до сознания человека его органы чувств: зрение, слух, обоняние, вкус и осязание. С их помощью человек и создает сначала информационную модель объекта. Глазами люди воспринимают зрительную информацию об объектах. Это может быть текст книги, картина в музее, географическая карта, дорожный знак, танец балерины. Органы слуха — наши уши — доставляют информацию об объекте в виде звуков', речь, звонки телефона, музыка, шум. 9.0 РАЗД(5Л V Представление об обьектах и информации Часто мы не задумываемся о том, что запахи, окружающие нас, — это тоже очень важная информация. Иногда и жизненно важная. Наверное, многим из вас приходилось видеть объявление: «Почувствовав запах газа, немедленно звоните в аварийную службу!». Мы ощущаем запахи благодаря органам обоняния. Информация о вкусе объекта — результат действия органов вкуса. Представьте себе, что было бы, если бы мы не обладали этим чувством! Чай путали бы с бульоном, а творожную запеканку с манной каптей. Оказавшись в полной темноте, мы не сможем отличить черный шарик от белого. Зато если один из них сделан из резины, а другой из стекла, то мы без труда их различим. Для этого достаточно их ощупать кончиками пальцев. С помощью органов осязания можно получить и другую информацию — например, о температуре объекта (горячий он или холодный), о состоянии поверхности (гладкая или шершавая, мокрая или сухая). Виды информации, которые человек получает с помощью органов чувств называют органолептической информацией. Воспринимая информацию об объектах с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме. А это значит, что для одного объекта мы можем представить несколько разных информационных моделей. Например, музыкальную тему, промелькнувшую в голове, композитор наигрывает на пианино (звуковая информация), а затем записывает с помощью нот (зрительная информация). Художник же может представить музыку в виде картины, поэт — в виде стихотворения, хореограф — в виде танца. Очень часто вы с этим сталкиваетесь на уроках математики, когда представляете решение задачи (ее информационную модель) в разной форме. Например, решение задачи: «Найти значение математического выражения у = 5х -I- 3, при х = —3; —2; -1; 0; 1; 2; 3» иожно представить в табличной или графической форме. В данной задаче мы пользуемся визуальными средствами пред-:тавления информации: числами, таблицей, рисунком. Таких примеров можно привести еще очень много. При составлении информационных моделей объектов человек тспользует различные формы представления информации: словес-1ые описания, таблицы, графики, формулы, схемы. ТЕМА 1.2. Понятие о модели обьекто 21 ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 1.8. Задавшись двумя-тремя целями, представьте в табл. 1.7 разные модели для одного и того же объекта: а) собаки, б) попугая, в) лампы, г) катера. Таблица 1.7. К заданию 1.8. Цель Имя объекта * Параметры Действия Среда Название Значения 7 7 9 ‘} 7 9 1.9. Приведите примеры визуальной информации, передаваемой жестами. 1.10. Составьте информационную модель объекта, изздтаемого на уроках биологии, используя различные формы представления информации. Контрольные вопросы 1. Что такое модель объекта? 2. Какие типы моделей вы знаете, для чего они используются? ■3. Приведите пример модели, применяемой в геометрии. 4. С какими моделями вы встречаетесь в повседневной жизни? 5. Что такое информация? 6. Какую роль играет информация в жизни человека? 7. Что такое информационная модель? 8. Отобразите примеры информационной модели в форме таблицы. 9. Можно ли один объект описать с помогцью разных информационных моделей? Если да, то чем они будут отличаться? 10. Перечислите виды информации. 11. Какие виды информации способны получать животные, растения? 12. Назовите формы представления информации. ТЕМА 1.3 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ Изучив эту тему, вы узнаете: * что любую информацию можно разделить на входную и выходную: * как человек преобразовывает входную информацию в выходную: что такое информационные процессы: почему важно знать о кодировании информации: что компьютер — основной инструмент для работы с информацией. Вся деятельность человека связана с переработкой информации. Помогают ему в этом различные технические устройства. Процессы, в которых человек с помощью разнообразных технических устройств занимается сбором, хранением, поиском, обработкой, кодированием и передачей информации, называют информационными процессами. Рассмотрим основные этапы информационных процессов. СБОР ИНФОРМАЦИИ Приходится признать, что органы чувств — наш главный инструмент познания мира — не самые совершенные приспособления. Не всегда они точны и не всякую информацию способны воспринять. Неслучайно о грубых, приблизительных вычислениях говорят: «на глаз». Если бы у нас не было так много специальных приборов, то вряд ли человечеству удалось бы проникнуть в тайны живой клетки или отправить к Марсу и Венере космические зонды. II-MA 1.3. Ииформоциоиныо процессы 23 Для получения недоступной обычным органам чувств информации об объекте широко используются технические устройства, называемые датчиками. Рассмотрим примеры таких датчиков. В 1609 году Галилео Галилей изготовил зрительную трубу для наблюдения за звездами. Она обладала 30-кратным увеличением. Собирая с помощью телескопа информацию о состоянии и движении небесных тел, ученый сделал много открытий (например, описал поверхность Луны). Как известно, для ориентации на местности используется компас. Он был изобретен во II веке до н. э. «Сынань» — «Ведающий югом» — так называли компас китайцы. Состоял он из «ложки» с тонким / 1 \ концом, материалом для которой служил магнитный железняк. Посредине она крепилась к бронзовой пластине с нанесенными на ней 24 делениями. «Ложку» вращали, как волчок. После остановки ее тонкий черенок всегда указывал на юг. Со време-' нем этот прибор совершенствовался. Он мог приобретать разную форму, но выполнял всегда одну функцию — помогал ориентироваться по сторонам света. Другое древнейшее устройство — весы. С их помощью люди получают информацию о массе объекта. Еще один наш старый знакомый — термометр — служит для измерения температуры окружающей его среды, например воздуха. Рядом с ним под рукой у метеоролога — другие приборы. Для определения влажности воздуха используют гигрометр. Барометр определяет значение атмосферного давления. Скорость перемещения воздушных потоков измеряют с помощью анемометра. Любой точный измерительный прибор является датчиком, то есть устройством, поставляющим информацию. Загляните в свой пенал — нет ли в нем таких приборов? ■^'1 РАЗДЕЛ 1. Представление об обьекгах и информации ОБРАБОТКА МНФ0РМАЦ14И Приобретая жизненный опыт, наблюдая мир вокруг себя, иначе говоря — накапливая все больше и больше информации, человек учится делать выводы. Кто не слышал в детстве родительских наставлений: «Не тронь чайник, обожжешься!» Но стоит взрослому отвернуться — и любопытный ребенок уже тянется к чайнику, кипящему на плите. Результат: легкий ожог, громкий плач и усвоенный на всю жизнь опыт. Заметьте, что информация, приобретенная таким образом, запоминается неосознанно, без размышлений. Она хранится в глубине памяти человека, а в нужный момент словно сама собой вспоминается и помогает ему принять правильное решение. Каждый раз, случайно коснувшись горячей поверхности, мы отдергиваем руку, потому что у всех нас в детстве был свой «горячий чайник». Можно привести много примеров осознанной обработки информации. В этом случае человек создает новую информацию, опираясь на поступающие сведения — так называемую входную информацию, и на запас имеющихся у него знаний и опыта. Например, на уроках математики школьник изучает математические правила и законы (приобретает определенные знания и навыки). Когда учитель предлагает ему очередную задачу (входная информация), он обдумывает последовательность решения, вспоминая, какие из изученных правил ему необходимо применить. Наконец, он находит ответ. Эта новая информация, созданная учеником в результате обработки входной информации, называется выходной. Входная информация Выходная информация Рис. 1.1. Преобразование информации ГЕМА !.3. Информационные процессы 25 Как вы поняли, выходная информация всегда является результатом мыслительной деятельности человека по обработке входной информации. Можно сказать, что человек постоянно занимается обработкой входной информации, преобразуя ее в выходную. Условно модель этого процесса представлена на рис. 1.1. ^ Входная информация — информация об объектах, которую получает человек или устройство. Выходная информация — информация, которая получается после обработки человеком или устройством входной информации. Приведем несколько примеров обработки информации Глядя на звездное небо, звездочеты получали информацию о расположении звезд (объектов). Они интерпретировали ее, основываясь на своем опыте и знаниях, и создавали выходную информацию в виде гороскопов. В древности люди решили, что Солнцу, Луне и каждой планете Солнечной системы (планета Плутон была открыта значительно позже) соответствует определенное число: 1 Солнце 6 Венера 2 Луна 7 Сатурн 3 Марс 8 Уран 4 Меркурий 9 Нептун 5 Юпитер Последовательно складывая все цифры, составляющие дату своего рождения, вы можете определить «свою» планету. Например, 04.11.1981 — 4-fl-fl-l-l-t-9-f8-)-l = 25-2-f5 = 7 — Сатурн. Что здесь является входной, а что выходной информацией? Входная — это дата рождения, выходная — это число, которому соответствует определенная планета. Задание 1.11. Придумайте примеры человеческой деятельности, связанные с обработкой входной информации для получения выходной. Расскажите, каким способом в ваших примерах человек преобразовывает информацию. 26 РАЗДЕЛ 1. Представление об объектах и информации Очень часто, собрав информацию с помощью датчиков, человек приступает к ее обработке с помощью различных технических устройств. Среди них особую роль играет компьютер, обладающий уникальной способностью быстро обрабатывать большие объемы информации. Разумеется, такая помощь возможна только тогда, когда человек предварительно создал для компьютера модель объекта, В соответствии с нею компьютер перерабатывает входную информацию и предоставляет человеку результат, который он должен оценить. Входная и выходная информация при компьютерной обработке может быть представлена в различной форме. Так, при подготовке метеосводки данные о состоянии атмосферы поступают из датчиков в виде таблиц и графиков, а иногда и в виде сигналов для компьютера. Выходная информация, обработанная компьютером, выдается в форме синоптической карты погоды, которую вы часто видите по телевизору. Если датчики дополняют недостающие возможности наших органов чувств, то компьютер берет на себя сложные вычисления и тем самым облегчает задачу, стоящую перед человеческим интеллектом. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ Развитие человечества не было бы возможно без обмена информацией. С давних времен люди из поколения в поколение передавали свои знания. Они также стремились найти разные способы обмена информацией, что было жизненно важно. Для этого посылали гонцов, использовали почтовых голубей, подавали сигналы дымом костров и барабанным боем. Сегодня мы пользуемся другими способами передачи информации, применяя для этого различные технические устройства: телеграф, телефон, телевизор, радио, компьютерные сети. Передавать информацию могут не только люди, но и растения, и животные. Например, движения ушей и хобота передают настроение слона, А между собой слоны обмениваются информацией с помощью низких гортанных звуков, которые слышны очень далеко. ГЕМА 1.3. Информационные процессы 27 ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ Человеческий разум является самым совершенным инструментом познания окружаюЕцего мира. А память человека — великолепным устройством для сохранения полученной информации. Чтобы информация стала достоянием многих людей, необходимо иметь возможность ее хранить не только в памяти одного человека. Древние люди увековечивали свои знания в наскальных рисунках, передавали устно в виде песен, сказаний, легенд. Но высечение рисунка — процесс трудоемкий, а память человека не в состоянии хранить огромные объемы информации. Со временем появились более доступные способы хранения информации: узелки на веревках, зарубки на палках, берестяные грамоты, письма на папирусе, бумаге. Наконец, был изобретен типографский станок и появились печатные книги. Процесс поиска новых, более надежных и доступных способов хранения информации идет и по сей день. Сегодня мы пользуемся для этого самыми различными материалами: бумагой, фото- и кинопленкой, магнитной аудио- и видеолентой, магнитными и оптическими дисками. Все они называются «носитель информации». Носитель информации — материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации. Например, книга — это носитель информации. Видеокассета тоже является носителем информации: на ней записывается звуковая и зрительная информация. Носители информации можно различать не только по материалу, из которого они изготовлены, но и по назначению (чертежи; дорожные знаки; книги, напечатанные специальным шрифтом Брайля для слепых людей). За свою историю человечество неплохо научилось хранить полученные знания. 28 РАЗДЕЛ 1. Представление об обьектах и информации П051СК ИНФ0РМАЦУ5М Однако оказывается, что просто сохранить информацию недостаточно. Представьте себе большое количество беспорядочно сложенных книг или фотографий. Как ими воспользоваться для поиска очень важной и нужной информации? Если информацию нужно найти быстро, то никак. А если время не ограничено, то можно попытаться, перебрав все книги, выбрать нужную. А можно ли это сделать проще? Да, если вы расставите книги в определенном порядке. Человек догадался хранить информацию так, чтобы ее было легко найти. Рассмотрим несколько примеров. У вас много знакомых. Как сохранить сведения о них, чтобы быстро найти нужный телефон? — Для этого все фамилии следует заносить в записную книжку, располагая их в алфавитном порядке. А как отыскать нужный раздел в книге? — По оглавлению, где перечислены их названия и номера страниц. Чтобы отыскать нужный термин в учебнике, вы используете словарь, где все термины перечислены в алфавитном порядке с указанием, на какой странице их можно встретить. Как узнать, в каком кабинете занимается 7«а» класс на четвертом уроке во вторник? — Посмотреть по расписанию. Как найти книгу в библиотеке? — По каталогу, где в определенном порядке рассортированы карточки и на каждой — название книги и ее шифр, под которым она хранится на стеллаже. КОДИРОВАННОЕ ИНФОРМАЦИИ Составляя информационную модель объекта или явления, мы должны договориться о том, как понимать те или иные обозначения. Человек, например, записывает полученное сообщение с помощью букв (символов языка). На уроках физики, рассматривая какое-либо физическое явление, вы описываете его в тетради с помощью формул. Можно говорить о языке арифметики, где символами языка являются цифры, знаки арифметических действий и отношений. Существует язык глухонемых, где символами языка служат определенные знаки, В таких случаях говорят, что fE/v\A i.3. Информационные процессы 29 основу языка составляет алфавит — конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых конструируется сообщение на данном языке. Но вот беда, одна и та же запись может иногда нести разную смысловую нагрузку. Например, набор цифр 120999 может обозначать: — массу объекта; — длину объекта; — расстояние между объектами; — номер телефона; — запись даты 12 сентября 1999 года. Чтобы избежать путаницы, следует договориться о правилах представления информации. Такое правило часто называют кодом. Код — набор условных обозначений для представления информации. Для общения друг с другом мы используем код — русский язык. При разговоре этот код передается звуками, а при письме — буквами. Можно привести много примеров различных кодов для передачи информации. Наиболее значимым для развития техники оказался способ представления информации с помощью кода, состоящего всего из двух символов: {0, 1}. Для удобства использования такого алфавита договорились называть любой из его знаков словом «бит» (от английского «binary digit» — двоичный знак). Бит — наименьшая единица измерения объема информации. Более крупной единицей измерения объема информации является байт. 1 байт = 8 бит. Условились считать, что объем информации, содержащийся в одном символе (букве, цифре или специальном знаке), равен 1 байту. Тогда становится легко определить объем информации, содержащейся в слове, предложении, на странице. Принято также использовать и более крупные единицы измерения объема информации, которые приведены в табл. 1.8. 30 РАЗДЕЛ 1. Представление об обьектох и информации КОМПЬЮТЕР ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ РАБОТАТЬ С ИНФОРМАЦИЕЙ Применение компьютера как инструмента для работы с информацией очень разнообразно и многогранно. Будучи универсальным инструментом, компьютер позволяет не только работать с известными моделями объектов, но и помогает их усовершенствовать, а также создавать новые модели в различных областях человеческого знания. Например, с помощью компьютера сейчас создают модели обуви, испытывают автомобили, изучают строение молекул. Мйогие компьютеры во всем мире объединены в специальные сети, с помощью которых можно передавать информацию от компьютера к компьютеру. Одной из таких сетей является Internet. Вы о ней наверняка много слышали. Зачем же были придуманы способы общения компьютеров друг с другом? Оказывается, для быстрого обмена информацией между сотнями тысяч объединенных в одну сеть компьютеров. Internet — это путь, по которому передается большое количество технических документов, журнальных статей, деловых писем, стихотворений и прозы, произведений искусства, медицинских заключений, мнений и взглядов, научных докладов, игр и шуток, словом, всего, что можно преобразовать в компьютерные данные и передать по телефонным линиям. Благодаря этому вам гарантированы: быстрый, безошибочный обмен информацией; быстрый доступ к ней и ее обработка! Пожалуй, возникновение сети Internet — это событие в истории человечества, сравнимое по значимости с изобретением книгопечатного станка. Таблица 1.8. Единицы измерения объема информации Название Условное обозначение Соотношение с другими единицами Килобит Кбит 1 Кбит = 1024 бит SS1000 бит Мегабит Мбит 1 Мбит = 1024 Кбит « 1 000 000 бит Гигабит Гбит 1 Гбит = 1024 Мбит » 1 000 000 000 бит Килобайт Кбайт (Кб) 1 Кбайт = 1024 байт » 1000 байт Мегабайт Мбайт (Мб) 1 Мбайт = 1024 Кбайт » 1 000 000 байт Гигабайт Гбайт (Гб) 1 Гбайт = 1024 Мбайт » 1 000 000 000 байт !СМА 1.3. Информационные процессы 31 для САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 1.12. Какое устройство-датчик вы используете каждый день для определения времени? Вспомните историю его создания, различные виды таких устройств. 1.13. Найдите в литературе не описанные в этой теме примеры использования компьютера в жизни человека. 1.14. Приведите примеры создания человеком новой информации. 1.15. Приведите примеры носителей информации. 1.16. Приведите примеры различных способов хранения информации. 1.17. На стандартно оформленной машинописной странице должно быть 30 строк по 60 символов в каждой. Определите информационный объем страницы в битах (Килобитах) и байтах (Килобайтах). 1.18. Придумайте три своих способа кодирования русских букв (с помощью графических символов, чисел и символов). Контрольные вопросы 1. Как называется информация, получаемая человеком? 2. Как называется информация после ее обработки человеком или техническим устройством? 3. Что такое носитель информации? 4. Какие типы носителей информации вы знаете? б. Какие требования предъявляются к носителю информации? 6. Приведите примеры способов организации хранения информации. 7. Что такое код и кодирование информации? 8. Что помогает людям получать информацию, недоступную их органам чувств? Приведите примеры такой информации. 9. Какой алфавит используется в технике, как называются символы этого алфавита? 10. Какие устройства, которые помогают человеку собирать, хранить, обрабатывать и передавать информацию, вы знаете? 11. Приведите примеры информации, которую можно получить с помощью компьютерной сети. РАЗДЕЛ 2 ТЕМА 2.1 ТЕМА 2.2 ТЁМА 2.3 ТЕМА 2.4 ТЕМА 2.5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Назначение персонального компьютера...............34 Устройства ввода и вывода информации....................38 Устройства памяти......................47 Структура персонального компьютера...............54 Роль программного обеспечения в организации работы компьютера........59 этом разделе мы рассмотрим компьютер как техническое средство, которое позволяет быстро и качественно перерабатывать всевозможную информацию об объектах реального мира. Как любой объект, компьютер состоит из более простых объектов, блоков, которые предназначены для выполнения определенных действий. Одни блоки служат для того, чтобы компьютер смог получить информацию. Другие блоки преобразовывают введенную в компьютер информацию. Третьи — обеспечивают вывод информации из компьютера. Многие блоки выполняют вспомогательные действия. Вся совокупность технических блоков-устройств составляет аппаратное обеспечение компьютера. Вы узнаете о назначении основных блоков компьютера; составите себе представление о разнообразии периферийных устройств; разберетесь, для чего нужна компьютеру память, как и когда она используется. Существует одно условие, при котором компьютер «оживает» и все его блоки начинают выполнять предусмотренные действия. Это наличие в нем программ. Именно программы заставляют компьютер работать, выполнять всевозможные операции по вводу, преобразованию, хранению и выводу информации. Программы являются «душой» компьютера. Все программы, находящиеся на конкретном компьютере, получили название программного обеспечения. Программы служат людям в качестве рабочих инструментов для создания текстовых документов, для выполнения сложных расчетов, создания рисунков и чертежей, для развлечения и т. д. Чтобы правильно использовать программный инструментарий, надо узнать назначение программы, понять, когда и как ее следует применять. Программное обеспечение компьютера можно условно разделить на три больших класса: системное, прикладное и инструментарий программирования. В этом разделе вы познакомитесь с назначением каждого класса, а затем в следующих разделах научитесь работать с их представителями. ТЕМА 2.1 НАЗНАЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Изучив эту тему, вы будете знать: «> что компьютер — самый современный инструмент обработки информации; ® основные этапы обработки информации на компьютере; базовый комплект персонального компьютера; ® что такое производительность компьютера. Итак, компьютер располагается на письменном столе, его можно потрогать, подвигать, он состоит из нескольких устройств. Вы можете обратиться к нему за помощью, общаться с ним — иногда как с другом, иногда как с добрым или строгим учителем, иногда как с партнером в игре. Компьютер помогает вам, учит, развлекает. Что бы вы ни делали — рисуете, пишете, считаете, играете — компьютер очень дисциплинированно и послушно выполняет все ваши просьбы, изложенные в виде определенных команд. Он понимает вас, выполняет все ваши задания и обязательно знакомит вас с результатом. Компьютер обладает чрезвычайно высокой, по сравнению с человеческими возможностями, скоростью работы, благодаря чему вы имеете возможность получать результат почти мгновенно. Можно еще продолжать перечисление особенностей компьютера, но лучше познакомиться с его устройством и возможностями. Как устроен компьютер и из каких частей он состоит? Ответ на этот вопрос может быть простым или сложным, в зависимости от того, как человек собирается с ним работать. Если компьютер нужен для того, чтобы облегчить человеку работу с информацией, то о его устройстве достаточно иметь некоторые поверхностные сведе- II.'MA 2.1. Нозночение персонопьного компыогера 35 ния: надо знать и понимать назначение его основных устройств и уметь работать в определенной программной среде. На это способен любой человек в любом возрасте. Если же использовать компьютер профессионально, будучи специалистом в данной области знания, то потребуется освоить достаточно сложный мир компьютерных устройств, правил, законов, И эта весьма непростая задача по силам только подготовленным специалистам. Мы познакомимся с устройством компьютера с точки зрения пользователей, то есть тех, кто будет использовать компьютер как инструмент для обработки информации. Компьютер как инструмент обработки информации должен воспринимать информацию, запоминать ее, совершать над ней различные действия и выдавать результаты своей работы — то есть выполнять основные этапы обработки информации (рис. 2.1): ввод, хранение, преобразование, вывод. Рис 2.1. Основные этапы обработки информации Для выполнения этих задач компьютер использует различные устройства, которые и составляют то, что мы называем его аппаратным обеспечением. Все составные части персонального компьютера работают согласованно, шаг за шагом выполняя необходимые команды-инструкции. Аппаратное обеспечение персонального компьютера — группа взаимосвязанных устройств для приема, преобразования и выдачи информации. Из всего многообразия компьютерных устройств можно вычленить минимальный базовый набор, без которого работа компьютера 36 РАЗДЕЛ) 2. AnnopaiHOc и nporpav^-inoo обеспечение персонапьного компьютера невозможна. На Рабочем столе пользователя компьютера мы обязательно увидим клавиатуру, монитор и небольшой корпус, который принято называть системным блоком, так как в нем располагается основное оборудование компьютера. Системный блок соединен проводами со всеми устройствами, которые используются при работе компьютера. Клавиатура обеспечивает ручной ввод данных, а монитор выводит на свой экран результаты обработки информации. Наряду с клавиатурой и монитором, при работе за персональным компьютером используется еще несколько устройств (не входящих в базовый комплект), обеспечивающих ввод и вывод информации. Трудно, например, представить себе работу современного компьютера без маленькой помощницы — мыши, которая быстро бежит по коврику даже в руках неопытного пользователя, и без принтера, который позволяет распечатать текст в считанные минуты. Обычно современный компьютер дополняют колонки или наушники, микрофон, а те, кто увлекается компьютерными играми, часто используют джойстик. Наличие различных устройств в составе компьютера делает его универсальным инструментом обработки информации. Независимо от комплекта устройств вас всегда будут интересовать характеристики, которые позволят сравнить один компьютер с другим и получить представление о его возможностях. Одна из таких характеристик — производительность компьютера, которая иногда приближенно определяется количеством элементарных операций (например, таких как сложение), выполняемых за одну секунду (оп/с). Производительность современных компьютеров определяет их возможности обрабатывать информацию и колеблется от нескольких миллионов до нескольких миллиардов операций в секунду. 0:^ Производительность компьютера - характеристика компьютера, показывающая скорость выполнения им операций обработки информации: n мл 2.1. Назначение нерсонольного компьютера 37 Пришло время погрузиться в пучину компьютерных терминов (где множество слов иностранного происхождения), ближе познакомиться с информационными технологиями, рассмотреть компьютерные устройства, понять, как они обеспечивают различные виды обработки информации, и разобраться в видах этой информации. Контрольные вопросы 1. Объясните назначение компьютера. 2. Каковы основные этапы обработки информации компьютером? 3. Опишите основные этапы обработки информации с помощью обычного микрокалькулятора. 4. Дайте определение аппаратного обеспечения компьютера. 5. Что входит в базовый комплект персонального компьютера? 6. Что такое системный блок? 7. Каково назначение клавиатуры и монитора? 8. Перечислите различные устройства компьютера. 9. Как объяснить, что такое производительность компьютера? ТЕМА 2.2 УСТРОЙСТВА ВВОДА И ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ Изучив эту тему, вы будете знать: « назначение устройств ввода и вывода; Ф наиболее распространенные устройства ввода и вывода: т назначение основных полей клавиатуры: « особенности модема — устройства для приема и передачи данных: в для чего нужен в компьютере порт. УСТРОЙСТВА ВВОДА Информацию об окружающем мире человек воспринимает с помощью органов чувств. Органы чувств получают информацию в тех формах, в которых она существует (текст в учебнике, сообщение по телефону, запах газа на кухне, вкус горького перца), а затем она преобразуется в мысли, эмоции, ощущения. Компьютеру, как и человеку, необходимо иметь органы, с помощью которых он может воспринимать информацию. У современного компьютера имеются разнообразные устройства, называемые устройствами ввода, которые воспринимают различные ви- !■ t.'iA 2.2. Vlipohoso ввода и вывода информации 39 ды ВХОДНЫХ данных: числа, тексты, изображения, звуки. Устройства ввода преобразуют различные виды информации в электрические сигналы, имеюпдие два значения, то есть переводят на язык компьютера. Многообразие устройств ввода определяется видами информации, которую необходимо ввести. Устройства ввода — устройства преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, понятную компьютеру. Клавиатура Клавиатура является стандартным устройством для ввода данных в компьютер. С ее помощью мы можем вводить числовую и текстовую информацию, а также различные команды. Обычно вводимая с клавиатуры информация отображается на экране монитора. Место ввода информации на экране помечается специальным значком, который называется курсор. Вид курсора может быть различным, чаще всего это черточка или прямоугольник, возможно, мигающие. Как правило, работа за персональным компьютером начинается с освоения клавиатуры. При всем разнообразии конструкций любая клавиатура имеет следующие группы клавиш (рис. 2.2). Поле функциональных клавиш iiiWmiiiiliiiil цШ' шаашитш.ш ,1.', , I , . S fcs I m Ш я я m El M il H:№ №];■ И.Н la m 'Л \iaтатщатШМттщ .Ш1 fa иа’1йа’’й;н » И' Ш а ш Малая цифровая клавиатура Поле управляющих Алфавитно-цифровое Поле клавиш клавиш попе управления курсором Рис. 2.2. Стандартная клавиатура компьютера 40 РАЗДЕЛ A\nncjpoTHOO и профоммное обеспечение персонопьного компьюторп 1. Алфавитно-цифровое поле клавиш — для ввода прописных и строчных букв, чисел и других символов. Часто это поле называют полем печати. Клавиши этого поля выделены светло-серым цветом. 2. Поле управляющих клавиш — для ввода и выполнения команд, для редактирования данных. Назначение основных управляющих клавиш приведено в табл. 2.1. Клавиши , , расширяют возможности клавиатуры. При одновременном нажатии одной из этих клавиш и клавиши поля печати вводится команда. Клавиши этого поля имеют серый цвет. 3. Поле функциональных клавиш —. Их назначение зависит от используемой среды. Как правило, в большинстве программ за закреплена функция справки (помощи). 4. Поле клавиш управления курсором — для перемещения курсора на экране монитора. 5. Поле клавиш малой цифровой клавиатуры может работать в двух режимах в зависимости от состояния индикатора Num Lock, который включается и выключается клавишей : — при включенном индикаторе Num Lock обеспечивается быстрый и удобный ввод цифр; — при выключенном индикаторе Num Lock дублируются функции поля управления курсором и поля управляющих клавиш. Таблица 2.1. Назначение основных управляющих клавиш Клавиша Назначение Enter Ввод набранной команды или текста Esc Отмена текущего действия Tab Установка курсора на определенную позицию Caps Lock Фиксация режима ввода прописных букв Shift, Ctrl, Alt Самостоятельного действия не имеют, действуют только при совместном нажатии с буквенной или управляющей клавишей Backspace Удаление символа слева от курсора Del Удаление текущего символа Ins Включение режима вставки или замена символа Num Lock Переключение режимов работы малой цифровой клавиатуры Print Screen Печать экрана П'.МА 2.2. Устройства ввода и выводе информации 41 Мышь Рядом с клавиатурой размещается подвижное устройство, называемое мышью. Перемещение мыши по ровной поверхности (столу, коврику) приводит к вращению внутри нее шарика, что вызывает соответствующее перемещение ее указателя на экране монитора. Мышь ускоряет перемещение курсора (указателя) по экрану при выполнении конкретного задания, помогает создавать графические объекты. Нажатие на кнопку мыши компьютер воспринимает как указание на выполнение заданного действия. Трекбол Трекбол, или шаровой манипулятор, напоминает перевернутую мышь. Его не надо, как мышь, двигать по столу. В трекболе шарик вращается рукой. Он очень удобен в тех случаях, когда мало места. Это свойство определило широкое использование трекбола в портативных компьютерах. Джойстик Джойстик, или ручка управления, был разработан специально для игр. Так же как мышь и трекбол, он позволяет перемещать курсор или графический объект по экрану монитора. Джойстик представляет собой рукоятку, отклоняющуюся во все стороны, и несколько кнопок на небольшой панели — для выполнения простейших действий. Мышь, трекбол и джойстик называются ручными манипуляторами. Сенсорный экран Прикосновение к определенному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено компьютером. Таким образом можно не только выбрать объект, но и переместить его по экрану на новое место. 42 РАЗДЁЯ 2. Аппаратное и программное обеспечение персонального компьчэтера Световое перо Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги. Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах — в карманных микрокомпьютерах. Графический планшет Графический планшет позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. С помощью специального пера на поверхности планшета создается рисунок. Одновременно копия рисунка воспроизводится на экране. ' Сканер ., .; .Сканер предназначен для ввода в компью- тер графической или текстовой информации с листа бумаги, со страницы журнала или книги. Он очень быстро создает электронную копию текста или картинки, преобразуя вводимую информацию в форму, понятную компьютеру. Микрофон ^ С помощью микрофона человек вводит в компьютер непосредственно звуковую информацию, освобождаясь от утомительного ручного ввода. Говорить легче и быстрее, чем набирать текст на клавиатуре. Так, например, звуковая информация может быть преобразована в печатный текст и сохранена на диске. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА Человек использует различные средства, чтобы сообщить миру свои мысли, идеи, гипотезы, решения: устную речь, письменное изложение, язык жестов и мимики, а иногда ему для этого достаточно взгляда. Компьютер выдает содержащуюся в нем информацию с помощью устройств вывода. ll_/vl/\ Устройства ввода и вывода информации 43 Устройства вывода — устройства преобразования выходной информации из формы, понятной компьютеру, в форму, понятную человеку. Язык электрических сигналов, доступный компьютеру, преобразуется в естественный, традиционный для человека язык — в числа, слова, картинки, звуки. С помощью устройств вывода информации пользователь персонального компьютера контролирует и ввод данных, и результаты обработки информации. Рассмотрим наиболее распространенные устройства вывода информации. Монитор Стандартным устройством вывода в составе персонального компьютера является монитор (дисплей, терминал). На экране современного дисплея отображается текстовая и графическая информация, анимационные и видеофильмы. Современные мониторы имеют богатую цветовую палитру. Монитор — необходимая часть любого компьютера. Но изображения текста, рисунки, чертежи на экране монитора не являются документами, их нельзя взять в руки и положить в папку, поэтому их так и называют — недокументированные копии. После выключения компьютера с ними нельзя работать, а часто результаты работы компьютера необходимо сохранить — в виде документированной копии текста, чертежа, рисунка. Для этого используются, к примеру, принтер или плоттер. Принтер Принтер ■— печатающее устройство, предназначенное для вывода текстовой информации на бумагу, то есть для получения документированной копии. Большинство принтеров позволяют распечатывать черно-белые рисунки и графики, а некоторые из них — и цветные. Существуют различные принтеры, отличающиеся друг от друга качеством печати, производительностью и, соответственно, стоимостью. 44 РАЗДБП 2. Аппаротиое и прогроммное обеспечение персонального компыотеро Плоттер Плоттер выводит на бумагу графические данные — выполняет качественные цветные печатные копии сложных схем, графиков, чертежей, географических и геодезических карт, архитектурных проектов. Устройства звукового вывода Динамик, колонки, наушники обеспечивают вывод и воспроизведение звуковой информации (музыки, человеческого голоса и т. д.). УСТРОЙСТВА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Очень часто данные с одного компьютера требуется передать на другой. С этой целью компьютеры объединяют в компьютерные сети. Современный мир окутан паутиной компьютерных сетей — от небольшой локальной сети в офисе какой-либо фирмы или в классе вашей школы до глобальной сети, такой как Internet. Устройства передачи данных преобразуют выходную информацию компьютера таким образом, чтобы ее можно было передавать по различным каналам связи. Обычно в качестве канала для передачи данных используют телефонную сеть, что требует преобразования выходной информации компьютера в сигнал, который может передаваться по телефонным линиям связи. Это преобразование осуш;ествляет специальное устройство, называемое модемом. При получении информации из сети модем выполняет обратное преобразование информации, облекая ее в форму, понятную компьютеру (рис. 2.3). Модем — устройство, предназначенное для преобразования и передачи информации между удаленными компьютерами. Модем является неотъемлемым компонентом современного персонального компьютера. Модем может быть расположен внутри или вне системного блока. В зависимости от этого он называется внутренним или внешним. 11:МЛ IP. Устройства епидо и вывода информации -15 Модем Модем Рис. 2.3. Обмен информацией между удаленными компьютерами Устройства ввода, вывода и передачи информации, устройства организации внешней памяти принято называть периферийными. Периферийные устройства подключаются к компьютеру через специальные разъемы системного блока. Устройство, обеспечиваю-ш;ее соединение периферийного устройства с системным блоком компьютера, называется порт. Название это выбрано не случайно. Компьютерный порт, как и обыкновенный, обеспечивает связь с внешним миром. Без морского порта или аэропорта нельзя воспользоваться самолетом или кораблем. Без компьютерного порта нельзя подключить периферийные устройства — мышь, принтер, сканер и пр. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задание 2.1. Заполните табл. 2.2, перечисляя периферийные устройства, обеспечивающие указанный вид обработки информации (возможно несколько вариантов ответа). Таблица 2.2. К заданию 2.1 Вид обработки информации Вид информации символьная графическая звуковая Ввод информации Клавиатура Сканер... Вывод информации Монитор, принтер... Контрольные вопросы 1. Определите назначение устройств ввода информации в компьютер. 2. Назовите клавиши, переключающие режимы работы клавиатуры. 46 РАЗДЕТ} 2. AnnoprjTHOG я программное обеспечение персонального комгп*?отера 3. Что такое курсор? Назовите наиболее распространенные виды курсора. 4. Какое поле клавиатуры, работая в одном режиме, дублирует поле управления курсором, а в другом — обеспечивает ввод числовой информации? 5. Перечислите известные вам устройства ввода и вывода, укажите их назначение. 6. Назовите устройства ввода, относящиеся к ручным манипуляторам. 7. Дайте определение устройствам вывода информации. 8. Какие виды информации могут отображаться на экране монитора? 9. С помощью какого устройства можно ввести информацию в компьютер? 10. Какие устройства обеспечивают получение документированной копии? 11. Какое устройство вывода используется при создании архитектурных проектов? 12. Какие отличия существуют между печатной машинкой и клавиатурой компьютера? 13. Назовите устройство передачи данных на удаленный компьютер. 14. Какие линии связи используются обычно в компьютерных сетях? 15. Что такое «периферия» компьютера? 16. Как периферийные устройства подключаются к компьютеру? 17. Объясните аналогию между компьютерным понятием «порт» и морским портом или аэропортом в большом городе. ТЕМА 2.3 УСТРОЙСТВА ПАМЯТИ Изучив эту тему, вы будете знать: ® что такое память компьютера и как она соотносится с памятью человека; характеристики памяти — объем и быстродействие; *> почему память компьютера разделяется на внутреннюю (основную) и внешнюю; г особенности внутренней (основной) памяти; особенности внешней памяти; ® наиболее распространенные типы внешней памяти компьютера. Как и человек, компьютер должен запоминать всю информацию, подлежащую обработке, промежуточные данные, результат, а также команды, которые определяют последовательность его действий. Эту задачу в компьютере решает устройство памяти, называемое так же — память или запоминающее устройство. Память компьютера — устройство для хранения информации. Память компьютера нельзя полностью отождествлять с памятью человека, так как это только некое хранилище (склад) разного рода информации. Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве, представляет собой закодированные с помощью цифр 1 и О числа, буквы, символы, слова. Память же человека постоянно занята переработкой (преобразованием) хранящейся в ней информации. 48 РАЗДЕЛ 2. Лппарожое и программное обеспечение персонального компьютера В памяти компьютера, как и на любом складе, должен быть порядок — конкретная информация или команда, задающая действие компьютеру, должна находиться на определенном месте в определенной ячейке. Чтобы взять информацию из ячейки или поместить ее туда, надо указать адрес ячейки. Эти действия получили соответствующие названия: в первом случае — считывание, или чтение информации из памяти; во втором случае — запись, или сохранение информации в памяти. При записи (сохранении) порции информации предыдущая информации, хранящаяся на этом месте, стирается. Вновь записанная информация хранится до тех пор, пока на это место не будет записана другая информация. При чтении (считывании) порции информации из памяти осуществляется передача ее копии в другое устройство, где с ней будут производиться определенные действия. Например, числа будут участвовать в вычислениях, слова могут быть использованы при создании текста, из звуков будет создаваться мелодия и т. д. Оригинал этой порции информации остается в памяти до тех пор, пока на это место не будет записана другая информация. Чтение (считывание) информации из памяти — процесс получения информации из памяти по заданному адресу. Запись (сохранение) информации в памяти — процесс размещения и хранения информации по заданному адресу. Важной характеристикой памяти служит ее объем, называемый также емкостью. В современных компьютерах объем памяти во многом определяет производительность компьютера. Для измерения объема памяти используются следующие единицы измерения информации (см. тему 1.2): байты, килобайты (Кбайты, Кб), мегабайты (Мбайты, Мб), гигабайты (Гбайты, Гб). В качестве запоминающих элементов используются разные носители. Так, память на магнитных носителях имеет емкость порядка десятков и сотен гигабайт, а емкость памяти, основанной на электронных микросхемах (чипах), составляет несколько десятков мегабайт. Не менее важной характеристикой памяти является быстродействие — скорость считывания или записи адресуемой порции информации. I hMA 2.3. Устройства памяти 49 Объем (емкость) памяти — максимальное количество хранимой в ней информации. Быстродействие памяти — время, необходимое для считывания из памяти или записи в память информации по заданному адресу. Может ли человек хранить всю информацию об окружающем мире в своей памяти и нужно ли это ему? Зачем, например, помнить названия всех поселков и деревень вашей области, когда при необходимости вы можете воспользоваться картой местности и найти все, что вас интересует? Нет необходимости помнить и цены железнодорожных билетов на разных направлениях, так как для этого есть справочники и справочные службы. А сколько существует всевозможных математических таблиц, где рассчитаны значения некоторых сложных функций — в поисках ответа вы всегда можете обратиться к соответствующему справочнику. Информация, которую человек постоянно хранит в памяти, характеризуется гораздо меньшим объемом сравнительно с информацией, сосредоточенной в книгах, кинолентах, на видеокассетах, дисках и других материальных носителях. Можно сказать, что материальные носители, используемые для хранения информации, составляют внешнюю память человека. Для того чтобы воспользоваться информацией, которая хранится на материальных носителях, человек должен затратить гораздо большее время, чем если бы она хранилась в его памяти. Это компенсируется тем, что внешняя память позволяет сохранять информацию длительное время, и использовать ее может множество людей. Чем больший объем информации может храниться в памяти, тем большее время уходит на ее поиск, то есть уменьшается быстродействие. Чем меньше информации может храниться в памяти, тем быстрее эту информацию можно отыскать. Так же устроена память и в компьютере: она разделена на внутреннюю (основную) и внешнюю. Основную память еще называют оперативной. Внутренняя память Внутренняя (основная) память — память высокого быстродействия и ограниченного объема. При изготовлении этого вида памяти в качестве материальных носителей используются интегральные 50 РАЗДЕЛ 2. Аппаратное и программное обеспечение персонального компьютера схемы (чипы), которые размещаются на плате. Чем больше размер внутренней памяти, тем более сложную задачу может решить компьютер (и с большей скоростью). Внутренняя память хранит всю информацию, необходимую для выполнения текущей задачи, все промежуточные данные, результаты, команды. Это — быстрая память, работающая так же оперативно, как человеческая, она всегда готова прийти на помощь при решении самых трудных проблем. Необходимо помнить, что при выключении компьютера данные, содержащиеся в ней, теряются. Запомните! При выключении компьютера вся находящаяся в основной (внутренней) памяти информация стирается. Внешняя память Внешняя память компьютера предназначена для долговременного хранения любого вида информации. Выключение питания компьютера не приводит к потере данных во внешней памяти. Эта память не ограничена, в случае необходимости ее можно нарастить так же, как можно купить новую книжную полку для хранения новых книг. Но обращение к ней требует большего времени — как человек затрачивает гораздо больше времени для поиска информации в справочной литературе, чем если бы она хранилась в его собственной памяти. Например, существует целая процедура поиска книг в библиотеке с помощью каталогов, а в книгах отыскивается нужная рубрика, страница, абзац. Наиболее распространенными видами внешней памяти являются жесткие, гибкие, лазерные диски, магнитные ленты. Жесткие магнитные диски (винчестеры) состоят из нескольких металлических дисков, установленных внутри корпуса дисковода. Как правило, жесткие диски размещаются внутри системного блока. Объем жесткого диска в персональном компьютере достигает нескольких гигабайт. Несмотря на то что жесткий диск установлен внутри системного блока, он все равно является его внешней памятью, а устройство, обеспечивающее его работу, относится к периферийным устройствам. if-мл '2.3, Устройства памяти 51 Дисковод Лазерный диск Гибкий диск Гибкие магнитные диски часто называются дискетами, или флоппи-дисками. Наиболее часто используются диски размером 3,5 дюйма с объемом 1,44 Мб. Гибкие диски особенно удобны, когда надо перенести на другой компьютер некоторый небольшой объем информации. Они дешевы и удобны в употреблени1ь Для чтения или записи информации диск устанавливают в дисковод. Как правило, дисководы гибких дисков расположены внутри системного блока. Оптические, или лазерные, диски — это диски, на поверхности которых информация записана с помощью лазерного луча. Лазерные диски часто называют CD-ROM. Лазерные диски являются наиболее популярными носителями информации. При небольших размерах (12 см в диаметре) объем памяти лазерных дисков достигает нескольких сотен мегабайт. Как правило, компьютеры оснащаются дисководами для лазерных дисков, которые могут только считывать информацию с диска, не изменяя ее содержания. Магнитные ленты аналогичны музыкальным аудиокассетам. Объем ленточных накопителей колеблется от нескольких сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Устройство, которое обеспечивает запись и считывание информации с магнитных лент, называется стриммером. Магнитные ленты обычно используются для создания архивов данных, для долговременного хранения информации. Многие большие банки, коммерческие фирмы, торговые предприятия в конце плановых периодов переносят важную информацию Hia магнитные диски и убирают кассеты в архивы. На рис. 2.4 показаны количественные соотношения между объемами данных, которые могут храниться на каждом из рассмотренных выше носителей информации. 52 РАЗДЕЛ 2. Лплорогное и прогроммное обеспечение персонольного компьютере Жесткий диск 120 Мб, 83 книги Лазерный диск 640 Мб, 451 книга Гибкий диск 1,44 Мб. 1 книга Рис, 2.4. Соотношение объемов хранимой информации на дискете, жестком диске, лазерном диске В качестве эталона использовали количество информации, которое содержится в книге объемом примерно 100 страниц. Современные компьютеры, как правило, имеют в своем составе жесткий диск и дисководы для гибкого и лазерного дисков. Магнитные диски и ленты чувствительны к сильному магнитному полю. Размещение рядом сильного магнита может разрушить данные на носителях. Поэтому, используя магнитные носители, необходимо избегать их близости к источникам магнитного поля. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 2.2. Объем памяти гибкого диска размером 3,5 дюйма равен 1,44 Мб. Лазерный диск может содержать 640 Мб информации. Определите, сколько гибких дисков потребуется, чтобы разместить информацию с одного лазерного диска. 2.3. Диаметр гибких дисков задается в дюймах. Вычислите размеры гибких дисков в сантиметрах (1 дюйм = 2,54 см). 2.4. Мы знаем, что для записи одного символа необходим 1 байт памяти. В тетради в клеточку, состоящей из 18 листов, мы пишем по одному символу в каждой клетке. Сколько тетрадей можно записать на один гибкий диск с объемом памяти 1,44 Мб? 2.5. Вычислите объем памяти, необходимой для хранения 2 млн символов. Сколько дисков объемом 1,44 Мб понадобится для записи этой информации? 2.6. Ваш жесткий диск имеет объем памяти 2,1 Гб. Устройство распознавания речи воспринимает информацию с максимальной скоростью 200 букв в минуту. Сколько времени надо говорить, чтобы заполнить 90% объема памяти жесткого диска? ТЕМА 2.3. Устройства памяти 53 2.7. Заполните табл. 2,3. Выберите из графы «Параметры» необходимые характеристики и впишите их в соответствующие графы. Таблица 2.3. К заданию 2,7 Параметры Внутренняя память Внешняя память Размер памяти (ограничен/неограничен) Данные при выключении питания компьютера (теряются/не теряются) Хранение данных (временное/долговременное) Скорость работы быстрая (более медленная) Контрольные вопросы 1. Каково назначение устройств хранения информации в компьютере? 2. Дайте характеристику внутренней памяти компьютера. 3. Обоснуйте необходимость использования внешней памяти при работе на персональном компьютере. 4. Укажите отличительные особенности внутренней и внешней памяти компьютера. 5. Перечислите известные вам носители информации с древних времен и до наших дней. Расположите их в хронологическом порядке. 6. Дайте краткую характеристику наиболее распространенным накопителям данных, которые используются в компьютере. 7. Проведите аналогию между традиционными и компьютерными носителями информации. 8. Укажите общие свойства и отличительные особенности гибких и жестких дисков. 9. Какое устройство обеспечивает считывание информации с дисков в память компьютера? 10, Без каких носителей информации вы не представляете себе работу: а) домашнего компьютера; б) компьютера большого банка? ^ ТЕМА 2.4 СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Изучив эту тему, вы будете знать: » назначение и составные части процессора: • назначение системной шины; ® структуру современного персонального компьютера: ® принцип открытой архитектуры, используемый при построении компьютера. Обратившись вновь к рис. 2.1, где приведены основные этапы обработки информации, мы видим, что в компьютере для ввода и вывода информации используются разнообразные устройства, а для хранения информации используется внутренняя и внешняя память. Осталось рассмотреть устройство, которое преобразует входную информацию в выходную. Компьютер, как и человеческий мозг, должен совершать различные преобразования информации. Для этого в компьютере имеется устройство, называемое процессором, которое располагается в системном блоке. Процессор отвечает за преобразование информации и за управление другими устройствами компьютера. Процессор — устройство, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами компьютера. Развитие персональных компьютеров обеспечивается достижениями человечества в области электроники. Именно открытия некоторых свойств материалов и веществ, например кремния, позволили создать процессор на маленькой кремниевой пластинке — кристалле. Такой процессор принято называть микропроцессором. В со- ТЕМА, 2.4. Структура персоиольного компыотеро 55 временном микропроцессоре, размер которого равен примерно 2 см^, содержится до нескольких миллионов электронных компонентов. Команды, которые необходимо выполнить, поступают в процессор, где они расшифровываются, а затем выполняются. Результат выполнения конкретной команды записывается в память. Скорость выполнения процессором операций по обработке информации является решающим фактором, определяющим производительность компьютера. Для выполнения основных операций, предусмотренных в системе команд компьютера, процессор имеет арифметико-логическое устройство (АЛУ). Арифметико-логическое устройство — это основной блок процессора, предназначенный для выполнения арифметических и логических операций. Арифметические операции — это базовые математические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление. Выполняя логические операции, компьютер сравнивает различные величины, например выясняет, какая из них больше или меньше другой или же они равны. Как и мозг человека, процессор решает задачу управления работой всего компьютера. Координация работы компьютера осуществляется устройством управления (УУ), которое является составной частью процессора. Именно устройство управления контролирует все процессы обработки информации, выполняемые в компьютере, на него возложена ответственная задача координировать работу всех устройств, подключенных к компьютеру. Важной характеристикой процессора является быстродействие — количество элементарных операций, выполняемых им за одну секунду. Она, в основном, и определяет производительность самого компьютера. Если на схеме, изображенной на рис. 2.1, информационные процессы заменить на устройства, обеспечивающие соответствующие виды обработки информации, мы получим упрощенную структуру современного персонального компьютера (рис. 2.5). Структура определяет набор обязательных компонентов компьютера и связи между ними. Кроме блоков, на рисунке есть стрелки, которые связывают различные компоненты компьютера. Пунктирные линии обозначают управляющие сигналы, которые поступают из устройства управления. Светлые стрелки обозначают поток входной и выходной инфор- 56 РАЗДЕЛ 2. Лппаражои и програм/<|ное (обеспечение персонального компьютеро Входные: данные ! Устройства ввода I Процессор АЛУ УУ Память Г| й|йреобразодан)^||. Устройства вывода Выходные ■ данные (результат) Рис. 2,5. Структура персонального компьютера мации. Темные стрелки обозначают обмен информацией между различными устройствами компьютера. Но какое устройство будет осуществлять передачу информации? Об этом мы расскажем ниже. Мы знаем, что жизнь большого города — это постоянные потоки людей, двигающихся в различных направлениях. Часто скорость транспортного или людского потока зависит не от скорости машины, велосипеда или пешехода, а от пропускной способности транспортной сети города, от его подземных и наземных магистралей. В компьютере эту важную функцию взаимодействия и обмена информацией между всеми устройствами компьютера выполняет системная шина, которая, так же как внутренняя память и процессор, располагается внутри системного блока (рис. 2.6). Системная шина представляет собой группу электрических линий. Важной характеристикой шины служит ее производительность, то есть объем информации, которую можно по ней передать за одну секунду. Подобно транспортным магистралям, пропускная способность которых зависит от количества полос и направления движения на дороге, производительность шины во многом определяется ее разрядностью. Понятие разрядность знакомо нам из математики. Чем выше разрядность чисел, тем больше их абсолютное значение и тем большее количество чисел может быть представлено. Аналогично, чем больше разрядность шины, тем больше бит информации передается одновременно, например между процессором и памятью. ItMA ?.‘l CrpyKvypa персонального компьютеро 57 Рис. 2.6. Назначение системной шины Следовательно, быстрее завершится обмен данными и процессор раньше освободится для решения других задач. Разрядность шины определяет количество бит, передаваемых одновременно от одного устройства к другому. Компьютерные технологии постоянно развиваются. Каждый день приносит нам что-то новое — новое устройство или просто усовершенствование компонента компьютера. Как города строятся по законам архитектуры, так и компьютер развивается по своим законам. Главный принцип построения персонального компьютера — это принцип открытой архитектуры: каждая новая деталь должна быть совместима со старыми и легко устанавливаться. Именно принцип открытой архитектуры позволяет модернизировать, улучшать компьютер, заменять устаревшие устройства на новые, более быстрые и удобные. Принцип открытой архитектуры — правило построения компьютера, н соответствии с которым каждый новый узел (блок) должен быть совместим со старыми и легко устанавливаться в компьютере. Каждый год облик персонального компьютера изменяется, добавляются все новые аксессуары. По прогнозам ученых, лет через десять настольный персональный компьютер растворится в нашей повседневной жизни, в тех вещах, которые нас окружают. Он будет повсюду и нигде, так как будет столь мал, что станет невидим. Внутренняя память компьютера будет исчисляться гигабайтами. Дис- Й8 РАЗДЕЛ 2. Лппоротное и прогроммное обеспечение персонопьною компь]Отеро плеи, возможно, станут гибкими, и мы будем разворачивать их, вынимая из кармана. А доступ к глобальной всемирной сети будет открываться с помощью карманного компьютера в любое время и в любом месте. Работая за компьютером, человек не может не задумываться о воздействии компьютера на свою жизнь, на жизнь общества, на жизнь всей планеты. Только разумный, цивилизованный подход к использованию компьютера обеспечит положительный результат этого сотрудничества. Врачи исследуют воздействие компьютера на здоровье человека, вырабатывают правила работы на компьютере. Эти рекомендации приобретают силу закона, и вы знакомитесь с ними на первых уроках информатики. Психологи изучают проблемы влияния компьютера на психику человека, особенно в раннем возрасте. Социологи изучают влияние использования Информационных технологий на развитие общества. Контрольные вопросы 1. Расскажите о назначении процессора персонального компьютера. 2. Какой компонент процессора отвечает за выполнение арифметических операций? 3. Перечислите все виды операций, которые выполняет арифметико-логическое устройство. 4. Определите назначение устройства управления, его роль в функционировании компьютера. 5. Определите назначение системной шины персонального компьютера. 6. Проведите аналогию между системной шиной и транспортными магистралями. 7. Какие варианты компьютера будущего известны вам из художественной литературы, научно-популярных изданий, из телевизионных передач и кинофильмов? 8. В чем состоит принцип открытой архитектуры? г- ТЕМА 2.5 РОЛЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРА Изучив эту тему, вы будете знать: ® понятия алгоритма и программы и их различие; ® для чего нужно программное обеспечение; в виды программного обеспечения; ® назначение системного программного обеспечения; ® назначение прикладного программного обеспечения; ф назначение инструментария программирования. АЛГОРИТМ Ш ПРОГРАММА Компьютер как любой сложный объект состоит из нескольких взаимосвязанных разнотипных объектов, которые, в свою очередь, состоят из более простых объектов и так далее. Каждый объект сам по себе предназначен для выполнения определенных функций. Вы уже знаете, что: — с помощью клавиатуры вводят данные и команды, которые предписывают компьютеру выполнение определенных действий; — монитор отображает вводимую и выводимую информацию; — принтер распечатывает информацию. Однако все это становится возможным только при совместной работе всех устройств, составляющих компьютер. С подобной ситуацией вы встречаетесь на каждом шагу, используя то или иное устройство, механизм, машину, аппаратуру и т. д. 60 РЛЗДНЛ 2, Аппаратное^ и програллмиое обеспечение персонального комгшютера Представьте себе легковой автомобиль, который состоит из множества устройств и деталей: колеса, двигатель, система энергопитания, корпус. Сами по себе они не могут реализовать свое предназначение, но если их объединить в определенную стрзтетуру и задать правила выполнения необходимых действий, то автомобиль превратится из кучи железа в объект, который может передвигаться в пространстве. Любой объект живой и неживой природы действует по определенным правилам, которые называют алгоритмами. ^ Алгоритм — описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Откуда произошло это слово? Более 1000 лет назад в Багдаде, крупном научном центре Востока, жил абу Джафар Мухаммед ибн Муса аль-Хорезми. Его перу принадлежит книга по математике, которая в течение нескольких столетий пользовалась широкой популярностью. В ней аль-Хорезми сформулировал правила четырех арифметических действий над многозначными числами. При переводе на латынь имя автора переделали в Algorithmi (Алгоритми). В книге аль-Хорезми приводились методы решения разных задач. Ссылаясь на них, европейцы упоминали: «Так говорил Алгоритми...» Со временем методы решения задач стали называть алгоритмами. Действия компьютера тоже должны подчиняться определенным алгоритмам. Алгоритм действий компьютера представляет собой систему правил, определяюгцих процесс преобразования исходных данных в результат, в нем должны быть предусмотрены все ситуации, которые могут возникнуть в этом процессе. Но этого недостаточно, еще необходимо эти правила поведения преобразовать в такую форму, чтобы любая аппаратная часть компьютера смогла их понять. Только после этого компьютер оживет, все его устройства смогут выполнять свои функции. Такой формой представления алгоритма, определяющего правила поведения компьютера, является программа. Программа содержит инструкции (команды) на языке, понятном компьютеру. Она сообщает компьютеру, как надо обрабатывать данные для получения желаемого результата. Все многообразие функций компьютера, любое его действие задается программой. Компьютер без про- lt:MA 2.5. Нога, nporpOMMUOtf) обпсничония n органиюции роАоты комггаютора грамм — как человек без души, без чувств, без мыслей. Это бесполезный хлам, груда железа. Программы делают его вашим помощником, другом, советчиком, партнером по играм. Приведем два равнозначных определения программы. Программа — алгоритм, представленный на языке, понятном компьютеру. Программа — упорядоченная последовательность команд (инструкций), необходимых компьютеру для решения поставленной задачи. Программа должна иметь имя. Каждый алгоритм может быть реализован разными программами, совпадающими только в главном. Чем это объясняется? Многие объекты в окружающем нас мире, в зависимости от обстоятельств, выступают в роли исполнителей, то есть объектов, которые для выполнения действий по программе используют свои инструменты и способы в соответствии с заранее составленным алгоритмом. Каждый такой объект-исполнитель имеет свои методы и инструменты. Для любого объекта алгоритм — ориентировочный план действий без учета его особенностей. Программа — это реальные действия, которые должен выполнять конкретный объект в соответствии с заданным алгоритмом. Понятно, что любой объект имеет в своем арсенале инструменты, с помощью которых он будет выполнять этот алгоритм. Эти инструменты могут совпадать у некоторых объектов, а могут не совпадать. Отсюда и разные программы, реализующие один и тот же алгоритм. Чтобы понять это, попробуем проанализировать одну из знакомых вам ситуаций, опираясь при этом на понятия объекта, его характерных свойств и действий. Предположим, вы хотите с другом в жаркий летний день немного попутешествовать на велосипеде. Как вы поступите, чтобы воплотить ваше желание в жизнь? Сначала вы наверняка составите алгоритм, то есть план ваших действий. Представим ваш алгоритм как последовательность нумерованных действий. 1. Вы достаете карту местности, прокладываете предстоящий маршрут и оговариваете длительность путешествия. 62 РАЗДЕЛ 2. Аппаратное и программное обеспечение персонального компьютера 2. Продумываете перечень необходимых продуктов, которые вы возьмете с собой: воду, хлеб, конфеты, печенье и т. д, 3. Продумываете, как вам следует подготовить велосипед: смазать маслом, накачать колеса, закрепить болты и т. д. 4. Определяете перечень необходимых вам вещей, например купальные принадлежности, удочку, мяч и т. д. Что это, как не алгоритм ваших действий? Чем тщательнее вы подойдете к подготовке вашего путешествия, тем меньше неожиданностей встретится у вас на пути. Какими будут ваши действия? Какими будут действия вашего др5та? Итак, вы выработали общий алгоритм, но каждый из вас имеет собственное представление о том, как его выполнять. И вот наконец настало время отправления в путь. Рассмотрим, как вы будете выполнять запланированный в алгоритме пункт подготовки продуктов. Предположим, один из вас пойдет в магазин, предварительно взяв у мамы деньги, и купит все необходимое. Другой отправится на кухню и достанет из холодильника и из шкафов то, что есть. Как видите, один и тот же пункт алгоритма каждый понимает и реализует по-своему. А как вы будете готовить велосипед? Возможно, один из вас попросит помочь кого-нибудь из старших. Возможно, оба вы будете самостоятельно подготавливать велосипед, но опять-таки каждый будет это делать, применяя свой собственный опыт и знания. То же самое касается и вещей. Более аккуратный — положит все в полиэтиленовые пакеты. Другой — просто побросает вещи в рюкзак. Даже из этого простого примера вы уже поняли, насколько сильно реальное воплощение одного и того же алгоритма зависит от того, кто его будет исполнять. В рассматриваемой ситуации и вы и ваш друг являетесь исполнителями придуманного вами плана — алгоритма. Любое предписание алгоритма-плана вы превратили в конкретное действие и выполнили его так, как это понимаете и умеете. Вернемся в компьютерную область. По аналогии с описанной ситуацией разберем назначение алгоритма и программы для компьютера, который по отношению к человеку будет объектом-исполнителем. Человек сначала продумывает, как должен действовать ком- [f:MA 2.Ь. Ноль прогроммного обеспечения в организпции роботы компьютера 63 € пьютер для достижения желаемого результата, и представляет предполагаемый план действий компьютера в виде алгоритма. Далее этот алгоритм необходимо преобразовать в форму, понятную компьютеру, то есть, опираясь на доступные компьютеру команды, составить программу действий компьютера. Такой процесс называется программированием, а люди, которые его выполняют, — программистами. Программирование — деятельность человека по созданию программы. Затем программе дается имя и она помещается в память. Компьютер начнет выполнять действия по этой программе в тот мбмент, когда вы зададите ему команду запуска (выполнения). КЛАССИФИКАЦИЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Все используемые в компьютере программы принято называть программным обеспечением. Программное обеспечение создает на компьютере определенную среду работы и содержит инструментарий, с помощью которого можно создавать компьютерные объекты. Разнообразие сред определяется разнообразием программного обеспечения. Программное обеспечение компьютера пьютере программы. все используемые в ком- HUHItttHH Программное обеспечение Системная 1 Прикладная 1 среда 1 среда в Среда (системное I (прикладное Ц программирования программное обеспечение) Ц программное Ц обеспечение) 1 Рис. 2.7. Классификация программного обеспечения. 64 РАЗДЕЛ 2. Аппорагмое и прогрс^мммое обеспечение персонального компьютера в жизни все объекты можно сгруппировать по определенным признакам и составить себе представление о том, где можно использовать представителей данной группы (класса). То же самое можно сделать и по отношению к компьютерным программам. Для того чтобы ясно понимать, где и какую программу следует использовать для преобразования информации и получения желаемого результата, необходимо иметь представление об имеющихся их разновидностях. Все программное обеспечение в зависимости от вида создаваемой им среды принято разделять на три класса (рис. 2.7): системное, прикладное и среду программирования. Рассмотрим особенности каждой среды. Системная среда Системное программное обеспечение является необходимой принадлежностью компьютера. Это комплекс программ, обеспечивающий взаимодействие человека и всех устройств и программ компьютера. Если вы включили компьютер и при этом на экране не происходит никаких изменений, хотя все устройства включены, то это говорит об отсутствии в нем системных программ. Чем более совершенно системное программное обеспечение, тем комфортнее мы чувствуем себя в системной среде. Самой важной системной программой является операционная система, которая обычно хранится на жестком диске. При включении компьютера ее основная часть переписывается с жесткого диска во внутреннюю память и находится там на протяжении всего сеанса работы компьютера. Операционная система обеспечивает: — выполнение прикладных программ; — управление памятью, процессором и всеми внешними устройствами; — контакт человека с компьютером. К наиболее известным операционным системам относятся: Windows 95, Windows NT, MS DOS, Unix. Кроме операционной системы, к системному программному обеспечению относятся различные комплексы программ, которые предназначены для выполнения особых функций, отличных от функций операционной системы. Например, имеет широкое распространение комплекс программ Norton Commander или Windows 3.1(11), которые используются вместе с операционной системой MS DOS. Эти программы, называемые оболочками, создают более удобную среду работы, чем операционная система. IB^vlA 2.5. Роль программного обеспечения о оргоиизации [юботы компьютера 65 с инструментарием и функциями системного программного обеспечения вы познакомитесь при изучении системной среды Windows 96 в разделе 3. Прикладная среда Прикладная среда является «дружественной» по отношению к любому человеку, овладевшему несложной технологией работы в ней. Кг1ждая прикладная среда предназначена для создания и исследования определенного вида компьютерного объекта. Например, для создания графического объекта предназначена среда графического редактора, для работы с текстом — среда текстового редактора и т. д. Создание конкретной прикладной среды осуществляется комплексом прикладных программ, часто называемых пакетом прикладных программ (ППП). Все имеющиеся на компьютере прикладные программы составляют прикладное программное обеспечение. Прикладные программы могут работать только при условии, что в компьютере уже установлена операционная система (системная среда). Прикладные программы в среде операционной системы Windows называют приложениями. Наибольшей популярностью пользуются следующие группы прикладного программного обеспечения: — текстовые процессоры — для создания текстовых документов; — табличные процессоры (электронные таблицы) — для вычислений и анализа информации, представленной в табличной форме; — базы данных — для организации и управления данными; — графические пакеты — для представления информации в виде рисунков и графиков; — коммуникационные программы — для обмена информацией между удаленными компьютерами; — интегрированные пакеты, включающие несколько прикладных программ разного назначения; — обучающие программы, электронные учебники, словари, энциклопедии, системы проектирования, дизайна; — игры. Работу с прикладным программным обеспечением вы освоите в процессе изучения графического редактора Paint в разделе 4. Среда программирования Среда программирования предназначена для создания системного и прикладного программного обеспечения. Она включает в себя 66 РАЗДЕЛ 2. Аппаратное и программное обеспечение персонального компьютеро инструментарий программирования, с помощью которого осуществляется преобразование алгоритма в программу для компьютера. Представьте себе набор типовых инструментов любого специалиста, будь то слесарь, столяр, портниха, электромонтер, мастер по ремонту автомашин и пр. Их наборы инструментов существенно отличаются друг от друга, так как служат для решения различных задач. У людей одной и той же профессии базовые наборы инструментов очень похожи, отличаются они только формой, качеством, маркой. Рассмотрим, к примеру, базовый набор инструментов портнихи. Швейная машина, ножницы, портновский метр, иголки, нитки — эти инструменты необходимы для шитья. Хотя у каждой портнихи они могут различаться качеством, формой, возможностями. Вы можете дополнить этот перечень большим количеством разных предметов, но это уже будут инструменты, облегчающие труд портнихи или расширяющие ее возможности при шитье. Аналогичная картина складывается и с инструментарием программирования. Он может быть разнообразным, но всегда будет существовать некий базовый набор инструментов программирования, для использования которого нужно овладеть специальным языком, называемым языком программирования. Для создания прикладного обеспечения широко используются такие языки, как Бейсик, Паскаль, С, C++, Delphi и другие. В учебных заведениях многих стран мира для обучения детей основам программирования используется язык LOGO. В разделе 5 на примере изучения языка LOGO вы познакомитесь с базовыми понятиями, приемами и методами, которыми пользуются профессиональные программисты. Как соотносятся между собой классы программного обеспечения? На рис. 2.8 отражено отношение различных классов программного обеспечения к аппаратной части. В центре окружностей находится аппаратная часть компьютера. Чем ближе окружность с программами к аппаратуре, тем важнее роль программ в организации работы устройств и тем сложнее пользователю работать в такой среде. Как мы видим на рисунке, непосредственно обеспечивает рабо- ft’MA 2.5. Роль программного обеспечения в организации роботы компьютеро 67 ^-----Хч ту устройств системная среда. Более дружественна пользователю прикладная среда, которая в меньшей степени влияет на работу аппаратной части, а в большей степени ориентирована на преобразование информации и выдачу результата. Давая характеристику компьютеру, часто используют термин «ресурсы». Под ресурсами компьютера, как правило, понимают возможности аппаратных и программных средств, которые могут быть использованы для решения конкретной задачи на протяжении определенного интервала времени. Ресурсы (средства, возможности) компьютера определяются: — характеристиками процессора; — емкостью внутренней и внешней памяти; — характеристиками устройств ввода и вывода информации. Рис. 2.8. Отношение различных классов программного обеспечения к аппаратной части Контрольные вопросы 1. Как появилось слово «алгоритм»? 2. Дайте определение алгоритма и программы. Приведите примеры. 3. Приведите несколько примеров жизненных ситуаций, где можно разделить алгоритм и программу. 4. Приведите примеры прикладных программ. 5. Расскажите о том, как вы понимаете роль трех классов программного обеспечения в организации работы на компьютере. 6. Что следует понимать под инструментарием программирования? 7. Как следует понимать термин «ресурсы» компьютера? 8. Почему мы используем при работе на компьютере термин «программная среда» или «среда»? РАЗДЕЛ 3 СИСТЕМНАЯ СРВДА WINDOWS ТША 3.1 ТЕМА 3.2 ТША 3.3 ТЕМА 3.4 ТЕМА 3.5 Знакомство с объектами: «файл», «приложение», «документ»........70 Знакомство с объектом «папка» и программой Проводник..................82 Графический интерфейс и его объекты...........................89 Знакомство с объектом «Рабочий стол»..........................99 Запуск приложений и документов.........105 ъ. ЭТОМ разделе вы познакомитесь с представителем класса системного программного обеспечения — операционной системой Windows 95. Это базовая среда работы большинства компьютеров типа IBM PC. Без нее не будет работать ни одно устройство, невозможна и работа человека на компьютере. Как любая операционная система, Windows 95 является платформой, на которую устанавливаются все программные среды. Изучая эту среду, вы освоите методы управления такими объектами, как «документ» и «приложение», а также устройствами компьютера. Документом может быть текст, рисунок, таблица, звуковой фрагмент... Приложение тесно связано с понятием программа. Это комплекс программ, который предоставляет вам на компьютере удобную, «дружественную» среду для создания документа определенного типа. Так, в среде приложения, называемого текстовым процессором, можно создать текстовый документ, где есть и текст, и рисунок, и таблица. Приложение, называемое графическим редактором, предоставит вам среду с большими возможностями для реализации ваших художественных наклонностей. Прежде всего вам необходимо познакомиться с объектом «файл», который является базовым понятием любой операционной среды. Вы научитесь производить основные действия с файлами: копирование, перемещение, переименование, удаление. При изучении среды Windows 95 вы столкнетесь с известными вам ранее словами папка и окно, но уже в ином, компьютерном варианте. Папки будут служить для вас объектами, где группируются по определенным признакам и хранятся документы и приложения. Окна обеспечивают взаимодействие человека с компьютером. На практических занятиях вы научитесь работать со всеми основными объектами среды Windows 95, изменять их параметры, производить над ними различные действия. ^ ТЕМА 3.1 ЗНАКОМСТВО С ОБЪЕКТАМИ: «ФАЙЛ», «ПРИЛОЖЕНИЕ», «ДОКУМЕНТ» Изучив эту тему, вы будете знать: • что такое файл и какова его роль в системной среде Windows; • правила образования имени файла; • какими параметрами характеризуются файлы; • какие действия можно выполнять над файлом; • роль приложений и документов в среде Windows. ЧТО ТАКОЕ ФАЙЛ В первом разделе мы познакомились с понятием объекта. Как мы уже знаем, в мире каждый объект находится и действует в определенной среде, и наоборот, — для каждой среды мы можем составить более или менее полный список существующих в ней объектов. Одним из таких объектов является наш компьютер. Благодаря различным программам он дает нам возможность побывать в разных средах, где действуют свои особые объекты и правила. Самой важной в компьютере средой, управляющей его работой и позволяющей использовать его возможности, является системная среда Windows. Основным объектом Windows является файл. Чтобы понять, что такое файл, сделаем небольшое отступление от нашей темы. ...Каждый из нас хоть раз был на вокзале. Поезда, перроны, носильщики с багажом, волнующиеся люди, громкие объявления по радио. Среди этой суеты есть одно место, где тихо и спокойно. Это камера хранения. Здесь стоят стеллажи с ячейками, в которых можно оставить на время разные предметы: чемоданы, сумки, книги, картины. Они складываются в ячейки. Каждая ячейка имеет оп- ;i*MA 3.1. Знакомство с обьектами: «фойп», «приложение», «документ» ределенное место в стеллаже и номер. Если все вещи владельца не помещаются в одну ячейку, их можно разместить в нескольких. Работник камеры хранения должен записать в регистрационном журнале фамилию пассажира, номера занятых им ячеек и время сдачи вещей на хранение — этого достаточно, чтобы потом найти все нужные вещи и вернуть их владельцу. Проводя аналогию, можно сказать, что файл — это совокупность данных, которые занимают определенное место, подобно тому как в ячейках камеры хранения хранится багаж пассажиров. Как известно, в компьютере материальными носителями для длительного хранения информации являются магнитные и лазерные диски, магнитные ленты и т. д. Информация в закодированном виде занимает на диске определенное место. В одном месте находится текст, в другом — рисунок, в третьем — тоже текст, но уже иного содержания, в четвертом — видеоизображение. Чтобы не путать, где и что хранится, каждому файлу присваивается уникальное имя. Таким образом, файл можно воспринимать как компьютерный объект. Файл — обьект в виде совокупности данных, хранящихся во внешней памяти компьютера. ХАРАКТЕРИСТИКА ФАЙЛА КАК ОБЪЕКТА Любой объект характеризуется определенными параметрами. Например, мячик может быть изготовлен из разных материалов, иметь разные цвет, размер и т. д. Файл как объект также характеризуется параметрами, которые описывают его свойства. У каждого из нас есть имя, данное нам родителями. Имя для файла можно придумать любое: со смыслом или без, длинное или короткое, по-английски или по-русски. Можно назвать файл: «РгоЬа», «Lesson_l» или: «Мой любимый файл»... Только несколько символов запрещено использовать в именах файлов; к ним относятся знаки: «\», «/», «*», «?», «:*, ««», «<», «>,, «I», п РАЗДЕЛ 3. Сисюмчоя средо Windows Кроме имени, у каждого из нас есть фамилия. Фамилию не придумывают, она достается нам от родителей. Фамилия говорит о том, к какой семье мы принадлежим. Иными словами, фамилия несет в себе дополнительную, часто очень важную информацию о человеке. Дополнительная информация о файле — это его тип, который записывается после имени файла, отделяясь от него точкой. Назначая тип файла, необходимо соблюдать такие же правила, что и при выборе имени, причем следует учитывать ограничение по длине — не более трех символов. Рекомендуется тип записывать латинскими буквами. Часто вместо слова «тип» используют слово «расширение». В некоторых случаях расширения может и не быть. Объединенные вместе тип и название файла составляют его полное имя. Полное имя файла состоит из его имени и типа (расширения), между которыми ставится точка. По типу файла можно судить, программа в нем содержится или какие-либо данные, и если данные, то какие: текстовые, графические, видеоизображение, 3bj?k и т. д., а также о том, в какой программе этот файл был создан. Существуют соглашения, указывающие, какое обозначение типа применять в том или ином случае — международные стандарты, которых принято придерживаться во всем мире. Некоторые типы файлов вы можете посмотреть в табл. 3.1. Это позволит вам легче ориентироваться среди множества разнообразных файлов, хранящихся на дисках. Таблица 3.1. Назначение некоторых типов файлов Тип Значение DOC Файл содержит текстовую информацию BMP Файл содержит графическую информацию AVI Файл содержит видеоизображение WAV Файл содержит звуковую информацию ВАК Файл-дубль (копия), устаревшая версия файла, сохраненного после внесения исправлений EXE или COM Исполняемый файл, позволяющий после запуска войти в определенную среду — например в игру, в среду создания рисунков или текстов li'.MA 3.1. Знокомство с объектами; «фойп», «приложение», «документ» /3 Так, HISTORY.DOC — текстовый файл с именем HISTORY; MAPM.BMP — файл с именем МАРЫ, в котором хранится графическое изображение; LEMING.EXE — исполняемый файл с именем LEMING. Кроме имени и типа параметрами файла являются: Размер файла. Размер свидетельствует о том, сколько информации содержит файл и, соответственно, сколько места он занимает на диске. Размер файла выражается в единицах измерения информации: байт. Кбайт, Мбайт. Дата и время создания файла. Эти параметры тоже характеризуют файл и записываются по определенным правилам. Например, запись 05.03.97 15:30 означает, что дата создания файла — 05.03.97, а время его создания — 15:30. Тип. Тип является очень важным параметром файла, так как говорит о характере хранимых данных. Тип может отображаться на экране либо в виде сочетания трех символов (чаще букв), либо с помощью значка. Значок — элементарный графический объект. По значку можно узнать, в какой среде создан файл или какого он типа. Пример 3.1 Рассмотрим параметры, которые определяют свойства файлов, представленных в табл. 3.2. Вы видите, что самым большим из предложенных файлов является графический файл FOREST.BMP, самым маленьким — Pole.EXE, и что он создан раньше всех. Таблица 3.2. Параметры файла, характеризующие его как объект Значок Имя Тип Размер Дата, время создания Проба DOC 5 Кбайт 09.03.98 12:30 ш FOREST BMP 12 Кбайт 15.02.97 15:40 —та Pole EXE 4 Кбайт 21.01.97 13:30 74 РАЗДЕЛ 3. Сксть'мноя с,реда Windows Кроме параметров, объект может характеризоваться действиями. Некоторые объекты выполняют действия сами (например, космический корабль может перемещаться в пространстве) или же действие можно выполнять над объектом (например, неподвижную скамейку перемещает человек). Действие, которое совершается над объектом или которое может выполнить сам объект, переводит его из одного состояния в другое. Все это касается и файлов. Независимо от типа файла, над любым файлом можно выполнить определенный набор действий, которые переводят его из одного состояния в другое. Набор таких действий в программах, работающих в среде Windows, является стандартным: создать, переименовать, переместить, копировать, сохранить, удалить. Рассмотрим эти действия. ДЕЙСТВИЯ НАД ФАЙЛОМ Создать Когда вы взяли чистый лист бумаги и нарисовали на нем пейзаж, вы создали рисунок. Рисунок следует назвать, и вы подписываете его — например, «Осень». Обратите внимание, что для создания рисунка вы использовали определенную среду — чистый лист бумаги, где с помощью инструментов — карандашей и красок — создавали объект-рисунок. Создание файла тоже должно происходить в определенной среде, например в графической или текстовой. При создании файла вы должны обязательно дать ему уникальное имя, которым он будет отличаться от других файлов. Тип файлу обычно присваивается той программной средой, где он создается. Это позволяет легко определить не только вид хранящейся в нем информации, но и конкретную среду его создания. Переименовать Если имя рисунка показалось вам не совсем удачным, вы всегда можете его заменить новым, например «Осень в Летнем саду». Содержание рисунка не изменилось, вы его только переименовали. Аналогичное действие можно произвести и с файлом, при этом содержание его не изменится. 1;:МА 3.1. Знакомство с обьекгами; «фай|'», «приложение», «документ» /!) Переместить Вы повесили рисунок на стену, чтобы он украшал вашу комнату. Через некоторое время у вас возникло желание перевесить (переместить) рисунок, и вы без труда это сделали. Файл тоже можно переместить с одного места на другое. Копировать Если рисунок удался, то его хочется одновременно и подарить другу, и оставить себе. Для этого вы перевели его на другой лист через копировальную бумагу, получив точную копию своего рисунка на новом листе, — вы его скопировали. Так и файл можно копировать на новое место, не изменяя его содержания. Сохранить Понравившийся рисунок можно сохранить на память, положив его в папку с вашими работами. Файл тоже можно сохранить и даже положить в папку. О папках, в которых хранятся файлы, мы расскажем чуть позже. Удалить Рисунок, который не получился, можно стереть (удалить) с листа бумаги, оставив лист для других работ. Файл тоже можно удалить, при этом освободится место на диске для новых файлов. Для выполнения действий с любым объектом, в том числе и с файлом, надо соблюдать основное правило Windows: предварительно выделите объект, а затем выполните необходимые вам действия. ^ Запомните правило работы с объектами Windows! «Выдели объект и выполни над ним действие». Суш;ествует несколько практических приемов для выполнения действий над файлами. Одно и то же действие можно выполнить мышью или комбинацией клавиш, с помош;ью панели инструментов или выбором команд из списков меню. В среде Windows несколько видов меню: главное, системное, основное и контекстное. Так как для выполнения действий над файлами используют основное и контекстное меню, их описание будет приведено в этой главе, а остальные будут рассматриваться в следующих главах. 76 РАЗДЕЛ 3. Системная средо Windows Таблица 3.3. Основные стандартные действия мышью Действие Алгоритм выполнения действия Щелчок Быстро нажать и сразу отпустить кнопку мыши Двойной щелчок Быстро выполнить один за другим два щелчка левой кнопкой мыши Указать объект Установить указатель мыши на объекте Выбрать (выделить) объект Установить указатель мыши на объекте Щелкнуть левой кнопкой мыши Переместить (перетащить) объект Установить указатель мыши на объекте Нажать левую кнопку мыши и держать Не отпуская кнопку мыши, переместить указатель, который захватит с собой выделенный объект Выполнить команду основного меню Установить указатель мыши на имени меню Щелкнуть левой кнопкой мыши — раскроется список команд меню Подвести указатель мыши к имени команды, которая должна выделиться цветом Щелкнуть левой кнопкой мыши Вызвать контекстное меню Выбрать (выделить) объект Установить указатель мыши на выделенном объекте Щелкнуть правой кнопкой мыши Выполнить команду контекстного меню Вызвать контекстное меню Подвести указатель мыши к имени команды, которая должна выделиться цветом Щелкнуть левой кнопкой мыши Основное меню предназначено для работы с любыми объектами. Оно находится в верхней части экрана и содержит наиболее полный состав команд, которые позволяют выполнять разнообразные действия над файлами. Работа с помощью основного меню осуществляется всегда в одной и той же последовательности, а именно: — щелкнуть левой кнопкой мыши на имени меню; — в выпадающем меню установить указатель мыши на имени команды и щелкнуть левой кнопкой мыши, после чего возможны два варианта — команда выполняется или появляется диалоговое окно; — при появлении диалогового окна действовать согласно правилам работы с ним, которые рассмотрены в теме 3.3. ГЕМА ЗЛ. Знакомство с объектами: «фойл», «приложение», «документ» /7 Контекстное меню предназначено только для работы с предварительно выбранным объектом, то есть с тем, который выделен. Вызов контекстного меню для выделенного объекта осуществляется щелчком правой кнопки мыши, а затем действия выполняются в последовательности, аналогичной описанной выше, а именно: — в контекстном меню установить указатель мыши на имени команды и щелкнуть левой кнопкой мыши, после чего возможны два варианта — команда выполняется или появляется диалоговое окно; — при появлении диалогового окна действовать согласно правилам работы с ним, которые рассмотрены в теме 3.3. При выполнении большинства действий в Windows удобнее пользоваться манипулятором «мышь». Управление мышью сводится к совершению нескольких стандартных действий, которые приведены в табл. 3.3. Несколько раз повторив эти действия, вы легко их запомните. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРИЛОЖЕНИИ И ДОКУМЕНТЕ Если рассматривать файлы как объекты, то можно заметить, что их можно разделить на два больших класса. Один класс составляют файлы с программами. С их помощью создаются файлы, содержащие текст или другие данные, видеоизображения, графические объекты и так далее. Это — так называемые приложения. Мы можем считать, что программа и приложение в среде Windows — это почти синонимы. Если быть более точным, то приложение можно сопоставить с комплексом программ, которые связаны между собой и позволяют создавать на компьютере различные объекты: тексты, таблицы, рисунки и т. п. Созданный в приложении объект сохраняется в файле. Тип файла будет задаваться самим приложением. Каждое приложение имеет свой значок. Приложение — одна или несколько взаимосвязанных программ, которые используются для создания компьютерных объектов: текстов, рисунков, программ и г. п. Второй класс составляют файлы, которые создаются в приложении. Они называются документами. Все документы, созданные в /8 РАЗД1;Л 3. Системная среда Windows ОДНОМ и том же приложении, имеют один и тот же значок. С помощью таких значков можно легко отличать разного рода документы. Документ — объект, созданный в приложении. Документ может храниться в одном файле или в нескольких, один из которых главный. Рассмотрим эти варианты. Если документ создан при помощи только одного приложения, то для его хранения используется обычно один файл. Если в документе, создаваемом в каком-то приложении, потребовались объекты из файлов, созданных в других приложениях, то тогда он будет располагаться в нескольких файлах, причем один из них будет главным. Если открывать его в том приложении, в котором он создавался, то будут подключаться и другие связанные с ним файлы. Например, вы подготавливаете на компьютере школьный журнал. Вы его создаете в приложении, которое называется текстовым процессором, и набираете в нем текст. В журнал вам необходимо вставить иллюстрации, которые вы берете из приложения, где создаются графические объекты. Если этот журнал еще и компьютерный, то вам наверняка понадобится вставить в него видеоизображения, которые создаются в другом приложении. При работе в среде Windows часто используется термин «задача». Это понятие тесно связано с приложением и документом, так как отражает их состояние. Приложения называются задачами, если пользователь работает с ними в текущем сеансе. При этом не обязательно работать с задачей в данный (текущий) момент времени — она может находиться на экране и ждать своей очереди. Все задачи должны быть в том или ином виде отображены на экране. Задача — приложение или документ, которые используют или ждут своей очереди использовать ресурсы компьютера: оперативную память, процессор, внешние устройства. / Практические занятия Рекомендация для учителя Для выполнения практических заданий, цель которых — знакомство с файлами, на каждом компьютере надо предварительно подготовить папку, в которую будут включены файлы разных типов, в том числе и тех, которые рассматривались в ходе теоретического обсуждения. IF.MA 3.!. Знакомство с обьектами: «фойв», «приложение», «локумеит» /9 В меню Вид включите опцию Крупные значки. В меню Вид|Парамвтры отключите опцию Расширения не показывать. Задание 3.1 Внимательно рассмотрите изображение на экране (рис. 3.1), где представлена информация о файлах. Измените вид отображения информации на экране разными способами. Сравните варианты. Ч'ехнология работы 1. Отобразите информацию о файлах, выполнив команду Вид| Мелкие значки. Для этого: н подведите указатель мыши к меню Вид в верхней строке (рис. 3.1) и щелкните левой кнопкой мыши — раскроется список команд меню Вид; ■ выберите команду Мелкие значки, для чего установите указатель мыши на название команды Мелкие значки — команда выделится синим прямоугольником, щелкните левой кнопкой мыши. 2. Отобразите информацию о файлах, выполнив команду Вид|Спи-сок. Для этого: в подведите указатель мыши к меню Вид в верхней строке (рис. 3.1) и щелкните левой кнопкой мыши — раскроется список команд меню Вид; ■ выберите команду Список, для чего установите указатель мыши на название команды Список — команда выделится синим прямоугольником, щелкните левой кнопкой мыши. 3. Отобразите информацию о файлах, выполнив Вид| Крупные значки. Для этого: я подведите указатель мыши к меню Вид в верхней строке (рис. 3.1) и щелкните левой кнопкой мыши — раскроется список команд меню Вид; я выберите команду Крупные значки, для чего установите указатель мыши на название команды Крупные значки — команда выделится синим прямоугольником — и щелкните левой кнопкой мыши. Меню ВИД Arj.exe ВBeAl.doc Запуск, doo Standail.exe BeeneMHadoc Рис. 3.1. К заданию 3.1 80 РАЗДЕЛ 3. Системная срело Windows 4. Отобразите информацию о параметрах файлов, выполнив команду Вид I Таблица: ■ подведите указатель мыши к меню Вид в верхней строке (рис. 3.1) и щелкните левой кнопкой мыши — раскроется список команд меню Вид; ш выберите команду Таблица и щелкните левой кнопкой мыши. Обратите внимание! Команды Крупные значки, Мелкие значки и Список изменяют только внешний вид отображения информации о файлах, предлагая вашему вниманию имена файлов и значки. Команда Таблица выводит на экран дополнительно размер, дату и время создания файла. Задание 3.2 Просмотрите информацию о параметрах файла с помощью контекстного меню. Технология работы Воспользуйтесь описанными в табл. 3.1 стандартными действиями: к установите указатель мыши на значок файла; и вызовите контекстное меню (щелкнуть правой кнопкой мыши — раскроется список команд контекстного меню); «9 выполните в контекстном меню команду Свойства; к просмотрите информацию о параметрах файла. Задание 3.3 Произведите некоторые стандартные действия над файлами: переместите значок файла в другое место, переименуйте файл, сделайте его копию, удалите копию файла. Технология работы 1. Переместите значок файла, выполнив следующие действия мьппью: ЕВ установите указатель мыши на значке файла; ш нажмите левую кнопку мыши и не отпускайте ее; в удерживая нажатой кнопку мыши, переместите значок файла. - 2. Скопируйте файл, выполнив следующие действия мышью: я установите указатель мыши на значке файла; в нажмите левую кнопку мыши и не отпускайте ее; а нажмите клавишу на клавиатуре; и удерживая нажатой клавишу и левую кнопку мыши, переместите значок файла — появится значок копии файла; к создайте несколько копий этого файла. ГЕМА 3.1. Знакомство с объектами: «файл», «приложение», «документ» 81 3. Переименуйте файл, выполнив следующие действия мышью: ■ выполните щелчок правой кнопкой мыши на файле — раскроется контекстное меню; я выполните команду Переименовать; я имя файла будет выделено синим прямоугольником, что означает приглашение к вводу нового имени; я введите новое имя файла; я нажмите клавишу ; н переименуйте аналогично созданные вами копии файла. 4. Удалите файл, выполнив следующие действия мышью: я выполните щелчок правой кнопкой мыши на файле — раскроется контекстное меню; я выполните команду Удалить; я на запрос компьютера о подтверждении удаления файла выполните щелчок по кнопке <Да>, если вы уверены в том, что хотите удалить файл, по кнопке <Нет>, если вы решили файл не удалять; я удалите все созданные вами копии файла. Примечание. Все удаленные файлы перемещаются в Корзину, которую можно очистить специальной командой. Контрольные вопросы 1. Что такое файл? Как присваивается имя файлу? 2. Выберите допустимые имена файлов из перечисленных ниже: IVAN.DOC Поле чудес.ЕХЕ LIN?.EXE TREE*.BMP КУКУ.ВМР А.В.ТХТ 3. Что вы можете сказать о типе файлов, выбранных в пункте 2? 4. Какие вам известны параметры файлов? 5. Какую информацию несет строка: L1.TXT 1Кбайт 02.03.98 18:00 6. Какие действия можно выполнить над файлом? 7. Сформулируйте основное правило, действующее в среде Windows, и объясните его суть. 8. Какую роль играет в среде Windows приложение? 9. Что такое задача в среде Windows? 10. Что такое документ в среде Windows? ТЕМА 3.2 ЗНАКОМСТВО С ОБЪЕКТОМ «ПАПКА» И ПРОГРАММОЙ ПРОВОДНИК Изучив эту тему, вы будете знать: 9 что такое папка и какова ее роль в системной среде Windows; 9 какие параметры характеризуют свойства папки; 9 какие действия можно выполнять над папкой; 9 роль программы Проводник. НАЗНАЧЕНИЕ ПАПКИ Представьте себе, что вам необходимо взять определенную книгу в школьной библиотеке. Как трудно было бы это сделать, если бы в библиотеке был беспорядок! Благодаря четко продуманным правилам расстановки книг библиотекарь быстро и без труда сможет найти любую. Рассмотрим еще одну жизненную ситуацию. Каждая мама бережно относится к фотографиям своих детей, их первым работам. Она складывает рисунки в одну папку, а школьные сочинения в другую, фотографии из детского сада в один альбом, фотографии, сделанные во время путешествий, — в другой. Мама организует хранение так, чтобы среди памятных вещей был порядок и чтобы можно было легко найти нужную. В компьютере, на диске, где хранится множество файлов, тоже должен быть порядок. Для этого создают папки. В папках можно объединять файлы по любому параметру (признаку). Папка — объект Windows, предназначенный для объединения файлов и других папок в группы. Пример 3.2 Можно создать папки, где файлы сгруппированы по некоторым параметрам: — по теме — папка с играми; папка с обучающими программами и т.д.; — по имени ее владельца, например — папка Скворцова, папка Мамонтова и т. д.; 11:МЛ 3.2. Знокомство с объектом кпопко» и прогроммой Проводник 83 — по времени создания — папка с файлами, созданными до 1 января, папка с файлами, созданными с 1 марта до 1 апреля и т. д. Папка — это тоже объект Windows. Папка может содержать не только файлы, но и другие папки. Как любой объект, папка должна иметь имя. Имена папкам даются по тем же правилам, что и файлам. Отличие состоит лишь в том, что в имени папки нет типа (расширения). Лучше давать имя, имеющее какой-либо смысл. Пример 3.3 Примеры названий папок: — папку для игр можно назвать Games, а в этой папке могут быть другие папки с играми: Lines, Sea и другие; — папку для обучающих программ можно назвать Обучающие программы, — папку с вашими работами можно назвать по имени владельца, например Иванов Антон. Как и любой объект, папка характеризуется параметрами, которые описывают ее свойства. Размер папки определяется суммарным размером всех файлов и папок, находящихся в ней. Дата и время создания. Значок (рис. 3.2), говорящий о том, открыта папка или закрыта. Заметим, что, в отличие от файла, у папки нет типа, а значок используется для обозначения состояния папки. Над папками как над объектами можно выполнять стандартный набор действий, во многом похожий на тот, что применялся к файлам: создать папку, удалить папку, переименовать, скопировать, переместить, открыть, закрыть. Рис. 3.2. Значки открытой и закрытой папки ДЕЙСТВИЯ НАД ПАПКАМИ Создать Вспомните, что вы хотели сохранить ваш рисунок «Осень в Летнем саду». Этот рисунок не единственный из посвященных вашему городу и один из многих, выполненных вами за последнее время. Приобретите для своих работ папки, пусть одна из них будет посвящена городским мотивам. Так и напишите на папке: «Мой город». Для рациональной организации хранения файлов в Windows тоже создают папки. Папку «подписывают», то есть дают ей имя. Папки S') РЛЗЦЬЛ 3. Системная среди Windows В Windows безразмерные, в них можно поместить любое количество файлов и даже других папок. Ограничен по объему только диск, поэтому главное, чтобы ваша безразмерная папка поместилась на диске. По окончании процесса создания папки на экране появляется значок закрытой папки (см. рис. 3.2) и рядом — ее название. Переименовать Может быть, имя папки «Мой город» не совсем точно, ведь вы рисуете в основном пейзажи. Сотрите его и напишите новое: «Городские пейзажи». Так вы переименовали папку с рисунками. Папку с файлами в Windows тоже можно переименовать, дать ей новое имя, не меняя ее содержания. Открыть Для того чтобы работать с папкой (просмотреть ее содержимое, достать из нее что-либо или положить в нее), папку следует открыть. Папки в Windows также следует открывать — для работы с файлами и другими папками, хранящимися в них. Открыв папку, вы увидите, что в ней находится. На экране открытая папка изображается специальным значком (см. рис. 3.2). Закрыть Закончив работу с папкой, вы ее закроете. Перед вами на столе будет лежать папка с подписанным названием. Папку в Windows тоже закрывают. Переместить Папку с работами можно положить на стол, можно убрать со стола и положить в ящик стола. Папку в Windows можно переместить так же, как обычную папку. По окончании перемещения она появляется на новом месте. Копировать Пожалуй, нелегко сделать полную копию папки «Городские пейзажи» — ведь следует создать такую же папку и сделать копию каждого рисунка, чтобы содержание папок было одинаковым. Windows делает копии своих папок так же легко, как и копии файлов, точно копируя при этом и название, и содержание папки. Удалить От мусора надо избавляться. Выбросьте в мусорное ведро папку с неудачными работами и забудьте о ней. Папки в Windows тоже можно выбросить, переместив их в специально для этого предназначенную Корзину. ItMA 3.2 Знакомство с объектом етюпка» и программой Проводник 85 Запомните! 1. Программная среда Windows содержит разнообразные инструменты для управления объектами. 2. Основными объектами в Windows являются файл и папка. 3. В среде Windows действует основное правило: «Выбери объект и выполни над ним действие». НАЗНАЧЕНИЕ ПР0ГРА?У1МЫ ПРОВОДНИК Рассмотрим еще один инструмент для организации порядка на компьютерных дисках. Это программа Проводник, которая отображает на экране структуру вложенности папок и содержимое выделенной папки. В среде программы Проводник экран монитора оказывается разделенным на две части: названные Все папки и Содержимое папки (рис. 3.3). В разделе Все папки собрана информация обо всех дисках и папках, какими располагает компьютер. Отсутствие знака «-(-» или «—» около папки означает, что в ней нет других папок. Если около папки стоит знак «-1-», это означает, что данная папка содержит в себе другие папки. Выполнив щелчок по знаку «+», вы увидите папки, которые находятся в данной, при этом знак «Ч-» изменится на знак «—». В разделе Содержимое папки отображается содержимое только одной папки. Как только вы открываете новую папку, предыдущая автоматически закрывается. Папку можно открыть, если сделать на ней двойной щелчок. Тогда в правой части экрана в разделе Содержимое папки отображается информация о содержимом папки, раскрытой в левой части экрана в разделе Все папки. Практические занятия Рекомендации для учителя Для выполнения практических заданий, цель которых — знакомство с папками в среде Windows, на компьютере каждого ученика должна быть запущена программа Проводники раскрыта папка С:. В меню Вид 86 РАЗДЕЛ 3. Системная среда Windows отключите команду Панель инструментов, включите опцию Крупные значки, разверните окно программы на весь экран. Следует создать папки, которые можно использовать для работы, например папку Проба и папку Дети, разместив их в папке С;. Задание 3.4 Познакомьтесь с приемами открытия и закрытия папок. Откройте любую папку для того, чтобы просмотреть ее содержимое в разделе Содержимое папки. Технология работы 1. Откройте папку в разделе Все папки. Для этого: ■ подведите указатель мыши к знаку «+» около любой папки; ц ш;елкните левой кнопкой мыши — папка раскрылась, а знак изменился на «-». 2. Закройте папку в разделе Все папки. Для этого: а подведите указатель мыши к знаку «-» около раскрытой папки; а щелкните левой кнопкой мыши — папка закрылась, а знак изменился на «+». 3. Повторите описанные в пунктах 1 и 2 действия с другими папками. 4. Просмотрите содержимое закрытой папки, находящейся в разделе Все папки. Для этого: и выполните щелчок на значке папки в разделе Все папки; а в разделе Содержимое папки отобразятся все файлы и папки, находящиеся в данной папке. 5. Просмотрите содержимое закрытой папки, находящейся в разделе Содержимое папки. Для этого: я выполните двойной щелчок на значке папки в разделе Содержимое папки; а вы увидите все файлы и папки, находящиеся в данной папке. 6. Спрятать содержимое раскрытой папки можно, выполнив щелчок на другой папке в разделе Все папки. 7. Повторите описанные в пунктах 4—6 действия с другими папками. Задание 3.5 Получите информацию о параметрах папок, изменяя вид их отображения в разделе Содержимое папки. Технология работы 1. Отобразите информацию о папках с помощью следующих команд: ш выполните команду Вид | Крупные значки; rtMA 3.2. Знакомство с объектом «папкою и программой Проводияк 87 я выполните команду Вид | Мелкие значки; т выполните команду Вид | Список; я выполните команду Вид | Таблица. 2. Получите информацию о свойствах папки другим способом — с помощью контекстного меню. Для этого, воспользовавшись указаниями табл. 3.3, выполните следующие действия: и в разделе Содержимое папок выберите папку; в вызовите контекстное меню; в выполните команду Свойства контекстного меню. Задание 3.6 Выполните стандартные действия над папками: копирование, переименование, удаление, перемещение. Выполните копирование и перемещение файлов из одной папки в другую. Перед выполнением задания введите команду Вид | Крупные значки. Технология работы 1. Сделайте копию вашей папки в том же месте: н откройте любую папку, в которой находятся другие папки; в выберите папку в разделе Содержимое папки; т перетащите папку, удерживая нажатой левую кнопку мыши и клавишу на клавиатуре; в сделайте несколько копий папки. 2. Переименуйте папку: в выберите папку в разделе Содержимое папки; в вызовите контекстное меню; в в раскрывшемся контекстном меню выполните команду Переименовать; в введите новое имя папки и нажмите клавишу ; в переименуйте все созданные вами в пункте 1 копии папки. 3. Удалите папку: я выберите папку в разделе Содержимое папки; в вызовите контекстное меню; в выполните команду Удапить; я на запрос компьютера о подтверждении удаления файла выполните щелчок по кнопке <Да>, если вы уверены в том, что хотите удалить файл, или по кнопке <Нет>, если вы решили файл не удалять; я удалите все созданные вами копии папки. 88 РАЗДЕЛ 3, Сисгомнач среда Windows 4. Переместите папку в другую папку. Это задание рассмотрим на конкретном примере, полагая, что в папке С: созданы папки Проба и Дети, Проделайте следующее: и в разделе Все папки укажите папку Проба; я нажмите левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместите папку Проба в папку Дети; я если вы точно установили папку Проба на папку Дети, папка Дети будет выделена синим цветом; я отпустите левую кнопку мыши, при этом вы заметите, что папка Проба исчезла из папки С;; в откройте папку Дети, в разделе Содержимое папки вы увидите папку Проба. 5. Скопируйте папку в другую папку: « в разделе Все папки щелкните по значку «+» около папки Дети, в правой части экрана вы увидите ее содержимое, в том числе и папку Проба; м в разделе Все папки выберите папку Проба; й перетащите папку, удерживая нажатой левую кнопку мыши и клавишу на клавиатуре, в другую папку; й отпустите кнопку мыши. Контрольные вопросы 1. Какие объекты Windows позволяют организовать порядок на дисках при хранении? 2. Как даются имена папкам? 3. Выберите допустимые имена папок: Программы Это моя папка EXS.*XE Arch? TXT 4. Какие действия можно выполнить над папками? 5. Какими параметрами характеризуется папка? 6. Сформулируйте основное правило работы с объектами Windows. 7. Расскажите о назначении программы Проводник. 8. Как выполняется копирование папок? 9. Как выполняется перемещение папок? ТЕМА 3.3 ГРАФИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС И ЕГО ОБЪЕКТЫ Изучив эту тему, вы будете знать: ® что такое интерфейс; ® особенности графического интерфейса в среде Windows; ® стандартный набор элементарных объектов окна и их назначение; ® основные типы окон и их назначение; * как управлять окном. ПОНЯТИЕ ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА Термин «интерфейс» широко используется в областях, где человеку приходится иметь дело с обработкой информации на компьютере. Если вы заглянете в любой справочник по компьютерной технике, то увидите множество разновидностей интерфейсов, например интерфейс пользователя, графический интерфейс, интерфейс ввода-вывода, внешний или внутренний интерфейс, интеллектуальный интерфейс, человеко-машинный интерфейс, программный интерфейс и е1це несколько десятков всевозможных интерфейсов. Интерфейс — совокупность средств и правил, которые обсспечива ют взаимодейсувив устройств, программ и человека. Знакомясь со средой Windows, задайте себе вопрос: «Что в этой среде можно считать интерфейсом, для чего и как он используется? » Наверно, вас заинтересуют в первую очередь те средства и приемы работы, которые позволят вам овладеть средой Windows для 90 РАЗДЕЛ 3. Системноя среда Windows управления работой компьютера. Такой интерфейс получил название пользовательского. Пользовательский интерфейс — комплекс программ, обеспечиваю^ щий взаимодействие пользователя и компьютера. В среде Windows программы создают для человека интерфейс таким, чтобы с компьютером мог бы общаться даже самый неопытный пользователь и при этом ему было бы просто, интересно и легко работать. Пользовательский интерфейс становится «дружественным» по отношению к человеку и не требует специальных программистских знаний, как было раньше. Достигается это благодаря тому, что при разработке пользовательского интерфейса специалисты широко использовали всевозможные графические средства: рисунки, специальные значки, цветовое оформление, разнообразные начертания шрифтов, дизайн экрана и др. Так пользовательский интерфейс, предназначенный для того, чтобы вы могли общаться с компьютером, благодаря использованию графических средств стал называться графическим интерфейсом. Графический интерфейс — пользовательский интерфейс, где для взаимодействия человека и компьютера используются графические сред ства. Для описания графического интерфейса Windows и понимания того, как в нем работать, надо знать, какие используются графические средства и какие надо запомнить правила работы с ними. РОЛЬ Ш СТРУКТУРА ОКОН Основу графического интерфейса Windows составляет хорошо организованная система окон, в которых используются разнообразные элементарные графические объекты. Окно — обрамленная часть экрана монитора, в которой отображается приложение, документ или сообщение. Окно является активным (текущим), если с ним в данный момент работает пользователь. В противном случае окно будет пассивным. Окна Windows дают возможность вам взаимодействовать с компьютером. Вы можете играть в футбол, самостоятельно управлять К-МА 3.3. Графический интерфейс и его обьекты 91 космическим кораблем, проявлять свои интеллектуальные способности, решая сложную задачу. В одном из окон вы можете оказаться в среде, где создаются рисунки; перейдя в другое, вы получаете возможность писать стихи или сочинение, Пзгтешествуя из окна в окно, вы имеете возможность побывать в разных средах и создавать разнообразные объекты. Окна бывают разного типа, они отличаются друг от друга, но у них есть и много общего. Окно можно рассматривать как объект, который, в свою очередь, состоит из элементарных объектов. Разные сочетания этих объектов определяют разновидности окон. В одних окнах элементарные объекты присутствуют полностью, иногда даже в нескольких экземплярах, в других — используется ограниченный набор элементарных объектов. Строка Основного меню Кнопка Системного меню Выпадающее меню Строка заголовка Кнопка Развернуть/ Восстановить (подменю) / Кнопка Свернуть I 10 с объектами: файлом, приложением, дог^мшю» будете знать; файл я какова его роль в свстемкой среде 'Wiadows; >%азоеамия яменн и т«яа файла; ые яейств)!я мышыо; >аметры харахгеризуют свойства файлов; 1СТВИЯ МОНАКО выяоякятъ вад файлом; тщоженвй в документов в среде V^dowe. В первом разделе вы позмакомилясь с понятием объекта н хорошо понимаете, что они ох4| ружают вас довсюду; дерево - зто обьект, схакейка, стоящая под деревом - объект, про-;| ехавшая шшо машина - объект, если машину разобрать на детали, то заждая деталь ^ объект. Таких примеров можно приводить бесконечно много, ко что же их объвдккяет?П Общее то. что они являются частью окру^еающего нас мира, причем частью, которую сде-у дует рассматривать как отдельное целое. В 9Т0М мире каждый объект находится и действует в определенной среде. Компьюп т W»c|; # f Кнопка Закрыть Панель инструментов Рабочее поле Линейки прокрутки Строка состояния Рис. 3.4. Стандартный набор элементарных объектов окна 92 РАЗДЕЛ 3. Системная срело Windows На примере окна, изображенного на рис. 3.4, рассмотрим стандартный набор элементарных объектов, которые могут встретиться в любом окне. 1. Рамка окна — линия, которая его обрамляет. Подводя указатель мыши к рамке окна, можно изменить его размеры или перетащить в другое место за заголовок. 2. Строка заголовка — в ней выводится имя приложения (программы). Если эта строка выделяется цветом, то данное окно будет активным, если нет — пассивным. Активное окно можно перетащить в другое место, если установить указатель мыши на этой строке, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, перетащить мышь вместе с окном в другое место. 3. Кнопки управления окном, которые расположены в правом верхнем углу: кнопка Свернуть и поместить на панель задач, о которой будет рассказано в теме 3.4; ||fi^ кнопка Развернуть на полный экран или \Шй кнопка Восстановить до прежних размеров (если окно занимает весь экран); [0^1 кнопка Закрыть, то есть удалить с экрана. 4. Кнопка Системного меню, которая позволяет выполнить стандартные действия по управлению окном: восстановить, переместить, свернуть, развернуть, изменить размер, закрыть. 5. Рабочее поле окна используется приложением для своих целей, например для размещения окон открытых в нем документов. 6. Строка Основного меню содержит имена меню. Щелчок по имени меню вызывает соответствующее Выпадающее меню (подменю), которое содержит перечень команд. Работа в большинстве программ основана на выборе действия из этого меню с помощью команды. Например, меню Файл содержит команды для работы с файлом: создать, открыть, закрыть, сохранить; меню Правка содержит команды для корректирования содержания документа. 7. Панель инструментов представляет собой набор командных кнопок для быстрого выбора команд мышью. Эти же команды можно выполнить через строку Основного меню. ItMA 3.3. Графический интерфейс и его объекты 93 Таблица 3.4. Команды для управления вертикальной линейкой прокрутки Команда Результат выполнения команды Щелкнуть на верхней стрелке линейки Перемещение содержания окна на одну строку вверх Щелкнуть на нижней стрелке линейки Перемещение содержания окна на одну строку вниз Щелкнуть на поле линейки над движком Прокрутка содержания окна на одно окно вверх Щелкнуть на поле линейки под движком Прокрутка содержания окна на одно окно вниз Перетащить движок вверх (вниз) Прокрутка содержания окна на часть, соответствующую перемещению движка относительно всей линейки 8. Строка состояния, которая содержит информацию о режимах работы приложения. 9. Линейки прокрутки используются для прокрутки содержания окна по вертикали и горизонтали. Линейка прокрутки состоит из трех элементов: кнопок со стрелками на концах линеек; движка, с помощью которого можно быстро перейти на другую страницу; полей выше/ниже и правее/левее движка. Действия с линейками выполняются с помощью мыши. В табл. 3.4 приведены команды для вертикальной линейки прокрутки. Аналогично будут выполняться команды для горизонтальной линейки. Среди многообразия окон выделим три основных типа: диалоговое окно, окно приложения и окно документа. Рассмотрим их. Окно приложения (рис. ’ 3.5) является интерфейсом конкретной программы. Окно документа, 3-5- Окно приложения открытого в приложении, всегда будет находиться внутри окна приложения (рис. 3.6). <Л1 РАЗДЕЛ 3. Системная средо V'/iadows Окно приложения Окна документов Диалоговое окно сообщает вам определенную информацию и предлагает ввести некоторые параметры, уточняющие выбранное действие (рис. 3.7). Для ввода этих параметров используются разнообразные графические объекты: 1. Вкладки имеют вид диалоговых окон, расположенных одно под другим, так что видны только их ярлычки. Выбрать вкладку можно щелчком мыши. 2. Кнопка команды имеет прямоугольную форму и служит для выполнения написанной на ней команды. Выполнить команду можно щелчком мыши на кнопке. >{cic{N '.SC'frM РЛ <■ ~ ^-ОГ* SiiJ.TST Рис. 3.6. Окна документов в окне приложения Командные кнопки Кнопки выбора Рис. 3.7. Диалоговое окно Окно предвари- тельного просмотра Гt^M 3.3. Графический интерфейс и ого объекты 95 3. Кнопка выбора изображается в виде круга и служит для выбора значения параметра. Признаком выбора является появление точки внутри круга после щелчка мыши на нем. 4. Переключатель имеет форму квадрата и при включении помечается крестиком или галочкой. 5. Поле списка служит для выбора одной записи из предлагаемого перечня. Элементы списка прокручиваются в окне при выполнении щелчка на стрелке списка. 6. Текстовое поле служит для ввода текста или числовых данных. Кроме того, нужное значение может быть установлено с помощью кнопок со стрелками, расположенных рядом. 7. В окне предварительного просмотра отображается объект, оформленный в соответствии с установленными параметрами. Над объектом «Окно» можно выполнить действия: открыть, свернуть, закрыть, переместить, изменить размер. Практическое занятие Рекомендации для учителя На компьютерах учеников должна быть загружена среда Windows и раскрыты окна разного типа: окна программ без документов, окна программ с документами, диалоговые окна. Задание 3.7 В этом задании вы должны освоить стандартные действия с окнами. 1. Переместите окно. 2. Измените размеры окна. 3. Измените размеры нескольких окон и расположите их в разных местах экрана (мозаикой). Затем расположите окна разными способами с помощью Панели задач. 4. Раскройте из основного меню какое-нибудь выпадающее меню со списком команд. 5. Просмотрите содержание окна с помощью линеек прокрутки. 6. Сверните окно в значок и поместите на Панель задач. 7. Разверните окно из значка. 8. Закройте все раскрытые на Рабочем столе окна разными способами. 96 РАЗДЕЛ 3. Системная среде Windows Технология работы 1. Переместите окно, воспользовавшись стандартными действиями мышью (см. табл. 3.3). Для этого: * установите указатель мыши на заголовок окна; ® не отпуская кнопку, переместите окно. 2. Измените размеры окна. Вариант 1. Можно сделать так, чтобы окно занимало весь экран. Такой режим окна называется полноэкранным. Для этого: ® щелкните левой кнопкой мыши по кнопке Развернуть на весь экран, находящейся в верхнем правом углу окна (см. рис. 3.4); ® как только окно распахнется на весь экран, кнопка Развернуть будет заменена кнопкой Восстановить окно, которая означает: восстановить прежние размеры окна. Вариант 2. Если окно не находится в состоянии полноэкранного режима, то оно имеет рамку, позволяющую изменять размеры окна по желанию пользователя: » подведите указатель мыши к рамке окна — форма указателя изменится, он превратится в двунаправленную стрелку, которая показывает направление возможного изменения размера окна; ® нажмите левую кнопку мыши; * не отпуская кнопку мыши, переместите указатель — Windows покажет контур окна, размер которого будет меняться; и перемещайте указатель, пока контур не примет желаемый размер. Если указатель установить на угол окна, то он превращается в диагональную двойную стрелку, которая позволяет изменять одновременно ширину и высоту окна. Некоторые программы не позволяют изменять размеры окна, в котором они раскрываются, или дают возможность изменять его размеры до некоторого предела. 3. Перемещая окна и изменяя их размеры, расположите окна на рабочем столе мозаикой. У вас может ползтчиться, например, так, как на рис. 3.8. 4. Раскройте из Основного меню какое-нибудь выпадающее меню со списком команд. Для этого: ®выберите окно, содержащее строку Основного меню; ® подведите указатель мыши к пункту меню — Windows выделит его цветом; ТЕМА 3.3. Графический интерфейс и его объекты 97 “ щелкните левой кнопкой мыши — появится выпадающее меню со списком команд; “ подведите указатель мыши к необходимой команде — Windows выделит ее цветом; “ щелкните левой кнопкой мыши. Внимание! Если Windows не может выполнить какую-либо команду меню в данных условиях, то эта команда является неактивной и выглядит блеклой, а активная команда — та, которую можно выполнить, — выделяется ярким цветом. 5. Прокрутите экран в рамке окна, воспользовавшись командами управления линейкой прокрутки из табл. 3.4. 6. Сверните окно на Панель задач. Если окно программы мешает на экране, но нужно для работы, то его можно свернуть в значок, выполнив следующие действия: ■ найдите кнопки управления окном в правой части строки заголовка; ■ выполните щелчок на кнопке Свернуть — окно свернется на Панель задач в кнопку с названием приложения и изображением его значка; ® этот же результат может быть получен, если использовать кнопку Системного меню: выполните щелчок на кнопке Системного меню и затем команду Свернуть; ■ сверните в значок все раскрытые окна. Внимание! ,Цля того чтобы свернуть сразу все окна, выполните щелчок правой кнопкой мыши на Панели задач. Раскроется меню, из которого следует выбрать команду Свернуть все. Рис. 3.8. Расположение окон мозаикой 98 РАЗДЕЛ 3, Системная среда Windows 7. Разверните окно из значка на Панели задач, выполнив следующие действия: и щелкните на значке на Панели задач — окно развернется на Рабочем столе; » разверните все окна, свернутые в значок на Панели задач. 8. Закройте все раскрытые на Рабочем столе окна разными способами: и используйте кнопку Закрыть окно; ■ используйте команду Закрыть Системное меню; и используйте команду Выход из меню Файл. Контрольные вопросы 1. Что такое интерфейс и какими параметрами его можно описать? 2. Что является основными элементами графического интерфейса Windows? 3. Что такое окно? 4. Какие типы окон бывают? Расскажите об их назначении. 5. Перечислите основные элементарные объекты, из которых может состоять любое окно. ^ ТЕМА 3.4 ЗНАКОМСТВО С ОБЪЕКТОМ «РАБОЧИЙ СТОЛ» Изучив эту тему, вы будете знать: • что такое Рабочий стол в среде Windows; ® как сделать Рабочий стол удобным для пользования. Хорошо организованный рабочий стол — залог успеха в любом деле. Писателю, ученому или ученику необходим письменный стол. Хозяйке на кухне необходимо иметь кухонный стол, где под руками ножи, ложки, открывалки, доски для резки продуктов. Столяру — верстак с набором инструментов. Руководителям в современных офисах необходимы удачно продуманные рабочие столы, где каждая мелочь имеет свое место. Порядок на рабочем столе всегда важен. Предметы, необходимые для работы, должны обязательно лежать на своих местах. Рубанок или стамеска вряд ли уместны на кухонном столе, так же как терка на верстаке у столяра и отвертки на столе в офисе. В среде Windows тоже есть Рабочий стол. Он предназначен для работы пользователя на компьютере, поэтому на столе и расположены все необходимые для этого программы и папки. Пользователь может поместить на столе любое количество папок по своему усмотрению. Обязательными на столе являются папки Мой компьютер и Корзина (рис. 3.9), Папка Мой компьютер позволяет пользователю получить доступ ко всем папкам и файлам, к дискам, к различным устройствам и к их настройке. Папка Корзина предназначена для временного хранения удаленных папок и файлов — как корзина для бумаг у рабочего стола. юо f'A3AEfl 3. Системной среда Windows _________1.. ‘ Мой компьютер Панель задач •’C'S . Имена запущенных задач - /\^-' / Меню ?индикатора клавиатуры \ ГгЩ Рис. 3.9. Рабочий стол В нее можно выбрасывать ненужные бумаги, документы. Пока корзину не очистили, еще есть возможность порыться в выброшенных бумагах и вернуть то, что было выброшено зря. Внизу стола протянулась серая строка — это Панель задач (см. рис. 3.9). Она как приборная панель в автомобиле — с ее помощью можно управлять программной средой Windows. Название любой активной задачи будет появляться в этой строке. На Панели задач в правом углу установлены часы и календарь. Часы всегда будут на экране, а сообщение о дате и дне недели появится, если подвести указатель мыши к часам. Рядом с часами находится индикатор клавиатуры, который показывает, в каком состоянии находится клавиатура: в режиме ввода русских букв (Ru) или английских (Еп). Если выполнить щелчок левой кнопкой мыши на индикаторе, то появится меню, позволяющее установить желаемый режим клавиатуры. Практически всегда работа в Windows начинается с кнопки Пуск, расположенной на Панели задач. Она предназначена для раскрытия Главного меню, из которого мож-но запустить любое приложение. Каждый пункт меню содержит свой значок и имя. Некоторые пункты меню сопровождаются значком стрелки, что говорит о том, что этот пункт содержит подменю. Можно навести порядок на Рабочем столе, передвигая окна и меняя их размеры, но не всегда есть время для такой операции. Если необходимо быстро организовать окна, делайте это с помощью меню Панели задач: * выполните щелчок правой кнопкой мыши на панели задач; ■ в раскрывшемся меню выберите команду Каскадом; !СК| lEMA 3.4, Знакомство с объектом «Рабочий стол» 101 ® попробуйте сами две другие команды расположения окон: Сверху вниз и Слева направо. Рабочий стол является объектом Windows, а значит, его свойства можно описать с помощью параметров, которыми являются: фон, заставка, оформление. Изменяя параметры Рабочего стола, вы можете выбрать дизайн стола по своему вкусу: кому-то приятны холодные цвета и строгий стиль, кому-то — теплые цвета и веселый рисунок. Среда Windows способна удовлетворить любой вкус. Практические занятия Задание 3.8 Измените параметры Рабочего стола: фон и рисунок, цвет, заставку. Технология работы 1. Для изменения параметров Рабочего стола необходимо сначала с помощью контекстного меню вызвать диалоговое окно Свойства: Экран: » вызовите контекстное меню для объекта «Рабочий стол», сделав щелчок правой кнопкой мыши на любом свободном месте Рабочего стола (но не на объектах стола, иначе будет вы- вкладки звано контекстное меню, связанное с данным объектом); • из раскрывшегося меню выберите команду Свойства. Перед вами распахнется окно Свойства: Экран (рис. 3.10). 2. Измените параметры Рабочего стола — фон и рисунок с помощью окна Свойства: Экран, выполнив следующие действия: ® выберите вкладку Фон, щелкнув на ней левой кнопкой мыши; Окно предва- рительного просмотра Переключатели Кнопки Рис. 3.10. Окно Свойства: Экран 102 РАЗДЕЛ 3. Системноя среда VVindows ■ просмотрите с помощью линеики прокрутки список в окне Фоновый узор; ■ выберите желаемый фон, щелкнув мышью; ■ посмотрите в окне предварительного просмотра, как будет выглядеть Рабочий стол с выбранным вами фоном; ■ щелкните по кнопке Применить; ■ просмотрите с помощью линейки прокрутки список в окне Рисунок; ■ выберите желаемый рисунок, щелкнув мышью; ■ щелкните на кнопке Размножить, если вы хотите поместить рисунок на весь экран, или на кнопке В центре, чтобы расположить рисунок в центре экрана; ■ в окне предварительного просмотра посмотрите, как будет выглядеть Рабочий стол с выбранным вами рисунком; и щелкните на кнопке Применить, и вы увидите результат изменений на экране, окно Свойства: Экран останется раскрытым. 3. Измените параметр Рабочего стола — цвет экрана с помощью окна Свойства: Экран, выполнив следующие действия: » выберите вкладку Оформление, щелкнув на ней левой кнопкой мыши; ■ просмотрите с помощью линейки прокрутки список цветовой гаммы в окне Схема; ■ выберите желаемый цвет, щелкнув мышью; “ в окне предварительного просмотра посмотрите, как будет выглядеть Рабочий стол с выбранной вами цветовой схемой; ■ щелкните на кнопке Применить. 4. Измените параметр Рабочего стола — Заставка экрана. Во вкладке Заставка вы можете выбрать экранную заставку, которая появляется на экране, если вы в течение некоторого времени не пользуетесь клавиатурой или мышью. Если на экране компьютера вы не видите привычного для вас Рабочего стола, а вместо него что-то летает, ползает или взрывается, не бойтесь — это и есть Заставка. Стоит нажать любую клавишу или сдвинуть мышь, и на экране восстановится прежнее изображение Рабочего стола. Выполните действия: ■ в окне Свойства: Экран выберите вкладку Заставка, щелкнув на ней левой кнопкой мыши; я в поле списка Заставка выберите желаемую заставку. В окне предварительного просмотра вы увидите, как заставка выглядит на экране; ГЕМЛ 3.4. Знакомство с объектом «Рабочий с гоп» 103 * ДЛЯ более полного представления нажмите кнопку Просмотр; в щелчком мыши вернитесь из Просмотра в окно Свойства: Экран. 5. Каждая заставка характеризуется своими параметрами, которые можно изменить, выполнив щелчок по кнопке Параметры. 11<1р(1метрм заставки "Ьег^он строка*' I 1 (^орость ' мициятекстар-"- KSHTP9 ^й(ХЙ5ЛяЛя|1;«‘«|',м Высокая j I 'щ |'^НЛОСОФИЯ • отыскиваниесон«игальнькпричине, i i-. Рис. 3.11. Окно Параметры заставки Выберите заставку Бегущая строка и вызовите окно Параметры заставки (рис. 3.11). Используя знакомые элементы экрана, установите: * позицию текста; ■ цвет фона; и в поле ввода текста введите любой текст; ■ для установки скорости перемещения текста переместите бегунок на линейке с помощью мыши; ■ щелкните на кнопке ОК в окне Параметры заставки; » щелкните на кнопке ОК в окне Свойства: Экран. Задание 3.9 1. Установите системное время и текущую дату. 2. Переключите клавиатуру в режим Русский. Технология работы 1. Установка времени и даты. Ваш компьютер может не только напоминать вам о том, сколько времени осталось до конца урока. Многие программы используют в своей работе информацию о текущем времени и дате — например, программы для создания текста могут автоматически вставить дату в ваше письмо. Поэтому необходимо следить за правильностью работы системных часов. Откорректируйте системное время и дату: а выполните двойной щелчок на Часах в Панели задач; и в диалоговом окне Свойства: Дата/время (рис. 3.12) установите указатель мыши в поле ввода точного времени; а выполните щелчок левой кнопкой мыши на той позиции, где следует внести изменения; ■ используя клавишу клавиатуры, сотрите ошибочный символ и введите верный; 104 РАЗДЕЛ 3. Системная среда Windows а установите указатель мыши на список названий месяцев, щелкните левой кнопкой мыши; я выберите щелчком левой кнопки мыши название текущего месяца; и если год установлен неверно, можно установить текущий год, используя стрелки вверх/вниз при окне, в котором высвечивается год; и щелчком на левой кнопке мыши установите дату, выделив ее цветом; и нажмите кнопку ОК. 2. Переключение клавиатуры. Клавиатура может находиться в режиме ввода русских или английских букв. Для переключения клавиатуры из одного режима в другой: и выполните щелчок на индикаторе клавиатуры на Панели задач; и выберите желаемое состояние клавиатуры. Рис. 3.12. Окно Свойства: Дата/время Контрольные вопросы 1. Каково назначение Рабочего стола? 2. Какие объекты содержит Панель задач? 3. Какие папки на Рабочем столе являются обязательными? 4. Перечислите параметры Рабочего стола. ^ ТЕМА 3.5 ЗАПУСК ПРИЛОЖЕНИЙ И ДОКУМЕНТОВ Изучив тему, вы будете знать: * что значит запустить приложение или документ; « несколько способов запуска: через Главное меню, с помощью программы Проводник, с Рабочего стола из папки Мой компьютер; • способы закрытия задач; » как выйти из среды Windows. Мы надеемся, что вы уже понимаете различие в понятиях приложение, документ и задача. Если вы не уверены в своих знаниях, обратитесь вновь к теме 3.1, где приведены определения и разъяснения этих понятий. Попытайтесь ответить на вопрос: «Что надо сделать, чтобы приложение или документ стали задачей?» Вы знаете, что задача всегда находится в окне, которое является интерфейсом между вами и отраженной в нем средой. Для того чтобы создать задачу, надо научиться осуществлять запуск приложений и документов. Это означает следующее: — во-первых, запускаемое приложение (документ), которое хранится на диске, для ускорения работы переписывается (загружается) в оперативную память; — во-вторых, по окончании запуска на экране должно появиться раскрытое окно, где вы увидите среду запущенного приложения; — в-третьих, если вы запускали документ, то появятся два окна (см. рис. 3.6): в одном, активном, окне будет находиться среда, где создавался этот документ; в другом, вложенном в него окне, — сам документ. Сам по себе документ не может быть запущен, выполняться могут только программы. Поэтому, когда мы говорим о запуске документа, то имеем в виду запуск того приложения, которым создан документ, и открытие в нем этого документа. Среда Windows сама 106 0АЗД!:Л 3. Систем.юя с;[Х;до Vv'mdows понимает, какое приложение создало документ, и автоматически его запускает. Запуск позволит вам войти в среду, предоставленную конкретным приложением, и выполнять допустимые в данной среде действия. О том, какие правила следует применять для достижения поставленной цели, вы узнаете, когда будете изучать соответствующую среду. В текстовом процессоре это одни правила, в графическом редакторе — другие, в среде программирования — третьи и т. д. В среде Windows тоже существуют свои правила выполнения действий. С некоторыми из этих правил вы познакомились в предыдущих темах, здесь же вы научитесь разным способам запуска приложений и документов. Для запуска любого приложения или документа в среде Windows предусмотрено несколько вариантов действий: — через Главное меню; — через программу Проводник; — с Рабочего стола из папки Мой компьютер. Вариант 1. Запуск из Главного меню Технология запуска программы: т выполните щелчок левой кнопкой мыши по кнопке Пуск на Панели задач — раскроется Главное меню; м установите указатель мыши на пункте из Главного меню программы — раскроется подменю; к переместите указатель мыши по направлению стрелки; в выберите нужную строку подменю, возможно, эта строка находится в составе списка другого подменю, раскрывайте пункты меню до тех пор, пока не найдете нужную строку; я выполните щелчок левой кнопкой мыши — выбранная программа будет запущена. Вариант 2. Запуск с помощью программы Проводник Технология запуска программы: я выберите кнопку Пуск на Панели задач; т выберите пункт меню Программы, раскроется подменю; ш в открывшемся подменю щелчком левой кнопки мыши запустите программу Проводник; ■ выберите и щелчком раскройте папку, содержащую желаемую программу; если папка содержит другие папки, раскрывайте их до тех пор, пока не увидите файл, запускающий программу; !l:/vV\ З.Ь. Запуск приложений и документов Ю/ ■ выберите исполняемый файл типа СОМ или ЕХЕ и выполните двойной щелчок мышью. ^ Программа Проводник обычно отображается в виде кнопки на специальной панели, как правило, с правой стороны Рабочего стола. Для вв запуска надо щелкнуть на этой кнопке. Вариант 3. Запуск с Рабочего стола из палки Мой компьютер Технология запуска программы: ■ двойным щелчком откройте папку Мой компьютер на Рабочем столе; н двойным щелчком откройте папку необходимого устройства; а двойным щелчком откройте папку с нужной программой; ■ двойным щелчком запустите исполняемый файл. По окончании работы задачу следует закрыть, для чего можно воспользоваться одним из следующих способов: т каждое запущенное приложение содержит в строке меню окна пункт Файл, в котором следует выбрать параметр Выход; я можно воспользоваться известным вам приемом закрытия окон, например нажав в правом верхнем углу окна кнопку Закрыть или в Системном меню выбрав команду Закрыть. Для выхода из Windows выполните следующую процедуру: я щелкните левой кнопкой мыши по кнопке Пуск на Панели задач; я выберите пункт меню Завершение работы; ■ в открывшемся диалоговом окне выберите параметр Выключить компьютер и щелкните по кнопке ОК; я выключите компьютер, если увидели сообщение, разрешающее выполнить эту операцию. Практическое занятие Задание 3.10 1. Из Главного меню запустите приложение: графический редактор Paint. 2. Из Главного меню запустите приложение: игру Пасьянс косынка. 3. С помощью программы Проводник запустите любую игру, например игру Lines, находящуюся в папке Games. Ю8 РАЗДЕЛ 3. Системная среда Windows 4. С Рабочего стола из папки Мой компьютер запустите игру Поле чудес, находящуюся в папке Games. 5. Выйдите из среды Windows. Технология работы 1. Запуск графического редактора Paint через Главное меню: в выберите кнопку Пуск; в выберите пункт меню Программы, раскроется подменю; в выберите в подменю пункт Стандартные, раскроется подменю; я щелчок левой кнопкой мыши по пункту графический редактор Paint осуществит запуск этого приложения (рис. 3.13); и закройте программу, используя параметр Выход меню Файл. 2. Запуск игры Пасьянс косынка через Главное меню: в выберите кнопку Пуск; а выберите пункт меню Программы, раскроется подменю; я выберите в подменю пункт Стандартные, раскроется подменю; а в подменю группы Стандартные выберите пункт Игры; я в подменю группы Игры выберите Пасьянс косынка; ж выполните щелчок левой кнопкой мыши; я закройте программу, используя параметр Закрыть системное меню. 3. С помощью программы Проводник запустите любую игру, например игру Lines, находящуюся в папке Games. Для этого: в выберите кнопку Пуск на панели задач; в выберите пункт меню Программы, раскроется подменю; я в открывшемся подменю щелчком левой кнопки мыши запустите программу Проводник; я щелчком левой кнопки мыши раскройте папку Games, в которой находится папка Lines', в раскройте папку Lines; IniffwiNeve Q, IXicfOKiAttfltt; МсдамЛ ^ Micfc«AEio«l MicroKftilelHmting HtacceftOuflook, Hkl-y.cnftaKo ^ Яс1'>г'Я'Ро1'Л’Р:«1 Hbj:oiiV4'wd lip'jeai-n*'. ‘jfe Cex: MS C'CS! Kifttr.'jWtO HcjMiKK)K*jilVVfrW Прсг[И‘-»-« Прлетлэтр pwc5i*;<»y Рис. 3.13. Структура меню для запуска графического редактора Paint ТЕМА 3.5. Зопуск приложений и документов 109 Рвбочнй скм Мв> кокгмст»р тШЛиск 3.5 №1 & МИм.5Ю) О ■'misiUpl фО СКЧ*« }■ Gl Cc6ei ГЙ Qi Coni ; j^po, - 0 Gil Garnet ■рШ ■ '(«gl Fdt elm (te> ' ^ 5m 0 £l Hilt ; a*lG) »D Nc РюдгатПв* -^RccvcM i^CeblocK.ing liNtliM ire “^Choex* BjCommunlma «|Coit(teu.im3 DMcan.ifia 2D>). 5. Выйдите из среды Windows: в щелкните левой кнопкой мыши по кнопке Пуск на Панели задач; в выберите пункт меню Завершение работы; в в открывшемся диалоговом окне выберите параметр Выключить компьютер и щелкните по кнопке ОК; и выключите компьютер, если увидели сообщение, разрешающее выполнить эту операцию. Контрольные вопросы 1. Что вкладывается в понятие «запуск»? 2. В чем различие приложения, документа, задачи? 3. Когда появляется на экране задача? 4. Какие способы запуска приложений или документов в среде Windows вы знаете? 5. Перечислите варианты закрытия программ. 6. Как правильно выйти из среды Windows? РАЗДЕЛ 4 ТЕМА 4.1 ТЕМА 4.2 ТЕМА 4.3 ТЕМА 4.4 ТЕМА 4.5 ПРИКЛАДНАЯ СРЕДА ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА Знакомство с графическим редактором..............112 Графические объекты...................12 1 Алгоритм и технология работы с графическими объектами...............132 Действия с графическими объектами...............144 Циклические алгоритмы построения графических объектов........156 этом разделе вы познакомитесь с графическим редактором Paint — одним из представителей обширного класса прикладного программного обеспечения. Среда графического редактора дает в руки дизайнера, художника, оформителя универсальные инструменты, с помощью которых на экране компьютера можно легко воплотить любую фантазию в графические объекты. Благодаря среде графического редактора появилось новое направление деятельности человека — компьютерная графика. Существует множество графических редакторов. Графический редактор Paint, который вы будете изучать, входит в стандартный набор приложений Windows. Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики и диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт. Для того чтобы воспользоваться возможностями любой прикладной программной среды, необходимо сначала освоить ее базовые инструменты и научиться грамотно их применять. В среде графического редактора Paint с помощью базового инструментария вы научитесь создавать разнообразные графические объекты: рисунки, чертежи, схемы. Освоив их, вы без труда сможете работать в другом графическом редакторе. Когда вы будете рисовать или чертить на экране, то неизбежно столкнетесь с тем, что сначала надо продумать последовательность действий (разработать алгоритм) и только потом приступать к созданию графического объекта. Это позволит вам лучше понять правила конструирования и законы геометрии. \ ^-\ /к ^ ТЕМА 4.1 ЗНАКОМСТВО С ГРАФИЧЕСКИМ РЕДАКТОРОМ Изучив эту тему, вы будете знать: Ф назначение и области применения графического редактора; Ф меню графического редактора и панели инструментов; Ф как создается и редактируется графическое изображение. СРЕДА ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА Начнем знакомство с прикладным программным обеспечением с самой простой и доступной прикладной программы — графического редактора. Графический редактор — прикладная программа, разработанная для создания и редактирования графических изображений на компьютере. Мы воспользуемся для примера программой Paint из стандартного пакета Windows. Это довольно простой графический редактор, но и он позволит вам почувствовать себя настоящими художниками и, даже не имея блестящих художественных талантов, создавать настоящие компьютерные «шедевры». Конечно, за несколько уроков трудно научиться рисовать, но ведь наша цель скромнее: давайте изучим основные приемы работы с этой программой. Запустим графический редактор Paint — ив стандартном окне Windows перед нами возникнет интерфейс этой программы. ItMA 4.1. Знаколлство с графическим редактором 113 Вспомните элементы стандартного окна Windows. Вспомните, что такое интерфейс программы. Все графические редакторы похожи, как братья. Ведь эти программы предназначены для решения сходных задач, поэтому их меню и панели инструментов мало отличаются. При загрузке графического редактора основную часть экрана всегда занимает рабочее поле — что-то вроде чистого листа или холста. Общий вид окна графического редактора Paint представлен на рис. 4.1. Мы видим прежде всего стандартные элементы окна: заголовок окна, строку меню, разворачивающую, сворачивающую и закрывающую кнопки, линейки прокрутки и движки. Панель Инструменты Панель Настройка инструментов Панель Палитра Строка подсказки Координаты текущего положения указателя мыши Окно регулировки размеров рисунка Рис. 4.1. Общий вид окна графического редактора Paint IM РАЗДЬЛ a. Приюгаяиап среда графического редактора С левой стороны окна располагается набор инструментов (рис. 4.2) и панель их настройки. Внизу — палитра (рис. 4.3), из которой можно выбрать цвета и оттенки для основного цвета и фона. Выбранные основной и фоновый цвета отображаются на небольшом экране текущих цветов. Над рабочим полем находится строка меню. Она содержит заголовки скрытых от глаз пользователя меню: Файл, Правка, Вид, Рисунок, Параметры. Эти меню содержат команды и дополнительные возможности работы с графическим редактором. Любое из меню можно открыть, щелкнув мышью на его имени. Для выбора инструмента указатель мыши помещается в поле с изображениями инструментов. Нужный инструмент выбирается щелчком левой кнопки мыши на его изображении (пиктограмме). Признаком того, что выбор состоялся, будет «утопленное» состояние выбранной кнопки или ее контрастное выделение в меню. Указатель мыши на рабочем поле приобретает при этом форму выбранного инструмента. Рис. 4.2. Панель Инструменты ^ Вспомните основные правила работы с мышью. Почти каждый инструмент можно настраивать: устанавливать толщину линии, размер и форму кисти, карандаша, резинки и т. д. Для этого под инструментами помещена панель Настройка инструментов. Еще раз внимательно рассмотрите рис. 4.1 и найдите ее. Теперь мы научимся выбирать основной и фоновый цвета. Для этого указатель мыши помещается в зону цветовой палитры. Основной цвет из палитры выбирается щелчком левой кнопки мыши, фоновый — Экран текущих цветов Палитра Рис. 4,3. Панель Палитра ГР.'МА 4.1. Знакомство с графическим редактором 115 щелчком правой кнопки. При этом на экране текущих цветов квадрат, расположенный сверху, заполнится основным цветом. Задания 4.1. Щелкая левой кнопкой мыши, выбирайте инструменты из меню. При этом следите за изменениями в панели Настройка инструментов. Исследуйте, какие настройки предусмотрены для разных экранных инструментов. 4.2. Выбрав щелчком инструмент Линия, настройте его на различную толщину. Левой и правой кнопками мыши выбирайте основной и фоновый цвета. Следите за экраном текущих цветов. Проведите разные линии. 4.3. Самостоятельно попробуйте воспользоваться выбранными инструментами. Как при этом изменяется курсор? СОЗДАНИЕ И РЕДАКТИРОВАНИЕ РИСУНКА Представьте, что вы в кабине лунохода и вам предстоит взять пробы лунного грунта, не выходя из кабины. Для этого придется управлять механической рукой-манипулятором, глядя на экран монитора. Примерно в такой же ситуации вы окажетесь, когда попытаетесь с помощью манипулятора-мыши рисовать на экранном холсте. Эта работа требует некоторого навыка, так что не пугайтесь, если поначалу ваши рисунки будут далеки от совершенства. Чтобы поучиться, выберем самые простые и привычные инструменты, которые знакомы нам с детства и всегда под рукой у любого художника-оформи-теля: Карандаш. Ластик. Кисть, Распылитель, баночку Ластик/Цветной ластик Карандаш Распылитель Заливка Кисть Рис. 4.4. Расположение инструментов Ластик/Цветной ластик, Заливка, Карандаш, Кисть и Распылитель на панели Инструменты И6 РАЗДЕЛ 4. Прмкпадноя среда графического редокторо С тушью (ей в среде графического редактора соответствует инструмент Заливка) (рис. 4.4). Для начала выберем Карандаш. Обратите внимание: указатель мыши превратился в карандашик. Наступает самое интересное — пора рисовать! Это можно сделать, перемещая мышь с нажатой кнопкой по рабочему полю. Задание 4.4. Нарисуйте несколько карандашных линий разной толщины и цвета, замкнутые и незамкнутые. Попытайтесь изобразить что-нибудь привычное: буквы, цветок, кораблик, грузовик... Чтобы раскрасить рисунок, вам не придется водить тонким карандашом, как это делается при рисовании на бумаге. Во всех графических редакторах для этого существует специальный инструмент Заливка (рис. 4.5). В разных графических редакторах его пиктограмма похожа либо на наклоненную банку с выливающейся краской, либо на валик для окрашивания. С помощью этого инструмента площадь замкнутого участка, на который указывает мышь, заливается до ближайших границ основным или фоновым цветом (в зависимости от того, какую кнопку мыши нажать). Границей для разливающейся краски станет непрерывная линия или край участка, закрашенного в другой цвет. Если граница фигуры не является непрерывной, указанным цветом будут заполнены все другие области рисунка (краска как будто бы «выльется» через эту щель). ^ Если закрашиваемая поверхность небольшая, то целиться надо точнее, и не банкой, а кончиком льющейся краски. Рис. 4.5. В разных графических редакторах инструмент Заливка может выглядеть по-разному Инструмент Распылитель позволяет разбрызгивать краску капельками. Инструмент Кисть является аналогом набора плакатных перьев. ТЕМА 4.1. Знакомство с графическим редактором 117 Задания 4.5. Выберите цвет на панели Палитра; выберите инструмент Заливка. Найдите на рисунке замкнутые области и залейте их краской выбранного цвета. Старайтесь заливать небольшие области. Что произойдет, если залить область, не имеющую замкнутой границы? 4.6. На панели Палитра выберите щелчком левой кнопки мыши основной цвет, щелчком правой — цвет фона. Залейте замкнутую область, щелкнув левой кнопкой мыши, затем повторите это действие при помощи правой кнопки. Что получилось? 4.7. Исследуйте возможности инструментов Распылитель. Кисть. При создании любого документа, в том числе и графического, часто появляется необходимость внести в него изменения: заменить один объект другим, удалить ненужный элемент и т. д. Этот процесс называется редактированием. Художник, когда ему нужно исправить рисунок, обычно берет резинку. Такой инструмент есть и в любом графическом редакторе. Найдите его на панели Инструменты. Действует Ластик так же, как и реальная резинка. Чтобы стереть неудачный штрих, надо водить по нему указателем-резинкой, удерживая при этом левую кнопку мыши. Пока кнопка нажата — резинка стирает. На панели Настройка инструментов можно выбрать Ластик подходящего размера. Стирание — не единственный способ удалить ненужный объект на рисунке. Вы, конечно, успели заметить, что, в отличие от обыкновенных, компьютерные краски непрозрачны и не смешиваются друг с другом. Поэтому смело рисуйте по неудачному фрагменту или лейте краску другого цвета. Все, что останется под новым слоем, исчезнет. Задание 4.8. Выберите инструмент Ластик/Цветной ластик. Обратите внимание на панель Настройка инструментов. Сотрите пробные изображения. Что при этом происходит с фоном, если цвет фона не белый? Попробуйте стирать с нажатой правой или левой кнопкой мыши. Какие цвета стирает правая кнопка, а какие — левая? Влияют ли манипуляции с ластиком на фон? 118 РАЗДАЛ А. 11риклс1диоя среда трофического редактора Пупавка А что делать, если случилось что-то непредвиденное, с чем трудно справиться при помощи резинки? Например, мы провели линию поверх рисунка, но вышло не очень удачно. Если теперь начать ее стирать, то сотрется все, что попадет «под резинку». В графических редакторах для таких ситуаций предусмотрен режим отмены, позволяющий вернуться назад на несколько шагов (в редакторе Paint — от одного до трех). Этот чудо-режим выбирается в меню Правка командой Отменить. Найдите в верхней части экрана заголовок меню Правка. Содержимое этого меню сейчас невидимо. Чтобы оно открылось для обозрения, достаточно навести на него указатель мыши и щелкнуть левой кнопкой. Команда Отменить всегда стоит первой в этом меню (рис. 4.6). Чтобы ее выбрать, перемещайте мышь, пока команда не выделится. Теперь щелкните кнопкой. Команда Отменить должна стать первым помощником в вашей работе. Потому что гораздо легче отменить неудачный шаг, чем пытаться его исправить. Рис. 4.6. Команда Отменить в меню Правка Задание 4.9. Проведите несколько экспериментов с отменой последних шагов. Что происходит на экране при выборе команды Отменить? Теперь можно приступать к созданию первого «шедевра». Попробуем нарисовать контуры пейзажа: линию горизонта, ствол и крону дерева, лучистое солнце, дом или что-либо другое (рис. 4.7). Попробуем закрасить наш контурный рисунок: небо пусть будет голубым, трава — салатной, древесная крона — зеленой... Получилось? Наверняка не у всех1 Придется поработать над редактированием рисунка с помощью ластика и команды Отменить. TFjMA 4.1. Знакомство с графическим редактором 119 Рис. 4.7. Это уже настоящий компьютерный рисунок! Когда рисунок готов, жаль с ним расставаться. Экранный рисунок так хорош, а краски такие сочные!.. Неужели его не увидит никто, кроме сидящих за соседними компьютерами одноклассников? Не печальтесь! Компьютерный рисунок тем и отличается от реального, что его можно не только сохранить, но и получить с него множество копий. Для этого в графических редакторах предусмотрена возможность сохранения и печати рисунка. Мы можем записать свой рисунок на диск, считать сохраненный ранее рисунок, распечатать его на принтере сколько угодно раз. Но об этом нам предстоит поговорить позже, когда мы освоим работу в редакторе достаточно хорошо и научимся создавать графические композиции. Ну а особо нетерпеливых отсылаем к теме 4.4. Для выхода из программы графического редактора следует найти команду Выход. Г/ Команда Выход всегда нахо-■ дится в меню Файл на последнем месте. При выборе этой команды появляется особое окно с кнопками (рис. 4.8). 'Xft ri * Рис. 4.8. При выходе из графического редактора Paint возникает окно с запросом 1-20 РАЗДЕЛ 4. Прихнадная средо графического редактора Мы договорились пока не сохранять наших «проб пера», поэтому на вопрос о сохранении изменениЛ выберем кнопку Нет. ДЛЯ СА}\/?ОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 4.10. С помощью изученных инструментов нарисуйте праздничную открытку. 4.11. Нарисуйте плакат «Берегите лес!» 4.12. Создайте пейзаж с морской тематикой: море, парусник, чайки... Контрольные вопросы 1. Приведите примеры использования компьютерной графики в науке, искусстве и коммерческой деятельности, 2. Что такое графический редактор? 3. Что понимается под редактированием рисунка? 4. В чем состоит отличие использования правой и левой кнопок мыши при рисовании? 5. Назовите основные панели и меню графического редактора Paint. 6. Как выбрать инструмент в среде графического редактора? По каким признакам можно узнать, какой инструмент выбран? 7. Чем похожи и чем различаются между собой «компьютерные» и настоящие инструменты художника? 8. Как выбрать основной цвет и цвет фона? 9. Какой прием используется для рисования инструментами Карандаш, Распылитель, Кисть? 10. Какой прием используется для заливки области рисунка сплошным цветом? 11. Как пользоваться инструментом Ластик/Цветной ластик? 12. В чем состоит отличие использования правой и левой кнопок мыши при стирании инструментом Ластик? 13. Каково назначение команды Отменить? Как ее выполнить? Приведите примеры, когда нужно использовать команду Отменить. 14. Расскажите, как закончить работу с графическим редактором. ^ ТЕМА 4.2 ГРАФИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Изучив эту тему, вы будете знать: * что такое графический объект: ® графические примитивы и инструменты для их создания. ПОНЯТИЕ «ГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ» В своей повседневной жизни мы постоянно имеем дело с различными объектами. Этим обобщающим словом можно назвать все, что нас окружает. Каждый объект обладает некоторыми свойствами, или признаками, по которым его можно отличить, сравнить, установить взаимосвязь между ним и другими объектами. Объект может сам выполнять или над ним можно совершать некоторые действия. При работе на компьютере мы имеем дело со специфическими объектами — компьютерными. Мы уже познакомились с понятиями папка, файл, окно, меню. Это основные объекты Рабочего стола в среде Windows. Объект «окно» имеет свои составляющие: это строка заголовка, рабочая область, линейки прокрутки, кнопки и т. д. Компьютерные объекты называются привычными словами, взятыми из повседневной жизни. И признаки, и действия, и даже вид у компьютерных объектов схожи с привычными, повседневными. Разница заключается лишь в том, что их нельзя взять в руки. Они графические. Мы можем только видеть их на экране монитора и управлять ими при помощи мыши. 'Графический редактор, наряду с объектами, уже знакомыми нам, общими для среды Windows, имеет и свои, специфические — те самые инструменты, о которых мы говорили в предыдущем параграфе. И названия, и свойства, и действия у компьютерных инструментов подобны настоящим. Поэтому нам так легко было освоить работу с ними. 122 РАЗДЕЛ 4. Прикладная срело графического релсжторо Когда инструмент воздействует на рабочее поле, получается желаемое компьютерное изображение. Каждый инструмент позволяет создавать свой особый тип объектов. Будучи элементами рисунка, такие объекты вместе составляют законченное изображение — тоже объект, но более сложный. Среди инструментов графического редактора есть такие, что позволяют рисовать геометрические фигуры с заданными свойствами, или графические примитивы. Графический примитив — простейшая геометрическая фигура с заданными свойствами, выполненная соответствующим инструментом графического редактора. В редакторе Paint для создания графических примитивов имеются инструменты: Линия, Прямоугольник, Круг, Кривая, Многоугольник, Скругленный прямоугольник. Мы познакомимся с ними немного позже. Как возникает изображение на экране монитора? Оно формируется из очень маленьких светящихся точек, которые настолько малы, что различить их невооруженным глазом трудно. Поэтому на хорошем экране монитора они сливаются в единое изображение. Итак, все графические объекты — и прямая линия, и окружность, и кривая — так или иначе состоят из маленьких точек. Эти точки называются пикселями. Пиксель — самый простой графический объект, лежащий в основе всех графических примитивов. Пиксель — элементарный объект рисунка, светящаяся точка экрана. Из пикселей формируются различные графические объекты. Увидеть настоящие пиксели можно только воспользовавшись увеличительным стеклом. Графический редактор позволяет нам посмотреть, как выглядел бы наш рисунок при таком увеличении. Для этого используется инструмент Лупа. Задание 4.13. С помощью инструмента Карандаш нарисуйте любой рисунок, например зайца (рис. 4.9). ГЕМА 4.2. Графические объекты Выберем инструмент Лупа (рис. 4.10). Он позволяет рассмотреть рисунок с различным увеличением. На панели настройки инструментов можно подобрать масштаб увеличения: в 2, 6 или 8 раз. Наведите Лупу на рисунок и щелкните левой кнопкой мыши. Получилось увеличенное изображение. В увеличенном рисунке можно изменить каждый пиксель по отдельности, используя инструменты графического редактора. Чтобы заменить цвет пикселя на цвет фона, используется правая кнопка мыши. При редактировании рисунка под лупой можно воспользоваться всеми имеющимися инструментами редактора. Чтобы уменьшить масштаб рисунка, надо вновь выделить инструмент Лупа и либо щелкнуть на рисунок, либо выбрать на панели настройки инструментов режим однократного увеличения. Задание 4.14. Увеличьте масштаб и отредактируйте рисунок, который вы создали, выполняя предыдущее задание. 123 Рис. 4.9. Исходный рисунок и его увеличение под лупой Лупа Настройка масштаба увеличения Рис. 4.10. Расположение инструмента Лупа на панели Инструменты Такой способ рисования особенно удобен, когда нам нужно создать небольшую картинку — пиктограмму. Пиктограммы используются в компьютерной графике как значки и ярлыки, в бизнесе как фирменные знаки, торговые марки, в картографии как обозначения на картах, а также во многих других областях деятельности. Главная особенность пиктограммы — она должна быть простой, но выразительной: точно передавать смысл, который в нее вкладывается. Вспомните дорожные знаки. ЛИНИЯ Вы уже убедились, что рисовать инструментом Карандаш непросто. Далеко не всегда удается изобразить желаемую плавную линию. !24 РАЗДЕЛ 4. Прикладная среда |рафического редоктора Линия Настройка толщины линии Pile. 4.11. Расположение инструмента Линия на панели Инструменты А уж прямую «от руки» нарисовать совсем невозможно. Для черчения геометрических фигур «вручную» существуют специальные инструменты: линейка, угольник, циркуль, трафареты. И в графическом редакторе есть инструменты для вычерчивания геометрических фигур (вы помните, что они называются также графическими примитивами?). Это Линия, Прямоугольник, Эллипс. С помощью инструмента Линия (рис. 4.11) можно начертить прямую линию от точки, где находится курсор в момент нажатия кнопки мыши, до точки, где кнопка мыши будет отпущена. Линия начинает прорисовываться сразу после начала движения мыши с нажатой кнопкой и постоянно соединяет точку нажатия кнопки мыши (начальную точку) с текущим положением указателя (обратите внимание на его форму!). Это дает возможность определить на глаз длину и наклон рисуемого отрезка. Можно пользоваться как левой, так и правой клавишей: в зависимости от этого отрезок окажется нарисован либо основным, либо фоновым цветом. Задания 4.15. Нарисуйте с помощью инструмента Линия фигуру, изображенную на рис. 4.12 а. Легко ли точно прицелиться, чтобы провести линии из одной точки? Чтобы точнее устанавливать указатель мыши, можно запомнить координаты начальной точки прорисовки линии. Они находятся в нижней строке окна (см. рис. 4.1). 4.16. Нарисуйте с помощью инструмента Линия пучок лучей (рис. 4.12 б), стараясь точно прицеливаться из центральной точки. Легко ли рисовать строго горизонтальные и вертикальные линии? Если держать нажатой клавишу и проводить линию, то в зависимости от направления движения мыши вычерченный отре-а б в зок будет либо строго горизонталь- Рис. 4.12. Рисунки, выполненные при НЬ1М, либо вертикальным, либо помощи инструмента Линия наклонным под углом 45 . Ifc'MA 4.2. Графические обьекты 125 Задание 4.17. Используя клавишу , нарисуйте с помощью инструмента Линия фигуру, показанную на рис. 4.12 в. На панели Настройка инструментов (см. рис. 4.11) вы можете выбирать толщину линии из пяти предложенных вариантов. Кстати, таким образом устанавливается не только толщина прямых и кривых линий, но и толщина границ прямоугольников и окружностей при рисовании другими инструментами. Инструмент Линия создает графические примитивы — прямолинейные отрезки. Линия с клавишей рисует строго горизонтальные, вертикальные отрезки и отрезки под углом 45°. ПРЯМОУГОЛЬНИК Рис. 4.13. Расположение инструмента Прямоугольник на панели Инструменты Выполняя последнее задание, мы с помощью линий нарисовали прямоугольник, Не правда ли, это была довольно трудоемкая работа? Ведь для того, чтобы точно попадать в вершины углов, нам приходилось все время запоминать координаты указателя, а горизонтальные и вертикальные прямые необходимо было чертить, удерживая клавишу . Ту же работу можно выполнить гораздо легче при помощи инструмента Прямоугольник (рис. 4.13). Прямоугольник, так же как и линия, рисуется мышкой с нажатой кнопкой. Для этого указатель нужно поместить в точку, где будет расположен один из углов прямоугольника. Затем, нажав кнопку мыши и не-отпуская ее, переместить мышь. При этом получится прямоугольник, диагональ которого определяется двумя точками: начальной — в которой была нажата кнопка мыши — и конечной, той, где в данный момент находится указатель. Стороны полученного прямоугольника будут параллельны границам рабочего поля. Если теперь отпустить кнопку, то на рабочем поле появится готовая фигура. РАЗДЕЛ 4. Прикладная среяо графическою редоктора Задания 4.18. Выберите инструмент Прямоугольник. Установите курсор в любую точку и, нажав кнопку, двигайте мышку по экрану. Следите, как изменяются размеры прямоугольника. Какой угол прямоугольника остается на месте? 4.19. Нарисуйте множество прямоугольников с одной общей вершиной, как это показано на рис. 4.14. Рис. 4.14. Прямоугольники с общей вершиной Рис. 4.15. Квадраты с общим углом Как вы знаете, среди множества всевозможных прямоугольников существуют особенные, с равными сторонами, иначе говоря, квадраты. Нарисовать точный квадрат «на глазок» очень трудно. И здесь нам на помощь опять приходит клавиша . Если рисовать инструментом Прямоугольник с нажатой клавишей , то будут получаться точные квадраты. 4.20. Нарисуйте множество квадратов с общим углом (рис. 4.15). Чтобы убедиться в точности построения, проведите из общего угла линию под углом 45‘. Она должна быть общей диагональю для всех квадратов. Панель Настройка инструментов предоставляет дополнительные возможности построения прямоугольников: мы можем рисовать либо Таблица 4.1. Возможности настройки инструмента Прямоугольник Левая кнопка мыши Правая кнопка мыши пз Незакрашенный прямоугольник с границами основного цвета Незакрашенный прямоугольник с границами цвета фона т Прямоугольник с границами основного цвета, закрашенный цветом фона Прямоугольник с границами цвета фона, закрашенный основным цветом 1111 Прямоугольник без выделенных границ, закрашенный основным цветом Прямоугольник без выделенных границ, закрашенный цветом фона lEMA 4.2, Трофические объекты 12/ ТОЛЬКО границы, либо закрашенный прямоугольник с границами и без границ. При работе в графическом редакторе можно выбрать два цвета: основной и цвет фона (вспомните, как это делается). Рисовать прямоугольник, как и линию, можно левой или правой кнопкой мыши (проверьте сами, как это повлияет на изображение). Ширина обрамляющей линии при этом выставляется на панели Настройка инструментов при выбранном инструменте Линия. В табл. 4.1 описаны возможности настройки прямоугольника. Сразу скажем, что такие же возможности настройки имеют и некоторые другие инструменты редактора: Эллипс, Многоугольник и Скругленный прямоугольник. Задание 4.21. Выберите в палитре два цвета (не белый и не черный). Поэкспериментируйте с построением прямоугольников, пользуясь различными возможностями настройки цветов и ширины линии. Инструмент Прямоугольник создаст графические примитивы — прямоугольники. С нажатой клавишей инструмент рисует квадраты. ЭЛЛИПС Рассмотрите рис. 4,16. Фигуры, изображенные на нем, знакомы всем: это окружности и эллипсы. Все знают, что для построения окружности требуется циркуль (рис. 4.17). Окружность — это замкнутая кривая линия, которая состоит из множества точек, расположенных на равном расстоянии от центра. Это расстояние называется радиусом окружности. Построить эллипс куда как тяжелее. Для этого придется сделать особое приспособление: при помощи двух кнопок закрепить на листе бумаги концы нити. Потом аккуратно перемещать карандаш вдоль нити, насколько позволяет ее натяжение (рис. 4.18). Эллипс, как и окружность, — Рис. 4.16. Эллипсы и окружности Рис. 4.17. Для рисования окружностей используется циркуль 1^8 РАЗДЕЛ А. Приклиднал средо графического редоктора Рис. 4.18. Приспособление для вычерчивания эллипсов замкнутая кривая линия, но более сложная. Чтобы его нарисовать, пожалуй, гораздо проще все-таки воспользоваться готовым трафаретом. Если у вас нет под рукой чертежных инструментов и приспособления для рисования окружности или эллипса, можно поступить по-другому: сначала нарисовать прямоугольник или квадрат, а затем на глаз скруглить его углы. Конечно, при таком способе построения у каждого получится своя фигура. Задание 4.22. Нарисуйте в тетради квадрат со стороной 3 см и прямоугольник размером 3x5 см. Попробуйте вписать в квадрат окружность, а в прямоугольник — эллипс (рис. 4.19). Подумайте, как нужно скруглять углы, чтобы получились фигуры, соответствующие названию «круг» и «эллипс». Инструмент Эллипс Настройка Эллипса Рис. 4.20. Расположение инструмента Эллипс на панели Инструменты Рис. 4.21. Построение эллипса в графическом редакторе В графическом редакторе Paint есть универсальный инструмент Эллипс, позволяющий рисовать окружности и эллипсы разного размера, различной окраски, с границами и без них. Для него, как и для прямоугольника, мы можем подобрать желаемый цвет в палитре и вид прорисовки из панели Настройка инструментов (рис. 4.20). Принцип рисования здесь тот же, что и для прямоугольника: помещаем указатель мыши в нужную точку, нажимаем левую или правую кнопку, ведем манипулятор в сторону, отпускаем кнопку. Окружность строится с нажатой клавишей . Итак, в графическом редакторе эллипс (окружность) представляется как фигура, вписанная в соответствующий пря- ТЕМА 4.2. I рафические объекты 129 моугольник (квадрат), диагональ которого определяется точками, где кнопка мышки была нажата и отпущена (рис. 4.21), Задание 4.23. Нарисуйте с помощью инструмента Эллипс множество окружностей и эллипсов, как на рис. 4.16. 4.24. Выберите на панели Палитра два цвета: основной и дополнительный (не белый и не черный). Нарисуйте: а) окружность с границами основного цвета; б) окружность с границами цвета фона; в) закрашенную цветом фона окружность с границами основного цвета; г) закрашенную основным цветом окружность с границами цвета фона; д) окружность цвета фона без границ; е) окружность основного цвета без границ. Попробуйте установить другую толщину линии. Вспомните возможности панели Настройка инструментов. Инструмент Эллипс создает графические примитивы — окружности и эллипсы. С нажатой клавишей инструмент рисует окружность. КРИВАЯ, МНОГОУГОЛЬНИК, СКРУГЛЕННЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНИК в графическом редакторе есть и другие примитивы; кривая, многоугольник, скругленный прямоугольник, — для рисования которых используются соответствующие инструменты (рис. 4.22). Кривая представляет собой объект, полученный в результате двойного плавного изгиба прямолинейного отрезка. Перед рисованием кривой выберите толщину линии, цвет в палитре. Кривая рисуется в 3 приема. Проведите линию, держа нажатой кнопку мыши (получится отрезок прямой), и отпустите кнопку; установив указатель на какую-либо точку на отрезке, нажмите кнопку мыши, двигайте манипулятор и, вытянув первую дугу, отпустите кнопку; установив указа- Кривая Многоугольник Скругленный прямоугольник Рис. 4.22. Расположение инструментов Кривая, Многоугольник, Скругленный прямоугольник на панели Инструменты 130 РАЗДЕЛ 4. Прикладная средо графического редактора тель в какой-либо внутренней точке на дуге, нажмите кнопку мыши и измените кривизну дуги путем перетаскивания указателя. Построение кривой требует навыка и воображения. Объект многоугольник состоит из отрезков прямых линий, соединенных между собой, то есть обладает свойствами геометрического многоугольника. Нарисовать многоугольник можно и инструментом Линия — как совокупность простейших объектов (отрезков). Как вы думаете, легко ли было бы выполнить эту работу? Инструмент Многоугольник устраняет все трудности, связанные с необходимостью на глазок устанавливать указатель мыши в вершины углов, и позволяет нарисовать фигуру как один объект. Вам достаточно только щелкать на вершинах фигуры. Чтобы замкнуть многоугольник, нужно в месте расположения последней вершины щелкнуть дважды. Часто в рисунках, схемах используется прямоугольник со скругленными углами. Инструмент Скругленный прямогоугольник создает эту фигуру как один объект. Представьте, как пришлось бы строить этот графический примитив, пользуясь только инструментами Прямоугольник и Эллипс. Инструмент Кривая создает графический примитив — кривую линию. Инструмент Многоугольник создает графический примитив — многоугольник. Инструмент Скругленный прямоугольник дейстауег так же, как инструмент Прямоугольник, но создает графический примитив — прямоугольник со скругленными углами. ДЛЯ СА1У?ОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 4.25. Нарисуйте графические объекты, примеры которых приведены на рис. 4.23. 4.26. Нарисуйте пиктограммы дорожных знаков. 4.27. Нарисуйте фигуры, изображенные на рис. 4.24. Контрольные вопросы 1. Что называется графическими примитивами? Какие графические примитивы вы знаете? IЁМЛ A.2. 1 рофичоскио объекты 131 Рис. 4.23. К заданию 4.25 Конус Снежинка 2. Что такое пиксель? 3. Как в графическом редакторе рассмотреть рисунок в увеличенном виде и отредактировать по пикселям? 4. Приведите примеры известных вам пиктограмм. 5. Как в графическом редакторе рисуется прямая линия? 6. Какие возможности дает панель Настройка инструментов для инструмента Линия? 7. Какой прием нужно использовать, чтобы нарисовать вертикальную и горизонтальную линии и отрезок под углом 45’? 8. Как в графическом редакторе рисуют квадрат и прямоугольник? 9. Какие инструменты и приспособления необходимы для построения окружностей и эллипсов на бумаге? 10. Как в графическом редакторе рисуют окружность и эллипс? 11. Какие возможности предлагает панель Настройка инструментов для изменения параметров инструментов Прямоугольник и Эллипс? 12. Опишите действия, которые надо выполнить, чтобы нарисовать желтый прямоугольник с красными границами (несколько способов). Какой из способов наиболее удобен? 13. В чем состоит различие в использовании правой и левой кнопок мыши при рисовании линии, прямоугольника, окружности? 14. Из каких графических примитивов состоит многоугольник? Какие способы рисования многоугольника в графическом редакторе вы знаете? 15. Из каких графических примитивов состоит скругленный прямоугольник? Как нарисовать скругленный прямоугольник в графическом редакторе? 16. Что такое кривая и как в графическом редакторе ее нарисовать? Мяч Пирамида Магический круг __1-_ Гибкий диск Рис. 4.24. К заданию 4.27 ► ТЕМА 4.3 АЛГОРИТМ И ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С ГРАФИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ Изучив эту тему, вы будете знать: • как используют понятие «алгоритм» в среде графического редактора; ® как облегчает алгоритм работу в графическом редакторе; • для чего нужны вспомогательные построения и как они удаляются. ЧТО ТАКОЕ АЛГОРИТМ Вы уже познакомились с инструментами Линия, Прямоугольник, Эллипс, запомнили, какие дополнительные возможности для точных построений дает клавиша . Пора применить свои знания на более сложном задании. Попробуем составить план действий, которые необходимо предпринять, чтобы построить симметричный орнамент (рис. 4.25) и раскрасить его по законам центральной симметрии. Такой рисунок может стать основой для витража или лоскутной подушки. Вспомните, что такое симметрия. Что касается инструментов, которые нам понадобятся для построения, то их набор невелик: Прямоугольник с клавишей , Линия, Заливка. А вот с последовательностью построения все не так просто. Ведь наша задача — выполнить геометрически точный рисунок самым простым способом, причем так, чтобы ту же работу могли повторить и другие. Сначала разобьем работу на два больших этапа: построение сетки узора и закраску. Рис. 4.25. Симметричный орнамент ГЕМА 4.3. Алгоритм и технология роботы с графическими объектами 1з; Задание 4.28. На листе в клеточку при помощи карандаша и линейки построй те сетку узора (рис. 4.26). Подробно изучив ее, мы заметим, чт< узор можно разбить на простые элементы: квадрат и линии. Последовательность выполнения задания будет такова: 1. Построить квадрат. 2. Разбить квадрат на четыре равные части, проведя вертикальные и горизонтальные линии через середины сторон. 3. Середину одной стороны соединить прямыми линиями с противоположными углами. 4. Повторить пункт 3 для каждой из четырех сторон. 5. Закрасить участки рисунка цветными карандашами. Рис. 4.26. Сетка узора Оказывается, все так просто! Работа заняла несколько минут, Для выполнения задания мы воспользовались алгоритмом — точным описанием последовательности необходимых действий. Вспомните определение алгоритма, которое приведено в теме 2.51 Алгоритмом можно назвать и рецепты приготовления блюд, и правила пользования разными приборами, и процесс шитья платья, описанный в журнале мод... Исполнение алгоритма может носить чисто механический характер. Не нужно быть поваром, электриком или швеей, если сложные действия расчленены на простые и понятные, выполнение которых доступно любому. Предположим, нам предстоит впервые в жизни испечь пирог. Мы открываем кулинарную книгу и читаем рецепт. Он содержит инструкции, каждая из них чрезвычайно проста и может быть исполнена любым читателем: взять кастрюлю, влить в нее стакан молока, добавить стакан сахара... Выполняя инструкции, человек может не знать, что должно получиться в итоге, не уметь печь, но тем не менее достигнет конечного результата: испечет пирог. Возможно, даже съедобный. В нашем примере рецепт — это алгоритм приготовления пирога. Такой подход к решению любой проблемы получил название алгоритмического подхода. 134 РАЗДЁЛ 4. Прикпадноя среда графического редактора Любой алгоритм можно изобразить графически (с помощью схемы) или описать словами. Схема более наглядна и понятна. На рис. 4.27 изображено схематическое представление алгоритма действия пешехода при переходе дороги. Попробуйте описать словами этот же алгоритм — и убедитесь в преимуществе графической схемы. Рис. 4.27. Алгоритм перехода через дорогу ОТ АЛГОРИТМА К ТЕХНОЛОГИИ Понятие «алгоритм», ставшее в наши дни обиходным, перекочевало в повседневную и компьютерную терминологию из математики. Похожий путь проделало и слово «технология»: оно пришло в компьютерный лексикон из технического производства. Слово «технология» произошло от греческого «techne» («мастерство, умение») и означает оно: «совокупность методов производства, обработки, изменения свойств сырья и материалов». Но ведь и информация — это тоже своего рода «сырье», а компьютер занимается ее производством и обработкой. При этом его действиями руководят многочисленные программы, которым, в свою очередь, отдает команды человек — и значит, он управляет компьютером точно так же, как станками и машинами. Получается, что работа на компьютере — это самое настоящее производство, подобное работе на заводе и в конструкторском бюро. Вот почему совокупность навыков, приемов пользования той или иной компьютерной программой мы все чаще называем теперь технологией. Термин «технология» чаще употребляется, когда речь идет об описании способов работы с прикладной средой. Термин «алгоритм» обычно употребляется при разработке плана действий для решения конкретной задачи. TE^ЛA 4.3. /\лгориш и технология роботы с графическими объектами )35 Используя графический редактор, вы постепенно накапливаете навыки работы, осваиваете технологию. Вам больше не нужны подробные инструкции типа: «для выбора инструмента Карандаш щелкните левой кнопкой мыши на соответствующей пиктограмме меню Инструменты». Таким образом, описание процесса работы — технологическое задание — может быть более или менее подробным, в зависимости от того, на кого оно рассчитано. Неопытный пользователь нуждается в подробнейших объяснениях, в то время как для профессионала достаточно самой общей формулировки задания, Обладая некоторым опытом, мы можем проявить свою смекалку, применить в работе оригинальные находки и приемы. СРЕДА ИСПОЛНИТЕЛЯ АЛГОРИТМА Каждый алгоритм должен строиться в расчете на конкретного исполнителя, способного понять и исполнить каждую команду алгоритма, и на средства, которыми он располагает. Например, если бы в рецепте пирога было указано: «погасить соду», — то далеко не всякий исполнитель справился бы с этим предписанием. Исполнитель алгоритма — объект, который способен понимать и исполнять команды, указанные в алгоритме. Исполнителем алгоритма может быть кто угодно: ученик у доски, собачка в цирке, робот на вредном производстве,.. Главное, чтобы он понимал смысл инструкций алгоритма, однозначно их толковал и умел выполнять. У каждого исполнителя есть ограниченный список команд, выполнение которых не требует предварительного пояснения. Список команд исполнителя можно сравнить со словарным запасом человека. Человек, не понимающий значения слова, не может его применить, а исполнитель, не понимающий смысла команды, не может ее исполнить. Понятие «исполнитель алгоритма» тесно связано с понятием «среда исполнителя». Возьмем, к примеру, алгоритм игры в шахматы. Предписания этого алгоритма становятся бессмысленными, если отсутствует шахматное поле. Исполнитель-повар не смог бы выполнить ни одной из самых простых инструкций рецепта, находясь в 136 РАЗДЕЛ 4. Прикладноя среда графического редокторо трамвае, а не на кухне. Аналогично у исполнителя-художника должен быть лист и набор инструментов для рисования. Среда исполнителя — совокупность условий, при которых становятся выполнимыми все известные исполнителю команды. В предыдущем параграфе мы рассматривали задачу о построении симметричного орнамента и описали алгоритм ее решения для исполнителя-ученика. В качестве среды исполнителя в этом алгоритме выступал лист в клетку и необходимые чертежные инструменты. Этот алгоритм нельзя в точности перенести в среду графического редактора, в котором рабочий лист не имеет клеток и поэтому невозможно отыскать середину отрезка. Как же найти середину отрезка или стороны квадрата в графическом редакторе? Без этого построение будет неточным! Вы уже давно знаете, что любую задачу можно решить разными способами. Наш узор — не исключение. Важно из всевозможных способов решения выбрать самый точный, простой и понятный. Рассмотрим два алгоритма нахождения середины отрезка и стороны квадрата с учетом возможностей графического редактора. Задания 4.29. На рабочем поле графического редактора нарисован горизонтальный отрезок. Задача: найти его середину. Алгоритм основан на свойствах равнобедренного треугольника, которые вы будете изучать позже. Алгоритм 1. Инструментом Линия с клавишей построить исходный горизонтальный отрезок. 2. Из конца отрезка инструментом Линия с клавишей нарисовать линию под углом 45°. 3. Повторить то же действие для другого конца отрезка. 4. Из точки пересечения опустить вертикаль до пересечения с отрезком. Точка пересечения и будет серединой отрезка. 5. Ластиком стереть наклонные линии и вертикаль. Конец алгоритма На рис. 4.28 представлены этапы выполнения этого алгоритма. ГЕМА 4.3. Алгоритм и технология работы с графическими объектами )37 Аналогичный алгоритм можно использовать и при определении середины стороны квадрата в симметричном узоре. Рис. 4.28. Алгоритм деления отрезка пополам 4.30. На рабочем поле графического редактора нарисован квадрат. Задача: разбить его на четыре равных квадрата. Алгоритм 1. Инструментом Прямоугольник с клавишей построить исходный квадрат. 2. Из правого верхнего угла квадрата инструментом Линия с клавишей построить диагональ в левый нижний угол. 3. Повторить то же действие для противоположной пары углов. 4. Из точки пересечения диагоналей провести вертикальные и горизонтальные линии до пересечения со сторонами квадрата. 5. Ластиком стереть диагонали. Конец алгоритма Можно ли составить более простой алгоритм построения квадрата, состоящего из четырех одинаковых квадратов меньшего размера? Оказывается, для этого можно использовать следующий алгоритм. 4.31. Построить квадрат, состоящий из четырех одинаковых квадратов меньшего размера. Выполнив алгоритм, объясните, почему получаемые таким образом квадраты будут действительно равными. Алгоритм 1. Инструментом Прямоугольнике помощью клавиши построить квадрат. 2. Для рисования равного и смежного с ним квадрата точно установить указатель мыши в один из углов уже имеющегося квадрата и нажать кнопку мыши. Тянуть мышь с нажатой кнопкой, держа нажатой клавишу , по диагонали, пока основания . нового и старого квадратов не окажутся на одной горизонтали. 3. Повторяя предыдущее действие, пририсовать недостающие смежные квадраты. Конец алгоритма 4.32. Выполните построение по алгоритму, заданному в графической форме на рис. 4.29. Раскрасьте узор симметрично. Для этого, 138 РЛЗДЬЛ А. Прикподиоч tfiena трофического редокгоро «разлив» краску одного цвета на выбранном фрагменте, найдите фрагменты, симметричные выбранному, и закрасьте их все поочередно. Рис. 4.29. Алгоритм построения симметричного орнамента 4.33. Постройте и симметрично раскрасьте орнамент, изображенный на рис. 4.30, предварительно составив необходимый алгоритм. Рис. 4.30. К заданию 4.38 ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИМИТИВЫ Конечной целью работы в графическом редакторе является создание рисунка. Рисунок как объект состоит из более простых графических примитивов. Перед началом рисования надо внимательно проанализировать, какие инструменты вы будете использовать для создания элементов рисунка. Необходимо учесть возможности среды, параметры инструментов. Задания 4.34. Нарисуйте сюжет «Дом у дороги» (рис. 4.31), пользуясь всеми освоенными инструментами. Рис. 4.31. Дом у дороги Прежде чем рисовать, подумайте, какими инструментами вы будете рисовать отдельные элементы сюжета. Реальный объект «дом» состоит из стен, крыши, окон. Но таких объектов нет в среде графического редактора. Графический объект «дом» нарисован из графических IfcMA 4.3. Алгоритм и технология работы с грофичесхими обьектоми I3V примитивов: прямоугольников, линий И залитых цветом областей рисунка. Вот один из возможных алгоритмов. 1. Инструментом Прямоугольник нарисовать квадрат передней стены дома и окно, 2. Инструментом Линия нарисовать передние линии ската крыши. 3. Инструментом Линия с помощью клавиши нарисовать линии под углом 45”, обозначающие боковые поверхности дома и крыши. 4. Инструментом Линия нарисовать задние границы крыши и стены. 5. Инструментом Карандаш или Кисть нарисовать линию горизонта. 6. Инструментом Линия от линии горизонта нарисовать перспективное изображение дороги. 7. Инструментами Карандаш и Кисть дополнить элементы пейзажа, детали дома, 8. Инструментом Заливка залить области соответствующими цветами. Конец алгоритма 4.35. Нарисуйте сюжет «Зима» (рис. 4,32). Основу сюжета составляет изображение снеговика, элементами которого являются круги и эллипсы. Алгоритм 1. Составить контуры рисунка (рис. 4.33 а). Для этого: ■ в меню Палитра выбрать черный цвет для вспомогательных построений; ■ выбрать инструмент Прямоугольник и на панели Настройка инструментов выбрать окно № 1 (границы прямоугольника); ■ в нижней части листа нарисовать квадрат, используя клавишу ; ■ отступив на некоторое расстояние слева на верхней стороне квадрата, нарисовать квадрат меньшего размера так, чтобы Рис. 4.32. Зима 1г:.| г а Рис. 4.33. Этапы построения снеговика МО РАЗДКЛ 4. Прикпоцная среда графического редактора отступ справа был таким же, как отступ слева; аналогично нарисовать третий квадрат; * нарисовать прямоугольники в местах, где потом будут расположены руки и ноги снеговика. 2. Выполнить заготовку снеговика (рис. 4,33 б). Для этого: ■ выбрать инструмент Эллипс и на панели Настройка инструментов выбрать окно № 3 (окружность, закрашенная цветом фона); на панели Палитра выбрать цвет фона, щелкнув правой кнопкой мыши на голубом цвете; ■ в заготовленные прямоугольники и квадраты вписать эллипсы и окружности. 3. Удалить вспомогательные построения. Для этого: * на панели Палитра изменить цвет фона, щелкнув правой кнопкой мыши на белом цвете; н выбрать инструмент Заливка; ■ залить рисунок черным цветом, щелкнув левой кнопкой мыши на пространстве вне рисунка; * залить рисунок белым цветом, щелкнув правой кнопкой мыши на пространстве вне рисунка. Конец алгоритма Мы познакомились с очень эффективным способом удаления вспомогательных построений путем заливки внешнего пространства сначала цветом построений, а затем цветом фона. Это проще и быстрее сделать, чем стирать резинкой. Разлитая краска проникнет во все труднодоступные места. 4.36. Нарисуйте сюжет «Экзотическая бабочка». Рисунок на крыльях бабочки представляют собой множество разноцветных кругов, соприкасающихся в одной точке (рис. 4.34). Рис. 4.34. Экзотическая бабочка Рис. 4.35. Соприкасающиеся окружности ТЕМА 4.3. Алгоритм и технология роботы с трофическими объектами При выполнении этого задания воспользуемся тем, что для построения окружности не обязательно рисовать вспомогательный квадрат целиком. Достаточно наметить линию, обозначающую одну сторону квадрата, и отметить на ней точки — вершины, из которых можно будет рисовать в дальнейшем окружности нужного размера. Цвет вспомогательной линии должен отличаться от цвета основных окружностей, а толщина быть минимально возможной. Алгоритм основы для рисования бабочки 1. Выбрать инструмент Линия, на панели Палитра выбрать цвет вспомогательной линии. Провести вертикальную линию посередине листа. Эта линия будет обозначать ось симметрии рисунка и одну из сторон воображаемых квадратов, в которые в дальнейшем мы будем вписывать окружности (рис. 4.35). 2. В верхней части линии сделать 5-7 горизонтальных засечек приблизительно на равном расстоянии друг от друга. Эти засечки будут обозначать вершины квадратов. 3. Выбрать инструмент Эллипс. На панели Настройка инструментов выбрать окно № 1 (контуры окружности). В меню Палитра выбрать основной цвет для окружностей (черный), отличный от цвета вспомогательной линии. 4. Совместить указатель мыши с самой нижней засечкой. 5. Перемещая мышь вправо и вверх при нажатой клавише , нарисовать маленькую окружность справа от линии. 6. Из этой же точки нарисовать симметричную окружность слева от линии. Симметрия достигается путем визуального наблюдения за размерами окружности и точного совмещения точек соприкосновения с вертикалью. 7. Внизу вспомогательной линии сделать засечки для нижней части крыльев. Повторить пункты 5 и 6 еще для двух-трех окружностей меньшего размера. При прорисовке следить, чтобы все они касались друг друга в одной и той же точке. 8. Выполняя действия, аналогичные пунктам 5 и 6, нарисовать окружности для всех верхних засечек. 9. Удалить вспомогательные построения. Для этого выбрать инструмент Заливка, на панели Палитра выбрать цвет вспомогательной линии. Залить пространство вокруг окружностей цветом, выбранным для прорисовки вспомогательной линии. Затем залить это же пространство цветом фона. Конец алгоритма 142 РАЗДЕЛ 4. Приклодная среда |рафического редоктора 4.37. Постройте множество вписанных друг в друга квадратов и окружностей (рис. 4.36). Алгоритм 1. Нарисовать в центре рабочего поля квадрат. 2. Построить диагонали квадрата. 3. Нарисовать окружность, вписанную в квадрат. 4. Из точки пересечения окружности и диагонали квадрата нарисовать квадрат, вписанный в окружность. 5. Повторяя пункты 3 и 4, нарисовать 4-5 вписанных друг в друга квадратов и окружностей. Конец алгоритма Для построения эллипса в определенном месте используется прием вспомогательного построения прямоугольника. Для удаления вспомогательных построений используется прием заливки сначала вспомогательным цветом, затем белым. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 4.38. Нарисуйте Винни-Пуха и Пятачка, которые спешат в гости к Иа-Иа на день рождения. Используйте вспомогательные построения. Составьте словесный алгоритм работы. 4.39. Нарисуйте автомобиль своей мечты. Составьте словесный алгоритм работы. 4.40. Нарисуйте Чебурашку. Составьте словесный алгоритм работы. 4.41. Рассмотрите сетку узора (рис. 4.37). Опишите алгоритм ее построения в графическом редакторе и выполните его. 4.42. Разработайте в тетради эскиз симметричного орнамента. Составьте алгоритм построения орнамента в графическом редакторе и выполните его. 4.43. Придумайте и опишите алгоритм построения фигуры, представленной на рис. 4.38. Контрольные вопросы 1. Что такое алгоритм? 2. Приведите примеры алгоритмов из повседневной жизни. ГЕМА 4.3. Алгоритм и технология работы с графическими обьектами 143 Рис. 4.37. Заготовка узора 3. Кто или что может быть исполнителем алгоритма? Приведите примеры исполнителей. 4. Важны ли условия для реализации алгоритма исполнителя? б. Что такое среда исполнителя? 6. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте три одинаковых квадрата, соприкасающихся сторонами. 7. Какой прием используется для построения окружности в точно обозначенном месте? 8. Зачем нужны вспомогательные построения? 9. Какими способами можно удалить вспомогательные построения? 10. Как нарисовать окружности, соприкасающиеся в одной точке? 11. Как найти середину отрезка, нарисованного в графическом редакторе? А на листе бумаге? 12. Как найти середину квадрата, нарисованного в графическом редакторе? А на листе бумаге? 13. Как найти центр окружности, нарисованной в графическом редакторе? А на листе бумаге? ТЕМА 4.4 ДЕЙСТВИЯ С ГРАФИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ Изучив эту тему, вы будете знать: • что такое «рисунок» и действия с ним как объектом компьютерной графики; 9 что такое «фрагмент рисунка» и какие действия можно над ним произвести; • как поместить в рисунок надпись. ДЕЙСТВИЯ С ОБЪЕКТОМ-РИСУНКОМ Мы познакомились с различными графическими объектами и способами их создания в среде графического редактора. Теперь мы знаем, что каждый рисунок состоит из графических примитивов, которые также могут состоять из графических примитивов. Наименьший элемент рисунка — пиксель. Рисунок в графическом редакторе графических примитивов. сложный объект, состоящий из Каждый рисунок, изображенный в рабочем поле графического редактора, можно сохранить на диске в виде файла с собственным именем. Как известно, любой файл должен иметь тип (расширение), благодаря которому легко узнать, какого типа информация в нем хранится. Созданные в среде графического редактора Paint рисунки хранятся в файлах, имеющих тип BMP — Bit Map Picture (точечный Рис. 4.39. Значок рисунок). Таким файлам присвоен специаль-ВМР-файла ный значок (рис. 4.39). ТЕМА •4.4. Действия с графическими объектами 145 Команды работы с файлами — Команды подготовки рисунка к печати - Список последних редактировавшихся файлов Рис. 4.40. Команды меню Файл графического редактора Paint Над таким файлом, как и над всяким другим, можно производить обычные действия: записать его на диск,загрузить(считать) с диска, переименовать, распечатать, переслать по электронной почте... Для выполнения действий с файлами^ в которых хранятся рисунки, в графическом редакторе существуют специальные команды, собранные в меню Файл (рис. 4.40). Команда Создать создает чистое поле для нового рисунка. Размеры его поля можно изменить. Для этого наведите указатель мыши на одну из меток, расположенных на нижней или правой границе листа (см. рис. 4.1), пока курсор не превратится в черную двустороннюю стрелку. После этого протащите мышку с нажатой клавишей в направлении стрелки, уменьшая или увеличивая размер листа. При изменении размеров рисунка можно следить за окном регулировки размеров (см. рис. 4.1). Команда Открыть позволяет загрузить в память один из хранящихся на диске файлов для работы над ним. При этом на экране возникает окно диалога (рис. 4.41), в центре которого представлен список файлов, находящихся в открытой папке. Окно диалога позволяет перейти к любой папке и открыть любой файл типа BMP. После открытия нового файла его содержимое (рисунок) появляется на экране. Программа запоминает четыре последних файла, с Рис. 4.41. Окно диалога команды Открыть.., меню Файл )А6 РАЗДЕЛ 4. Прикладная среда графического редактора Рис. 4.42. Диалоговое окно команды Сохранить как меню Файл которыми ироизводилась работа. Они перечислены в нижней части меню Файл (ему рис. 4.40). Если вы нашли среди них файл, с'которым хотите работать, — переведите указатель на его имя и щелкните один раз. В ходе работы часто бывает нужно сохранить созданный и отредактированный рисунок в виде файла на диске. Это действие производится командами Сохранить и Сохранить как. Первая сохраняет файл под его старым именем, если оно было присвоено ему ранее. Вторая позволяет изменить его имя, расположение и тип. При выполнении этой команды всегда появляется окно диалога (рис. 4.42). Такое окно появится и в том случае, если был создан новый рисунок и мы хотим его сохранить на диске с помощью любой из этих двух команд. Имя файла, содержимое которого находится на экране, помещается в заголовке окна графического редактора. Посмотрите сами: какое имя выносится в заголовок «по умолчанию» при создании нового рисунка? Отредактировав рисунок, уже имеющий имя, нам приходится решать: сохранить этот рисунок с другим именем (новая версия) или записать его «поверх» старого? Для сохранения новой версии рисунка используйте команду Сохранить как. В одной папке не могут находиться два файла одного типа с абсолютно одинаковыми именами. Поэтому если мы сохраним новый файл, присвоив ему имя другого, уже существовавшего ранее, то старый файл исчезнет и восстановить его уже но удастся. Команда Сохранить как дает нам возможность, не уничтожая старый файл, создать новый, дав ему другое имя. Команда Сохранить автоматически перезаписывает рисунок с внесенными изменениями под старым именем. Если вы выбрали коман- ГЕМА 4.4. Действия с графическими объектами М/ Рис. 4.43. Окно с предупреждением ду Сохранить для безымянного рисунка, то она будет работать так же, как и команда Сохранить как. Следующая группа команд: Предварительный просмотр. Макет страницы. Печать — используется при подготовке рисунка к печати. Команда Предварительный просмотр показывает расположение рисунка на странице. Команда Макет страницы позволяет выбрать размеры страницы для печати (не путайте их с размерами рисунка), ее ориентацию, поля отступа рисунка от границ. Команда Печать позволяет организовать процесс печати рисунка. Команда Выход завершает работу графического редактора. Затем открытый файл и окно программы закроются, и управление работой будет передано системе Windows. При завершении работы программа следит, чтобы пользователь не забыл записать на диск сделанные ранее рисунки и изменения. Если вы забыли сохранить рисунок, то перед окончательным выходом из программы на экране появится предупреждение (рис. 4.43). В этом окне следует выбрать нужную кнопку. Ответ Да в данном слзлгае будет аналогичен выполнению команды Сохранить. Кнопка Отмена возвратит нас в графический редактор, то есть отменит выполнение команды Выход. Такое же окно с предупреждением появляется и перед открытием (созданием) нового рисунка, если результаты предыдущей работы не были сохранены. ДЕЙСТВИЯ С ФРАГМЕНТОМ РИСУНКА Фрагмент рисунка является тоже объектом, как и изученные нами ранее графические примитивы: пиксель, линия, прямоугольник, эллипс. ^ Фрагмент рисунка — выделенная область графического объекта. м« 1*АЗД(:Л -1. 11рикгюдиая среда графического редактора В процессе работы над рисунком появляется необходимость произвести над фрагментом некоторые действия: переместить, стереть, сделать несколько одинаковых копий, уменьшить или увеличить его размеры. Главное правило работы с объектом: «Выдели объект и выполни над ним действия». Выделение произвольной области Выделение прямоугольной области Рис. 4.44. Расположение инструментов выделения фрагмента на панели Инструменты Сначала нужно научиться выделять в среде графического редактора фрагмент и только после этого можно приступать к выполнению над ним действий. Для выделения фрагмента используется инструмент Выделение. В графическом редакторе Paint существуют две разновидности этого инструмента, предназначенные для выделения прямоугольной или произвольной области (рис. 4.44). Чтобы выделить прямоугольный фрагмент, выберите соответствующий инструмент и при помощи мыши с нажатой кнопкой заключите нужную область в пунктирный прямоугольник {рис. 4.45 а). При этом фрагментом окажется все, что попало в рамку выделения. На рис. 4.45 а фрагментом будет треугольник и часть прямоугольника, попавшие в рамку. Если необходимо выделить область рисунка, не захватывая расположенные рядом элементы, то следует использовать рамку выделения произвольной области. Выберите нужный инструмент, а затем, удерживая нажатую кнопку мыши, аккуратно протащите указатель вокруг нужной области. На рис. 4.45 б показано, как выделить треугольник, не захватывая прямоугольника. Вы, конечно, сами заметили, что эта работа требует аккуратности и определенных навыков. Отпустив кнопку мыши, завершите выделение. Фрагмент, который был выделен, останется окружен пунктиром. Теперь выделенный фрагмент можно переместить по рисунку. Для этого внесите указатель внутрь пунктирной области, захватите область мышкой и перетащите в любое место. ТЕМА 4.4. Действия с графическими объектами 149 Задания 4.44. Нарисуйте треугольник и прямоугольник, расположенные рядом (рис. 4.45). Попробуйте выделить треугольник сначала одним, а затем другим способом. Перетащите фрагмент в сторону. Обратите внимание на разницу в результате. Рис. 4.45. Действие инструментов выделения графического редактора Paint Фрагмент можно деформировать: сжать или растянуть, уменьшить или увеличить. Для этого достаточно навести указатель мыши на одну из точек, расположенных на границах рамки выделения (рис. 4.45 а). Указатель превратится в двустороннюю стрелку. После этого потяните рамку выделения в направлении стрелки. Примеры деформации фрагмента показаны на рис. 4.46. Рис. 4.46. Примеры деформации фрагмента 4.45. Нарисуйте на рабочем поле небольшую пиктограмму. Выделите ее рамкой. Поэкспериментируйте с действиями над изображением. Проследите, как оно искажается при сжатии, растяжении, увеличении и уменьшении. При деформации фрагмента изображение всегда искажается. Может быть, вы сами поймете, почему это происходит, если вспомните о пикселях. Растяжением и сжатием, увеличением и уменьшением следует пользоваться очень осторожно, так как вернуться к исходному изображению, скорее всего, не удастся. Для этого вам пригодится команда отмены. Выделенный фрагмент можно не только перемещать по рабочему полю, но и удалять, копировать и вставлять необходимое число копий в данный рисунок и в другие рисунки. Для этого можно воспользоваться командами меню Правка (рис. 4.47). i50 РАЗДЕЛ 4. Прикладной среда графического редактора Рис. 4.47, Команды меню Правка Команда Копировать используется для создания копии выделенного фрагмента. Копирование в компьютерной программе можно сравнить с фотографированием. При фотографировании изображение сохраняется на пленке, и в дальнейшем с негатива можно сделать сколько угодно фотографий. При использовании команды Копировать копия фрагмента запоминается и хранится в специальной области памяти, называемой буфером обмена. При этом выделенный фрагмент сохраняется и на рисунке. Буфер обмена (в среде Windows) — специальная область памяти, выделенная для временного хранения копии фрагмента документа. Каждый раз, копируя фрагмент в буфер обмена, мы уничтожаем информацию, находившуюся там прежде. Буфер обмена очипцается при выключении компьютера. Вырезанный или скопированный фрагмент можно теперь вставить в рисунок нужное число раз. Для этого используется команда Вставить из меню Правка. Вставленный фрагмент появляется в левом верхнем углу рабочего поля, и в дальнейшем его можно перенести в нужное место на рисунке. На рис. 4.48 показаны этапы работы буфера обмена. Рисунок Буфер обмена Рисунок Рис. 4.48. Использование буфера обмена при копировании фрагмента lEMA 4.A. Действия с графическими обьектами 151 Команда Вырезать также помещает копию фрагмента в буфере, но при этом удаляет фрагмент из рисунка. Команда Очистить выделение полностью удаляет выделенный фрагмент без сохранения копии. На месте фрагмента остается пятно цвета фона. ^ Команды Вырезать, Копировать, Вставить, Очистить выделение доступны, только когда фрагмент выделен. Задание 4.46. Нарисуйте на рабочем поле небольшую пиктограмму. Выделите фрагмент, содержащий ее, вырежьте его и вставьте. Сделайте 3 копии. Как вы знаете, в среде Windows широко применяются клавиатурные эквиваленты, так называемые «быстрые», или «горячие», клавиши — сочетания двух или нескольких клавиш, вызывающие к действию ту или иную команду. Наличие таких клавиатурных эквивалентов иногда бывает очень полезным, особенно для тех команд, которые используются наиболее часто. Подобные эквиваленты имеют и некоторые команды из меню Файл, Правка и др. графического редактора Paint. Самые необходимые клавиатурные эквиваленты команд меню Правка представлены в табл. 4.2. Обозначение «Ctrl + буква» означает, что надо нажать клавишу и, не отпуская ее, нажать буквенную клавишу. Дополнительные возможности работы с фрагментом предоставляет меню Рисунок. Выделенный фрагмент Таблица 4.2. Клавиатурные эквиваленты не-можно повернуть или со- которых команд меню Правка графического здать его зеркальное отра- редактора Paint жение (отразить). Эти возможности обеспечиваются специальной командой меню Рисунок, которая так и называется: Отраэить/По-вернуть. При выборе этой Название команды Сочетание клавиш Отменить Ctrl + Z Вырезать Ctrl + X Копировать Ctrl + С Вставить Ctrl + V Очистить выделение Del 152 РАЗДЕЛ 4. Приплодной среда графического редактора Рис. 4.49. Окно диалога команды Отразить/ Повернуть меню Рисунок команды появляется окно диалога (рис. 4.49). На рис. 4.50 показаны варианты выполнения команд отражения и поворота. Вспомните, где в повседневной жизни можно увидеть отражение слева направо, сверху вниз? Как можно применить возможности, которые предоставляет команда Отразить/Повернуть? Отражение Поворот на Сверху вниз Слева направо ' дцо ^ ggo 270° Рис. 4.50. Варианты выполнения команд отражения и поворота Задание 4.47. Разработайте необходимый алгоритм и создайте рисунок «Путь к кладу» (рис. 4.51). Сколько исходных объектов необходимо нарисовать? Какие действия нужно выполнить над объектами, чтобы получить разнообразные направления стрелок? * < < < \ 1 Клад I 1 ^ -Г+ I 1 \ I Рис. 4.51. Путь к кладу Мы познакомились с разнообразными инструментами графического редактора. Они позволяют создавать рисунки, чертежи, узоры и многие другие графические композиции. Однако нередко возникает необходимость дополнить рисунок различными поясняющими надписями. Для создания надписей на рисунке в любом графическом редакторе предусмотрен инструмент Текст (рис. 4.52). ТЕМА 4.4, Действия с графическими объектами 153 Ш рифты d Times Mew Roman Cyr Настройка шрифта: тип, размер, начертание Кораблик! ■ Текстовая рамка Рис. 4.52. Настройка и нанесение надписей в графическом редакторе Paint Алгоритм создания надписи таков: 1. Выбрать инструмент Текст и мышкой «вытянуть» прямоугольную текстовую рамку предполагаемого размера. Вместе с появлением рамки открывается окно настройки шрифта, размера, начертания, 2. Провести настройку инструмента. 3. Щелкнуть внутри текстовой рамки и набрать текст. 4. Проверить ошибки. Уточнить правильность расположения текста. Если необходимо, изменить настройки текста. 5. Щелкнуть вне текстовой рамки. Она исчезнет, С этого момента надпись становится элементом рисунка. Теперь она ничем не отличается от других графических объектов. Ее можно стирать, заливать тем или иным цветом, выделять как фрагмент и производить над ней различные действия. Если в рисунке должны находиться поясняюгцие надписи, то не стоит их сразу наносить в предполагаемом месте. Вам будет очень трудно рассчитать, какой длины окажется надпись и как ее следует расположить по отношению к остальным элементам рисунка. Поэтому все предполагаемые надписи лучше сначала нанести в стороне на свободном от рисунка поле. При создании надписи можно поэкспериментировать с настройками текста, чтобы добиться лучшего вида: найти красивый шрифт, подобрать его размер, начертание и цвет. If)-! РАЗДЕЛ 4. Прикпалная среда грофическою редоктора Выполнив надписи в стороне, мы можем каждую из них выделить как самостоятельный фрагмент и выполнить с ней необходимые действия: перенести в нужное место на рисунке, скопировать в буфер и вставить несколько раз, повернуть и т. д. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 4.48. Составьте план садового участка (рис. 4.53). 4.49. Составьте план своего квартала. Пример приведен на рис. 4.54. 4.50. Составьте эскиз вывески для кафе (рис. 4.55). 4.51. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте план расположения мебели в комнате. Яблони Сарай Черная смородина Кл/бника Клубника Клубника Дом Морковь Свекла Лук Малина Цветник Редис Картофель Малина Рис. 4.53. План садового участка Ул, Рикарда Зоагв Поликлиника №106 Лицей искусств «Санкт- Петербург» Петергофское шоссе К А Ф Е Рис. 4.54. План жилого квартала Рис. 4.55. Эскиз вывески кафе ГЕМА 4.4. Действия с графическими объектами 15Ь 4.52. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте план расположения мебели в школьном классе. 4.53. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте олимпийские кольца. 4.54. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте клумбу с цветами. 4.55. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте вывеску на доме о указанием номера дома и улицы. 4.56. Составьте необходимый алгоритм и нарисуйте экзотическую стрекозу. Контрольные вопросы 1. Какие действия можно выполнять с файлом, хранящим графический рисунок? 2. Как приготовить лист для нового рисунка? 3. Как изменить размеры листа рисунка? 4. Как загрузить рисунок, который записан на диске? 5. Как сохранить рисунок с новым именем? 6. Чем отличаются команды Сохранить и Сохранить как? 7. Как открыть один из последних рисунков, с которым производилась работа? 8. Как завершить работу с графическим редактором? 9. Что такое фрагмент рисунка? 10. Как можно выделить фрагмент рисунка? 11. Чем отличается произвольное выделение фрагмента от прямоугольного? Приведите примеры. 12. Какие действия можно выполнить над фрагментом рисунка? 13. Что происходит при выполнении команды Копировать? 14. Что происходит при выполнении команды Вырезать? 15. Как проще всего построить на рабочем поле шесть одинаковых прямоугольников? 16. Какие возможности предлагает команда Отраэить/Повернуть меню Риоунок? 17. Можно ли заменить действие «Отразить сверху вниз» действием «Повернуть на 180’»? 18. Какие действия надо выполнить, чтобы создать надпись на рисунке? ТЕМА 4.5 ЦИКЛИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Изучив эту тему, вы будете знать: • что такое последовательные и циклические алгоритмы: ® приемы работы с повторяющимися фрагментами рисунка; 9 метод последовательного укрупнения. Как и всякая работа с компьютером, работа в графическом редакторе требует первоначальной разработки алгоритма. Сначала необходимо решить, какими инструментами выполнять отдельные элементы рисунка, в какой последовательности, какие потребуются вспомогательные построения. Если тот или иной элемент рисунка повторяется, имеет смысл создать его заготовку, которую потом, скопировав, можно будет вставлять в рисунок несколько раз. Обычно элементы рисунка сначала рисуют отдельно друг от друга, а затем соединяют в обпдую композицию. Иначе говоря, «семь раз отмерь, один раз отрежь»: нельзя сразу хвататься за инструменты; чем тщательнее будет продуман алгоритм, тем быстрее и качественнее будет выполнена работа. Если все действия выполняются однократно в строгой очередности одно за другим, то такой алгоритм работы называется последовательным или линейным. Вот пример последовательного алгоритма «Приготовление бутерброда»: 1. Отрезать ломтик хлеба. 2. Намазать хлеб маслом. 3. Отрезать ломтик сыра. 4. Положить сыр на хлеб. Конец алгоритма ТНМА 4.5. Циклические олгоритмы построения графических обьектов 15/ Если В алгоритме можно выделить последовательность действий, которая выполняется несколько раз, то такой алгоритм называется циклическим. Описывая циклический процесс словами, мы можем использовать такую команду: «Повторить 5 раз следующие действия...» или: «Выполнить первое, второе, третье. Повторить второе и третье 7 раз* (приведите сами примеры циклических повторений из окружающей жизни). Обычно алгоритмы состоят из последовательности действий и блоков циклических повторений. Вспомните алгоритмы, которые мы выполняли: «Симметричный орнамент», «Дом у дороги», «Зима», «Экзотическая бабочка» и др. Вспомните, в каких алгоритмах встречались циклически повторяющиеся действия. Какие действия в алгоритмах выполнялись однократно? Одним из примеров циклических алгоритмов являются построения с повторяющимися фрагментами. Основной прием, который используется при построении рисунков с повторяющимися фрагментами: «выделить — скопировать — вставить». Задание 4.57. Постройте клеточное поле с заданным количеством клеток по горизонтали и вертикали. Фрагментом построения такого рисунка является клетка. Обсудим алгоритм построения поля размером 20 х 20 клеток. Можно построить одну клетку (квадрат), скопировать ее и затем вставлять, присоединяя одну к другой, пока не получится поле требуемого размера. Подсчитайте сами и вы убедитесь, что при такой последовательности работы операцию вставки придется выполнить 400 раз! Получается довольно кропотливая и не очень производительная работа. И здесь нам на помощь приходит так называемый метод последовательного укрупнения копируемого фрагмента. Сейчас вы поймете, в чем он заключается. |6« РАЗДЬЛ 4. Прикладная среда графического редокгоро Алгоритм 1. Инструментом Прямоугольник с клавишей построить маленький квадрат, основу клеточного поля. 2. Выделить фрагмент, состоящий из одной клетки, и скопировать его. 3. Вставить скопированный фрагмент, точно совместив стороны квадратов. 4. Выделить и скопировать фрагмент из двух клеток. Вставить его на необходимое место. 5. Применяя прием «выделить — скопировать — вставить» к новым образующимся фрагментам с удвоенным числом клеток, наращивать размер клеточного поля до размера 16 х 16 клеток (рис. 4.56). Для ускорения работы пользоваться клавиатурными эквивалентами команд. На каждом шаге количество клеток поля будет увеличиваться вдвое. □ Рис. 4.56. Построение клеточного поля 6. Для дополнения поля до двадцати клеток выделить и скопировать четыре столбца, а затем четыре строки и пристроить их к готовому рисунку. Конец алгоритма Алгоритм построения клеточного поля является циклическим: в нем мы несколько раз повторяем одни и те же действия. Задача построения клеточного поля напоминает известную математическую задачу об отгадывании задуманного числа. Задумано число от О до 100. Его необходимо отгадать, предлагая варианты. После каждой попытки сообпдается, больше или меньше задуманное число. Как отгадать число, используя наименьшее количество попыток? При решении этой задачи используется прием отсекания половины оставшихся чисел. Алгоритм поиска (в данном случае было задумано число 34) представлен в табл. 4.3. Проверьте, и вы убедитесь, что любое число от 0 до 100 можно угадать, следуя этому алгоритму, не более чем за 7 попыток (подумайте, при каком условии их количество окажется меньше). Строго ТЁМА 4.5. Циклические олгоришы построения графических объектов 159 Таблица 4.3. Алгоритм «отгадывания» числа от О до 100 Попытка Вариант отгадываемого числа Ответ 1 50 (середина между 0 и 100) меньше 2 25 (середина между 0 и 50) больше 3 37 (середина между 25 и 50) меньше 4 31 (середина между 25 и 37) больше 5 35 (середина между 31 и 37) меньше 6 33 (середина между 31 и 35) больше 7 34 (единственное число между 33 и 35) ЧИСЛО угадано говоря, «отгадыванием» это действие назвать, разумеется, нельзя. Правильнее было бы сказать: «алгоритмический поиск». Не правда ли, построение графических объектов методом последовательного укрупнения и предложенный алгоритм поиска задуманного числа похожи? Только в одном случае множество (в нашем задании — клеток) с каждым шагом вдвое увеличивается, в другом — уменьшается. Но и там и там простым умножением или делением на два решается задача определения минимального количества шагов для достижения цели. Задание 4.58. Нарисовать шахматную доску размером 8x8 клеток с чередующимися по цвету полями (рис. 4.57). Алгоритм 1. На панели Палитра выбрать один из цветов для клеток доски (не обязательно черный или белый). 2. Выбрать инструмент Прямоугольник, на панели Настройка инструментов выбрать режим сплошного заполнения. 3. Используя правую кнопку мыши и клавишу , построить квадрат (заготовку клетки). Лучше разместить его в стороне. 4. Скопировать заготовку. Вставить копию в центр рабочего поля, затем еще одну, пристроив ее по диагонали (так, чтобы левый верхний угол второго квадрата соприкасался с правым нижним углом первого). Рис. 4.57, Шахматная доска 160 l•’ЛЗДIJI 4. Прик/юдноя среда графического редактора 5. Сменить цвет и залить им заготовку. 6. Скопировать заготовку, вставить 2 копии так, чтобы получилась заготовка шахматной доски размером 4x4 клетки. 7. Удалить заготовку клетки и перенести заготовку доски в сторону. 8. Используя метод последовательного укрупнения, нарисовать в центре рабочего поля шахматную доску размером 8x8 клеток. Конец алгоритма Повторяющиеся фрагменты можно увидеть не только в таких геометрических построениях, но и в окружающем нас мире (примеры вы, конечно, без труда приведете сами). Повторяющийся фрагмент может стать основой художественной композиции. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 4.59. Нарисуйте виноградную гроздь (рис. 4.58). Основой рисунка является одна ягода. Продумайте заранее, как составить укрупненный объект из нескольких ягод (фрагмент грозди) и в каком порядке затем складывать гроздь из укрупненных объектов, чтобы придать ей объемный вид. Попробуйте составить левую половину грозди, скопировать ее, отразить копию слева направо и совместить оба фрагмента. 4.60. Нарисуйте кукурузный початок (рис. 4.59) методом последовательного укрупнения фрагмента. Опишите алгоритм построения. 4.61. Нарисуйте сетку кроссворда. Как правило, рисунок сетки кроссворда центрально симметричен, поэтому достаточно построить только четверть рисунка... а что дальше делать? Рис. 4.58. Виноградная гроздь Рис. 4.59. Кукурузный початок Рис. 4.60. Пирамида из бревен ТЕМ.А 4.5. Цикпмчесжие алгоритмы посгронния графических обьектов 161 4.62. Разработайте рисунок на ткани на основе повторяющегося фрагмента. 4.63. Разработайте рисунок на обоях на основе повторяющегося фрагмента. 4.64. Нарисуйте пирамиду из бревен (рис. 4.60). 4.65. Нарисуйте кирпичную стену. Контрольные вопросы 1. Какие алгоритмы называются последовательными? Приведите пример последовательного алгоритма. 2. Какие алгоритмы называются циклическими? Приведите пример циклического алгоритма. 3. Какой прием используется при создании рисунков с повторяющимися фрагментами? 4. В чем состоит и в каких случаях применяется метод последовательного укрупнения? 5. Какое наименьшее количество попыток необходимо, чтобы отгадать любое число от 0 до 150? Обоснуйте свой ответ. 6. Сколько операций копирования и вставки нужно выполнить, чтобы построить клеточное поле размером 32 х 32 клетки? Из какого общего числа клеток состоит такое поле? РАЗДЕЛ 5 СРЕДА ПРОГРАММИРОВАНИЯ ТЕМА 5.1 Знакомство с исполнителем-Черепашкой в среде LOGO........................164 ТЕМА 5.2 Команды поворота Черепашки!..........171 ТЕМА 5-3 Использование последовательности команд для создания графических объектов.175 ТЕМА 5.4 Алгоритмы для Черепашки.............18 1 ТЕМА 5.5 Последовательный алгоритм............185 ТЕМА 5.6 Циклический алгоритм.................189 ТЕМА 5.7 Алгоритм рисования графических объектов с повторяющимися элементами.........194 ТЕМА5.8 Понятие программы и правила ее записи.....198 ТЕМА 5.9 Процедуры и модули...................204 ТЕМА 5.10 Процедура с одним параметром для работы с объектами..............211 ТЕМА 5.11 Процедура с несколькими параметрами.......220 ТЕМА 5.12 Переменная и ее значения.............226 ТЕМА 5.13 Процедура с пораметром в виде математического выражения...........233 ТЕМА 5.14 Датчики как инструменты измерения параметров среды....................240 ТЕМА 5.15 Программа-функция....................246 этом разделе вы познакомитесь с программной средой LOGO — одним из представителей класса инструментария программирования для персонального компьютера. Изучая среду LOGO, вы получите представление о технологии и основных принципах программирования, о типовых методах и действиях. Вы освоите базовый набор инструментов программирования, который позволит создавать многие программы самостоятельно. В дальнейшем это окажет вам большую помощь при изучении других сред программирования, таких как, например, Бейсик, Паскаль, Си и пр. Среда LOGO отличается от других программных сред тем, что она предлагает в качестве объекта-исполнителя Черепашку, которая умеет пользоваться разными инструментами и управляет компьютером. В профессиональных средах программирования такого посредника нет и объектом-исполнителем является сам компьютер. Предоставляя Черепашке тот или иной инструмент, вы заставляете ее рисовать, чертить, считать. В результате вы можете по своему желанию создать компьютерный объект: красивый цветок, величественный замок, причудливый орнамент. Черепашка все это делает, если вы управляете ею с помощью команд. Сначала вы будете использовать для управления Черепашкой простые стандартные команды среды LOGO. Затем научите ее понимать более сложные, придуманные и созданные вами в среде LOGO команды. Существует несколько диалектов LOGO для компьютеров разных типов. Материал этого раздела ориентирован на изучение любой из перечисленных сред: Logo Writer (для IBM PC под DOS); свободно распространяемого программного продукта MSWLOGO (для Windows); русифицированного варианта Лого Миры (для компьютеров типа Макинтош и IBM PC). ► ТЕМА 5.1 ====ii::izz:iE^ ЗНАКОМСТВО С ИСПОЛНИТЕЛЕМ-ЧЕРЕПАШКОЙ В СРЕДЕ LOGO Изучив эту тему, вы будете знать: « что означает понятие «исполнитель»; как действует исполнитель-Черепашка; первые команды движения Черепашки; правила ввода команд; что такое полная и краткая записи команд и чем они различаются. Чтобы лучше понять, как работает компьютер, и разобраться, как с его помощью обрабатывать информацию, познакомимся с компьютерным роботом, который называется Черепашкой и живет в программной среде LOGO. Работая в графическом редакторе и управляя графическим указателем, вы научились создавать рисунки. В среде LOGO тоже есть графический указатель, но выглядит он совсем по-другому. На экране он отображается в виде Черепашки или треугольника. В графическом редакторе вы сами передвигали указатель, выбирали на панелях различные инструменты и, с помощью мыши и клавиатуры, выполняя определенные действия, создавали графические объекты-рисунки. При этом вы действовали в соответствии с самостоятельно разработанным алгоритмом. В среде LOGO ваш алгоритм будет исполнять Черепашка: вы будете отдавать ей команды, а она станет послушно их исполнять. Но как же передать Черепашке наши команды? Разумеется, для этого нужно, чтобы она могла нас понять... Как этого добиться? fL.M/\ 5.1. Зноиомстио с исмолнитолем-Черепошкой а cpene tOGO 161 ...Давайте задумаемся, что вообще дает нам возможность разго варивать друг с другом и понимать сказанное? Ну конечно, эт( язык! Именно язык позволяет нам описывать разнообразные поня тия (объекты) окружающего мира, связи между ними и действие над этими объектами. Благодаря языку люди могут общаться: дв' вать указания, передавать информацию, обмениваться знаниями. Однако для машины, пусть даже самой современной, человеческий язык слишком сложен. Поэтому для управления компьютерами созданы специальные искусственные языки, которые называются «языками программирования». Какой же язык понимает Черепашка? Этот язык называется так же, как и среда, — LOGO (название, восходящее к древнегреческому слову «logos», которое означает: «мысль», «слово»). Он, как и всякий язык, позволяет описать объекты и действия над этими объектами с помощью слов. Существуют два варианта этого языка: английская и русская нотации (LOGO и ЛОГО). В первом случае в качестве алфавита выбрана латиница, а словарь состоит из английских слов. Во втором — используется кириллица, и язык основан на русских словах. Эти слова содержатся в специальном справочнике — словаре. Некоторые команды можно записывать либо целым словом, либо сокращенно, несколькими буквами (иначе говоря, допускается как полная, так и краткая их запись). В дальнейшем мы будем использовать английскую нотацию, которая имеется во всех версиях программных систем. В таблицах и некоторых примерах будем указывать и русские варианты. Кроме алфавита и словаря этот искусственный язык имеет и свои правила построения предложения — команды. Зная имена команд языка LOGO и правила их записи, мы сможем без труда общаться с Черепашкой. Команда — одно предложение на языке L.OGO для указания действий Черепашке. Правило записи команды: на первом месте ставится ее имя, а за ним через пробел, если эго необходимо, — параметры. Параметр команды - специальное слово, число или выражение для уточнения действия команды. 166 РАЗДЕЛ 5. Cpexia прогроммирования Таблица 5.1. Первые команды Черепашке — команды относительного перемещения Полное название команды Краткое название команды Русская нотация Действие forward fd вперед (вп) Черепашка продвигается вперед по направлению головы back bk назад (нд) Черепашка продвигается назад в направлении, противоположном направлению головы clean сотри Рисунок стирается, а положение Черепашки сохраняется home — домой Черепашка возвращается в исходное состояние Существует несколько программных систем, поддерживающих язык LOGO. Принципы их работы и вид интерфейса очень похожи. Главным элементом интерфейса любой из таких систем является рабочее поле, предназначенное для отображения результатов действия — рисунков и текстовой информации. Вспомните, что такое интерфейс программы! Сразу после загрузки среды LOGO на рабочем поле мы видим Черепашку или заменяющий ее треугольник. Для ввода команд отводится специальная часть экрана — Командный Центр или Поле Команд. Текстовый курсор (черточка или прямоугольник) показывает строчку, начиная с которой будет вводиться информация для исполнителя-Черепашки. Если Командный Центр доступен для ввода, курсор мигает. Чтобы сделать исправления в тексте, курсор можно передвигать по Командному Центру с помощью клавиш или мыши. Ввод информации осуществляется нажатием клавиши или щелчком мыши. Попробуем покомандовать этим симпатичным роботом! Сначала мы познакомимся с командами для работы с графической информацией. Попробуем передвигать Черепашку по экрану (табл. 5.1). ь. I. Знакомство с исполнителрм-Черепошкой о сродо LOGO 16/ Задание 5.1. Сделайте активным Командный Центр — установите на него ука-затель и щелкните кнопкой мыши. Наберите команду forward и введите ее, нажав клавишу или щелкнув мышью. В Командном Центре появится сообщение: для forward не хватает входных данных или: not enough inputs to forward Обратите внимание! Кажется, мы правильно набрали имя команды, но компьютер чего-то не понимает — ему недостает информации (данных). К подобному сообщению нужно всегда относиться внимательно: оно означает, что нам следует исправить команду: добавить нужные параметры. В нашем случае представим себе, как выполнил бы команду forward (вперед) человек. Он пошел бы вперед либо до указанного места, либо на указанное расстояние. Иными словами, ему потребовалась бы дополнительная информация — о расстоянии до места назначения. Так же ведет себя и Черепашка: команды из одного только слова forward ей недостаточно. Нужно добавить параметр, который укажет, как далеко следует двигаться (расстояние Черепашка измеряет своими шагами. Один шаг равен примерно одной точке экрана — одному пикселю). Исправим нашу команду, указав, что продвинуться нужно на 100 шагов: forward 100. Черепашка не только продвинется на сто шагов вперед, но и нарисует прямой отрезок этой длины. Рисунок можно стереть, введя команду clean (сотри). В исходном положении, после запуска программы, Черепашка находится в центре экрана, голова направлена вверх. Именно в это положение Черепашка возвращается по команде home (домой). Задание 5.2. Попробуем определить размеры видимого рабочего поля. Нарисуйте в тетради поле, как это показано на рис. 5.1. Рис. 5.1. к заданию 5.2 168 РАЗДЕЛ 5. Среда прогроммирования Таблица 5.2. Команды управления пером От каких английских слов произошло название Краткое название команды Русская нотация Действие Реп Up ри пп Поднять перо Реп Down pd по Опустить перо Реп Erase ре ПС Замена пера на ластик Реп Paint ppt — Замена ластика на перо Используя команды home и forward, доведите Черепашку до верхней границы поля. Подсчитайте и отметьте на рисунке в тетради, сколько шагов прошла Черепашка вперед. Верните ее домой. Теперь, используя команду back (назад), доведите Черепашку до нижней границы поля и также подсчитайте и отметьте на рисунке в тетради, сколько шагов прошла Черепашка назад. Верните ее домой. После наших опытов на экране появилась прямая линия, разделяющая экран на левую и правую равные части. Двигаясь по рабочему полю, Черепашка оставляет за собой прямую линию — словно рисует пером. Это перо можно поднять или опустить, вставить вместо него резинку (ластик) (табл. 5.2). По командам ри (пп) и pd (по) Черепашка не перемещается и не поворачивается, меняется только положение пера, с помощью которого она оставляет след. Если перо опущено, то любое последующее перемещение нарисует траекторию движения Черепашки; если поднято, то следа движения Черепашка не оставит. Если вместо пера установлен ластик, то все точки по ходу Черепашки стираются. Чтобы заменить ластик на рисующее перо, нужно ввести команду pd (в системе MSWLOGO эта команда имеет специальное имя ppt). Задания 5.3. Черепашка дома. Вставьте вместо пера ластик и, используя команду forward, продвиньте Черепашку на верхнюю границу видимого рабочего поля. Затем, используя команду back, передвиньте Черепашку на нижнюю границу видимого рабочего поля. Верните Черепашку домой. В командах используйте данные о размерах поля, полученные в задании 5.2. После выполнения задания линия на экране стерлась. ГЕМА 5. i. Знакомство с исполнителем-Черегюшкой в среде LOGO 169 Нетрудно заметить, что команды home, pd, pu, clean состоят только из названия, в то время как команды forward, back требуют обязательного параметра, а именно — количества шагов. Если в командах, требующих параметра, не указать его, то Черепашка не поймет, что нужно делать, и выдаст в Командный Центр сообщение об ошибке. ^ Запомните правила записи команд! 1. "Правило точного названия»: имя команды должно быть записано без грамматических ошибок. 2. «Правило одного слова»: между буквами в команде не должно быть пробелов. 3. "Правило пробела»: если в команде есть параметр, то он отделяется от названия пробелом; если в одной строке мы пишем несколько команд, то отделяем их друг от друга пробелами. Задание 5.4. Попробуйте нарисовать Черепашкой пунктирную тропинку, состоящую из 3 отрезков длиной по 20 шагов каждый с такими же по длине расстояниями между ними. Если рисунок получится, то перепишите набранные команды в тетрадь и перерисуйте полученную тропинку (будем считать, что в одной тетрадной клеточке — 10 шагов Черепашки). Нетрудно заметить, что рабочее поле можно представить в виде координатной плоскости с началом отсчета в центре, то есть в точ- Таблица 5.3. Команды абсолютного перемещения Черепашки Название команды Краткое название команды Русская нотация Действие setx новх Черепашка перемещается по горизонтали в точку с указанной абсциссой (координата по оси Y не изменяется) sety нову Черепашка перемещается по вертикали в точку с указанной ординатой (координата по оси X не изменяется) home — домой Черепашка перемещается в центр координат t/0 РАЗДЕЛ 5. Срело прогро.™и|Х>аания ке, где оказывается Черепашка после загрузки среды и куда возвращается при вводе команды home. Положение Черепашки на этой координатной плоскости характеризуется парой чисел — координатой X (абсцисса) и координатой Y (ордината). Для перемещения Черепашки по координатному полю предназначены команды, указанные в табл. 5.3. Команды setx и sety требуют параметра — координаты по осям X или Y соответственно. Подумайте, чем отличается команда sety от команд forward и back. Задание 5.5. Используя команду setx, измерьте границы видимого рабочего поля по горизонтали (см. задание 5.2). Размеры поля отметьте на рисунке в тетради. ТЕМА 5.2 КОМАНДЫ ПОВОРОТА ЧЕРЕПАШКИ Изучив эту тему, вы будете знать: • как и когда использовать команды поворота right, left, seth; в для чего нужно уметь измерять углы; 9 как рисовать простейшие графические объекты. Черепашка — графический указатель. Используя команды forward, back, setx, sety и home, можно передвигать ее по экрану. При этом перемещ,ается центр Черепашки, но не меняется направление ее головы. Для поворота Черепашки используются команды из табл. 5.4. Заметьте: все они требуют обязательного параметра — величины угла в градусах. Вспомните: что такое угол и как он измеряется? Что такое прямой, развернутый, полный угол? Таблица 5.4. Команды поворота Черепашки Название команды Краткое название команды Русская нотация Действие right rt направо (пр) Черепашка поворачивается направо left It налево (лв) Черепашка поворачивается налево seth новкурс (нк) Черепашка поворачивается по часовой стрелке относительно севера (вертикальной оси Y) 172 РАЗД1-.Л 5, Среда npcpciMMi-ipOBaHHS Задания 5.6. Исследуем новые команды. Введем последовательно такие команды: right 30, left 30, seth 90. Черепашка сначала поворачивается направо (через правую лапку), затем налево (через левую лапку), затем направо относительно севера (вертикальной оси Y). Обратите внимание, что при повороте центр Черепашки не перемещается; меняется только направление ее головы. 5.7. Верните Черепашку домой. Наберите в Командном Центре по очереди указанные команды. После каждой команды нажимайте и следите за действиями Черепашки. pd forward 50 right 90 forward 50 left 90 forward 50 left 90 forward 50 left 90 pu home Какая фигзгра получилась? Где оказалась Черепашка? На рабочем поле должен получиться флажок, а Черепашка вернется домой. Посмотрите внимательно табл. 5.1—5.4. Для некоторых команд помимо названия указано еще и его сокращение: forward — fd, right — rt и т. д. Вы уже знаете, что такое сокращение называется краткой формой записи команды. По правилам оформпения и результату действия команда с краткой формой записи ничем не отличается от команды с полной формой. До сих пор мы вводили команды по одной на строку. Однако в строке Командного Центра можно набирать несколько команд, не забывая разделять их пробелом. Если затем нажать клавишу , будут выполнены последовательно все набранные команды. ДЛЯ самостоятельной работы Задания 5.8. Наберите в одной строке Командного Центра указанные команды, используя, где возможно, краткую форму названия. Затем нажмите . clean pd fd 50 rt 90 fd 50 It 90 fd 50 It 90 fd 50 It 90 pu home ТЕМА 5.2. Команды поворота Черепо1нки 173 Какая фигура получилась? Такая же, как после выполнения задания 5.7? 5.9. Перерисуйте в тетрадь табл. 5.5. Черепашка дома и голова ее направлена вверх (на север). Заполните таблицу, выполняя действия, указанные в первом столбце, занося во второй столбец необходимые команды и зарисовывая положение Черепашки на рабочем поле в третьем и четвертом столбцах. Таб.чица 5.5. К заданию 5.9 Действие Команда Черепашке Положение Черепашки было стало Встать в начальное положение (домой) Повернуть направо на прямой угол (90°) Повернуть налево на развернутый угол (180°) Повернуть налево на развернутый угол (180°) Повернуть направо на полный угол (360°) 5.10. Используя команды forward и right, устанавливайте Черепашку около самой границы рабочего поля, в положения, показанные на рис. 5.2. Для каждого варианта на рисунке ответьте на вопрос: где окажется Черепашка после вы- Рис. 5.2. К заданию 5.10 полнения команд pd fd 100? 5.11. Запишите в тетради последовательность команд для рисования фигур, изображенных на рисунках (см. рис. 5.3). 5.12. Какие графические объекты нарисует Черепашка, выполняя последовательности команд а, б, в, если перед выполнением команд она Рис. 5.8. К заданию 5.11 174 РАЗДЕЛ 5. Средо программкрооония смотрела вверх? Перепишите в тетрадь команды, используя сокращенную форму записи. Нарисуйте в тетради эти фигуры. a) pd back 40 right 90 forward 80 left 90 forward 40 right 90 back 80 left 90 pu home; 6) clean pd right 90 forward 40 left 90 fd 40 right 90 forward 40 pu home; b) clean pd back 100 right 90 forward 40 left 90 forward 100 back 100 right 90 forward 10 right 90 forward 5 pu home. 5.13. Придумайте другие последовательности команд, с помощью которых можно нарисовать те же фигуры, что и в задании 5.12. 5.14, Черепашка находится в левом нижнем углу. Запишите последовательность команд, выполнив которые она нарисует лабиринт (рис. 5.4). I J.L В Рис. 5.4. К заданию 5.14 Рис. 5.5. К заданию 5.15 Придумайте свои лабиринты и напишите последовательность команд для Черепашки. 5.15. Какие команды должна выполнить Черепашка, чтобы на экране появились узоры, изображенные на рис. 5.5 (будем считать, что одна клетка равна 10 шагам Черепашки)? Контрольные вопросы 1. Какие из команд записаны неправильно и почему: fd 540; rt 360; back 80; left 285; forward 140; It; home 40; p. d.; перо опусти; be 96; right; pen down? 2. Что нужно сделать, чтобы Черепашка повторно выполнила команду, уже записанную в Командном Центре? 3. Как правильно записывается команда? 4. Каким символом отделяется название команды от параметра? 5. Что такое «исходное положение» Черепашки? 6. Какие из известных вам команд: а) не имеют входного параметра; б) имеют входной параметр; в) имеют полную и сокращенную форму записи; г) имеют только полную форму записи; д) имеют только сокращенную форму записи? 7. Как разделяются команды на одной строке? ТЕМА 5.3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ КОМАНД ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Изучив эту тему, вы будете знать: 9 чем может помочь картонная Черепашка: 9 правила пользования картонной Черепашкой: 9 как с помощью команд создавать графические объекты. Вот вы уже и написали свои первые команды на языке LOGO. Теперь вы на своем опыте убедились, что Черепашка — исполнитель и только. Она не исправляет ваших команд, когда в них допущена ошибка. Черепашка обнаруживает только синтаксические ошибки и сообщает о них. Первый опыт программирования показал, насколько язык программирования отличается от языка, на котором общаются люди. Например, любой из ваших знакомых поймет правильно, если вы попросите его повернуться «налево», «влево» или даже — просто «к окну». При этом поворот «налево» человеком воспринимается как поворот «налево приблизительно на 90°». Наш компьютерный исполнитель живет в своем мире и повороты осуществляет в нем. По командам right и left Черепашка поворачивается направо или налево относительно своего текущего положения, а оно не всегда совпадает с традиционным положением человека — головой вверх. Когда Черепашка «смотрит» в нижнюю часть экрана, трудно сориентироваться, через какую лапку ей нужно повернуться и на сколько градусов, чтобы выбрать новый курс движения. ]/6 F'ЛЗДHЛ 5. Срело npoi рамммрования Задание 5.16. На рис. 5.6 Черепашка смотрит в направлении, указанном стрелкой. Попробуйте написать команды поворота для продолжения движения Черепашки по пунктирной линии. А теперь проверьте себя: а) left 90; б) right 45; в) left 150. Почти наверняка не обошлось без ошибок! 90 13 Рис. 5.6. К заданию 5.16 Рис. 5.7. Картонная Черепашка От ошибок подобного типа вам поможет избавиться картонная сестричка экранной Черепашки. На рис. 5.7 представлен чертеж пособия, которое вам нужно будет изготовить из картона. Рассмотрите его внимательно. Для наглядности картонная Черепашка окрашена в два разных цвета — чтобы не путать «право» и «лево». У нашей картонной Черепашки голова и хвост показывают направление для команд forward и back соответственно. Три точки на каждой лапке являются отметками углов 30°, 45° и 60° в каждой четверти. Отметки по бокам указывают на угол 90°. Такая помощница заменит вам транспортир и поможет сориентироваться в сложной ситуации. Чтобы правильно определить направление и угол в точке поворота, установите Черепашку головой в том направлении, в котором она двигалась перед поворотом. Отверстие в центре Черепашки должно точно находиться в точке смены направления движения. Цвет одной из половинок Черепашки подскажет вам команду поворота, а точка на лапке укажет угол, то есть параметр для этой команды. В примере на рис. 5.8 Черепашка для продолжения движения вперед по пунктирной линии должна выполнить действие right 135 и повернуть направо. Вы уже поняли, что общение с Черепашкой требует знания геомет- 135 Рис. 5.8. Для продолжения движения по пунктирной линии Черепашка должна повернуть направо TRMA 5.3. Использовопие поспедовотельнасти комонд для соэдоиия трофических объектов 177 рии. Придется вам вспомнить, что такое смежные и вертикальные, тупые и острые углы и многое другое. Еще вавилоняне и египтяне знали о том, что сумма смежных углов составляет 180°. А равенство вертикальных углов было впервые доказано философом и математиком Фалесом Милетским, жившим на рубеже VII—VI веков до н. э. Не ударим и мы в грязь лицом перед древними учеными! Но помимо чисто геометрических тонкостей есть еще и особенности программирования, которые вы будете узнавать в процессе изучения языка программирования LOGO. В частности, движение по пунктирной линии на рис. 5.8 можно было бы осуществить и при повороте налево 45, но для движения тогда пришлось бы выбрать команду back, а не forward. Каждый раз вам предстоит самим решить, как построить свою программу, чтобы она стала короче и наглядней. Используя описанные выше команды forward, back, right, left, вы можете приказать Черепашке выполнить действия для рисования графических объектов: прямых отрезков разной длины, ломаных линий и фигур, состоящих из этих объектов. Каждый объект будет результатом выполнения Черепашкой определенной последовательности команд. Вы можете вводить каждую команду отдельной строкой, а можете написать в одной строке всю последовательность команд и только тогда ввести ее. Результат будет один и тот же. Но если последовательность (очередность) команд изменится — может измениться и результат. i Рсзулыи! выполнения исполнителем определенных действий зависит не только от самих действий, но и от последовательности их выполнения. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.17, Выполните на компьютере последовательности команд из заданий 5.11, 5.14 и 5.15 из темы 5.2. Сравните полученные рисунки с рисунками-образцами. 5.18. Выполните на компьютере последовательности команд из задания 5.12 из темы 5.2. Сравните полученные результаты с рис. 5.9. 1/8 РАЗДЕЛ 5. Среда программирования t *—Г Рис. 5.9. К заданиям 5.18, 5.19 5.19. Выполните на компьютере последовательности команд, записанные вами при выполнении задания 5.13. Сравните полученные результаты с рис. 6.9. 5.20. Пользуясь чертежом на рис. 6.7, сделайте картонную Черепашку для дальнейшей работы с нею на уроках. 5.21. С помощью картонной Черепашки напишите команды для рисования фигур, показанных на рис. 5.10. Перед выполнением команд Черепашка смотрит вверх. После выполнения команд верните ее домой. 5.22. С помощью картонной Черепашки напишите команды для рисования фигур, изображенных на рис. 5.11. Перед выполнением команд Черепашка смотрит вверх. После выполнения команд верните ее домой. Рис. 5.10. К заданию 5.21 60 Рис. 5.11. К заданию 5.22 5.23. Черепашка находится в выделенной точке и смотрит в направлении стрелки (рис. 5.12). Пользуясь картонной Черепашкой, определите и запишите в тетрадь команду поворота для продолжения движения по пунктирной линии в каждом из приведенных случаев. 135 А 1:1. 45 V *''-^30 60 Y А 120 Рис. 5.12. к заданию 5.23 ГЕМА 6.3. Использование последовательности команд для создония графических обьекюв 179 5.24. Перепишите указанную ниже последовательность команд в тетрадь, используя сокращенную форму записи: a) pd forward 40 left 45 back 30 right 90 forward 30 left 45 back 40 pu home; 6) pd left 30 forward 80 left 60 back 40 left 60 forward 80 right 60 back 40 pu home; b) pd forward 60 right 120 forward 60 right 120 forward 60 pu home. Какие фигуры нарисует Черепашка, следуя этим командам? Нарисуйте эти фигуры в тетради. Считаем, что в начале Черепашка смотрит вверх. 5.25. Придумайте другие последовательности команд, с помощью которых можно нарисовать те же фигуры, что и в предыдущем задании. 5.26. Вы знаете, что на почтовых конвертах необходимо указывать индекс получателя письма. Сортировку писем по почтовым индексам выполняют специальные машины. Они должны правильно «читать» цифры. Поэтому для изображения этих цифр выработаны определенные правила. Вы видите их на рис. 5.13. Размеры отрезков указаны в шагах Черепашки. Запишите в тетрадь последовательности команд, следуя которым Черепашка могла бы правильно нарисовать каждую цифру почтового индекса. Считаем, что перед рисованием каждой цифры Черепашка находится дома и смотрит вверх. Рис. 5.13. Начертание цифр почтового индекса i«0 РАЗДЕЛ 5. Средо прогроммирозония Таблица 5.6. К заданию 5.26 Номер по порядку Действие Команда Черепашке 1 2 Номер последнего действия Для выполнения этого задания нарисуйте в тетради таблицу по образцу табл. 5.6. Занесите в нее действия, которые должна выполнить Черепашка для построения каждого рисунка (по одному действию в строке). Ниже таблицы нарисуйте изображение, которое получилось. Сравните его с заданным. Контрольные вопросы 1. Для чего картонная Черепашка выкрашена в два цвета? 2. Зачем нужно отверстие в центре картонной Черепашки? 3. Какой командой можно заменить команды поворота: right 210; left 225; left 330? 4. Окажется ли Черепашка в одной и той же точке, если выполнит такие группы команд из одного исходного положения: right 135 fd 40 и: left 45 back 40? ТЕМА 5.4 АЛГОРИТМЫ ДЛЯ ЧЕРЕПАШКИ Изучив эту тему, вы будете знать: © как составляется алгоритм для исполнителя-Черепашки; ф чем отличается один и тот же алгоритм для разных исполнителей. Выполняя задание 5.26 из темы 5.3, вы использовали таблицы действий, подобные табл. 5.7, где приведена последовательность построения цифры 0. Рассмотрим табл. 5.7. Возьмите карандаш и выполните в тетради последовательность инструкций, перечисленных в графе «Действие» в указанном порядке. В тетради должен получиться точно такой же рисунок, что и на экране после выполнения Черепашкой команд, перечисленных в графе «Команда Черепашке». Таблица 5.7. Алгоритм изображения цифры 0 почтового индекса № Действие Команда Черепашке 1 Начальное положение — дома home 2 Опустить перо pd 3 Нарисовать отрезок длиной 80 шагов forward 80 4 Повернуть направо на 90' right 90 5 Нарисовать отрезок длиной 40 шагов forward 40 6 Повернуть направо на такой же угол right 90 7 Нарисовать отрезок длиной 80 шагов forward 80 8 Повернуть направо на такой же угол right 90 9 Нарисовать отрезок длиной 40 шагов forward 40 10 Поднять перо pu 11 Вернуться домой home 182 РАЗДЕЛ 5. Сркда программирования И человек и Черепашка выполнили в определенной последовательности простые действия — инструкции — и получили одинаковый результат. Иначе говоря, и тот и другая следовали одному алгоритму. Вспомните, что такое алгоритм. Алгоритмом мы называем описание последовательности действий (план), которые должен точно выполнить исполнитель для достижения поставленной цели. Алгоритм содержит команды, допустимые в конкретной среде, например в LOGO или в графическом редакторе. Вспомните, как в графическом редакторе вы составляли алгоритм действий для построения орнамента и, строго следуя ему, ползла л и нужный результат. Мы говорили, что выполнить сложную работу по заданному алгоритму может любой исполнитель, который понимает и способен произвести отдельные указанные действия. Например, кулинарная книга содержит рецепты приготовления разных блюд. Рецепт приготовления торта — это алгоритм. Торт вы получите только тогда, когда будете строго следовать инструкциям в рецепте. Существуют разные способы описания алгоритмов. Алгоритм можно описывать словами, с помощью схем или диаграмм. В геометрии алгоритмы построения фигур показывают на чертежах. Для описания последовательности действий в математическом вычислении используются формулы. Для описания алгоритма используются специальные алгоритмические языки. В компьютере имеются многочисленные программы, каждая из которых создает уникальную среду со своим испольнителем. Мы работаем с одной из них и, управляя исполнителем (Черепашкой), исследуем, какие действия, допустимые в данной среде (в среде LOGO), он способен совершать. Уже сейчас очевидно, что наша Черепашка торта испечь не сумеет. Взгляните еще раз на табл. 5.7. В ней, по сути, описан один и тот же алгоритм, но для разных исполнителей: для человека и Черепашки. Для исполнителя-человека последовательность действий записана на русском языке и не очень точно. Для Черепашки пришлось записать действия на языке LOGO без всяких лишних слов, каждый раз указывая размер отрезка и угла. ТЕМА 6А. Алгоритмы для Черепашки 183 У человека гораздо больше опыта, чем у Черепашки, поэтому Черепашке нужно очень подробно и точно объяснять каждое действие алгоритма. Чтобы Черепашка нарисовала нужный рисунок, необходимо ввести в компьютер указанную последовательность команд. Последовательность команд, записанных в одной строке Командного Центра, и есть алгоритм для исполнителя-Черепашки, который она выполнит после ввода этой строки. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.27. Проверьте на компьютере алгоритмы, которые вы составили в ходе выполнения задания 5.22 из темы 5.3. Сравните рис. 5.11 с результатом работы Черепашки. Если они не совпадают, найдите и исправьте ошибки в алгоритмах. 5.28. Проверьте на компьютере алгоритмы, которые вы составили, выполняя задание 5.23 из темы 5.3. Сравните рис. 5.12 с результатом работы Черепашки. Если они не совпадают, найдите и исправьте ошибки в алгоритмах. 5.29. С помощью картонной Черепашки составьте алгоритмы для создания фигур, приведенных на рис. 5.14, и проверьте их на компьютере. Для выполнения этого задания подготовьте в тетради таблицу по образцу табл. 5.6 и 5.7 и заполняйте ее по мере составления алгоритма. 5.30. Проверьте на компьютере составленные вами алгоритмы построения цифр почтового индекса (задание 5.26 из темы 5.3). 5.31. Опишите алгоритм построения прямоугольника и переведите его на язык LOGO. 5.32. Опишите алгоритм рисования лабиринта. Научите Черепашку рисовать лабиринт. Затем объясните Черепашке, как проходить лабиринт от конца к началу. Рис. 5.14. К заданию 5.29 РАЗДЕЛ 5. Среда прогромммровонип 5.33. Черепашка должна нарисовать отрезок длиной 150 шагов. Затем встать на середину этого отрезка и нарисовать перпендикуляр к нему длиной 50 шагов. Запишите последовательность действий Черепашки. 5.34. Опишите алгоритм вычисления площади прямоугольника. 5.35. Дано уравнение: 2х И- 4 = 0. Напишите алгоритм нахождения корня этого уравнения. 5.36. Опишите алгоритм получения суммы частного от деления числа 200 на число 8 и разности чисел 50 и 25. 5.37. Изобразите графически алгоритм приготовления яичницы. Контрольные вопросы 1. Для кого составляется алгоритм? 2. Что такое среда исполнителя? 3. На каком языке записывается алгоритм для Черепашки? 4. При каких условиях исполнитель может выполнить алгоритм? 5. Какие действия можно включать в алгоритм? 6. Что получится в результате выполнения следующего алгоритма: 1) открыть водопроводный кран; 2) налить в кастрюлю воду; 3) поставить кастрюлю на огонь. Конец алгоритма. Какой исполнитель сможет выполнить этот алгоритм? Какая цель должна быть достигнута? 7. Какими способами можно описывать алгоритмы? 8. Составьте алгоритм построения биссектрисы угла с помощью циркуля и линейки. Какой исполнитель может выполнить этот алгоритм? Может ли выполнить его Черепашка? Как Черепашке объяснить, чтобы она нарисовала прямой угол и луч из вершины этого угла, который делит его пополам? 9. Какие известные вам действия допустимы для Черепашки? 10. Исполнитель умеет только: а) умножать число на 2; б) увеличивать число на 1. Составьте для этого исполнителя алгоритм получения числа 100 из единицы. Сколько таких алгоритмов можно составить? Сколько действий в самом коротком из таких алгоритмов? ► ТЕМА 5.5 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ Изучив эту тему, вы будете знать: * основные арифметические действия и математические функции, используемые в среде LOGO; ® что представляет собой последовательный алгоритм; * какие графические объекты может создать Черепашка, используя последовательный алгоритм. При выполнении задания 5.33 из темы 5.4 потребовалось произвести некоторые вычисления (найти середину отрезка, зная координаты его концов), то есть выполнить арифметические действия над объектами-числами. В результате получились другие числа, которые и были указаны вами в качестве параметров команд Черепашке. Выполнение подобных вычислений в среде LOGO можно поручить исполнителю-Вычислителю. Этот исполнитель производит вычисления и сообщает результат, который потом используется как параметр в команде. Например, для поворота Черепашки на половину прямого угла вместо команды right 45 можно ввести команду right 90/2. Иначе говоря, значение параметра можно задать в виде выражения, в частности математического. Арифметические действия и математические функции обозначаются знаками или специальными словами. В табл. 5.8 приведены обозначения наиболее часто используемых действий и функций. Остальные можно найти в справочнике по LOGO. 186 РАЗДЕЛ 5. Среда програимиронаиия Таблица 5.8. Основные арифметические действия и математические функции Арифметические действия и математические функции Обозна- чение Пример записи Результат Сложение + 5 + 2 7 Вычитание - 25-10 15 Умножение # 25* 12 300 Деление / 121/11 11 Получение случайного числа random random 100 Число в интервале от 0 до 99 Вычисление остатка от деления remainder remainder 100 16 4 Получение целой части числа int int 13.345 13 Получение числа с противоположным знаком minus minus 567 -567 Округление числа round round 256.561 257 Обратите внимание, что в качестве десятичного разделителя здесь используется не запятая, как мы привыкли, а точка. Для изменения порядка вычислений в выражении используются круглые скобки, как и в математике. Полученное в результате число становится параметром для команды. Если же нужно просто выполнить вычисления и узнать результат, используется команда show или, в русской нотации, покажи, осуществляющая вывод данных на экран. Задания 5.38. Проверьте с помощью Черепашки алгоритмы, составленные вами в ходе выполнения заданий 5.81-5.33 из темы 5.4. 5.39. Дано уравнение: 25х + 41 ° 2. Составьте алгоритм нахождения корня этого уравнения, введите его в Командный Центр и с помощью команды show выведите на экран его значение. 5.40. Введите в Командный Центр алгоритм, составленный вами при выполнении задания 5.36 из темы 5.4, и с помощью команды show выведите на экран значение, полученное при вычислении. ГЕМА 5.5. Поспедовательный олгоритм 187 Среди разных видов алгоритмов, независимо от области применения, выделяются элементарные, из которых потом составляются более сложные. Элементарных алгоритмов всего три: последовательный, циклический и разветвляющийся. Элементарные алгоритмы часто называют алгоритмическими конструкциями. Из них, как из деталей конструктора, можно построить алгоритмы любой сложности. В дальнейшем мы будем изучать и использовать подобные алгоритмические конструкции. С первыми двумя мы уже немного познакомились в предыдущем разделе. Последовательный линейный алгоритм ■ няемых однократно в порядке записи. описание действий, выпол- До сих пор в среде LOGO мы рассматривали только последовательные алгоритмы: действия в них выполнялись одно за другим, в той последовательности, в какой были записаны. Результат выполнения алгоритма зависит от исходных данных. Это хорошо видно на примере графических построений, когда полученный рисунок зависит от начального состояния Черепашки и самого рабочего поля. Состояние Черепашки определяется ее положением на экране и углом поворота ее головы, положением пера, цветом. Рабочее поле может быть чистым или заполнено изображениями, иметь какой-либо определенный цвет. При выполнении алгоритма некоторые характеристики состояния меняются, а другие нет, и результат может оказаться неожиданным. Поэтому при составлении алгоритма всегда необходимо оговаривать начальное и ожидаемое конечное состояния. Выполняя действия последовательного алгоритма по одному, так, как они записаны — слева направо, можно увидеть, как меняются характеристики состояния. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 6.41. Составьте алгоритм построения домика (рис. 5.15), с условием, что Черепашка не должна дважды проходить по одной и той же 188 РАЗДЬЛ 5. Среди прогроммироааиия Рис. 5.15. К заданию 5.41 линии. Начальное положение выберите сами. Стороны квадрата и треугольника равны. 5.42. Составьте алгоритм построения прямоугольника со сторонами 30 и 60 шагов и введите его для выполнения Черепашкой. 5.43. Составьте алгоритм вычисления и вывода на экран площади прямоугольника со сторонами 30 и 60 шагов. 5.44. Какую фигуру нарисует Черепашка после выполнения действий: вперед на 30 шагов, влево на 60°, назад на 30 шагов, влево на 60°, вперед на 30 шагов? На какой угол должна повернуться Черепашка, чтобы, закончив выполнение этого алгоритма, вернуться в начальное положение? Напишите выражение для вычисления угла поворота Черепашки, возвращающего ее в исходное положение. Замечание. Чтобы вернуться в исходное положение. Черепашка должна в итоге повернуться на 360°. 5.45. Нарисуйте в тетради квадрат со стороной 100 шагов (10 клеток) и разместите Черепашку в левом нижнем углу этого квадрата. Подготовьте таблицу по образцу табл. 5.7. Составьте алгоритм, который должна выполнить Черепашка, чтобы начертить квадрат, а затем вернуться в начальную точку. Заполните таблицу. Всего должно получиться 8 команд. Проверьте полученный алгоритм с помощью картонной Черепашки и карандаша. Контрольные вопросы 1. На сколько шагов от начального положения переместится Черепашка после выполнения последовательности действий: fd 40 Ьк 70 fd 100 Ьк 50 fd 20? Замените эту последовательность команд одной, указав выражение для вычисления перемещения. 2. Какую команду следует добавить, чтобы вернуть Черепашку в начальное положение после выполнения последовательности команд: fd 50 fd 50 bk 40 bk 60? 3. На какой угол должна повернуться Черепашка, чтобы возвратиться в начальное положение после выполнения последовательности команд: It 90 rt 45 It 30 rt 120? 4. Равны ли результаты выполнения следующих команд: It 12 It 36 It 72 rt 120 и It о? 5. Сколько поворотов делает Черепашка, когда рисует: а) квадрат; б) треугольник; в) прямоугольник, — если в конце она возвращается в свое начальное положение? ТЕМА 5.6 ЦИКЛИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ Изучив эту тему, вы будете знать: • что такое циклический алгоритм и по каким правилам он строится; ® команду повторения repeat; ® как строить правильные многоугольники — графические объекты с повторяющимися элементами. В предыдущем разделе, работая в среде графического редактора, мы пользовались циклическими алгоритмами, когда необходимо было несколько раз повторить ряд операций. При этом мы использовали такие команды: «Повторить 5 раз следующие действия...» — и т. п. По циклическому принципу, который основан на многократном повторении одной и той же последовательности действий, построены многие процессы, которые нам приходится наблюдать в окружающем мире. Часы в сутках, дни в году, сменяя друг друга, составляют замкнутый цикл, обусловленный движением Земли. Циклична жизнь животных и растений, работа механизмов. Вспомните и приведите примеры цикличных явлений вокруг нас. Представим, что нам нужно заточить новые карандаши в коробке. Процесс заточки карандашей состоит из повторяющихся операций; одни и те же действия нам придется повторить столько раз, сколько карандашей окажется в коробке. То же самое можно сказать о многих циклических процессах в жизни, в которых число необходимых повторений либо известно заранее, либо его можно подсчитать. Вот пример. Допустим, нам требуется вычислить и записать все четные двузначные числа. 190 РАЗДЕЛ 5. Среда программирования После выбора первого числа (10) повторяться будет одна и та же операция; прибавление к текущему числу числа 2, А число повторений можно рассчитать по формуле: (X - у) п = + 1> где п —количество повторений; дс = 98 (максимальное четное двузначное число); г/ = 10 (минимальное четное двузначное число). Задание 5.46. Выполните заданный алгоритм. Используйте таблицу, которую вы подготовили, делая задание 5.45 из темы 5.5. 1. Переместить Черепашку домой. Записать в одной строке последовательность команд Черепашке из таблицы. Ввести эту последовательность, нажав . В результате получится квадрат. Черепашка вернется в начальное положение. 2. Переместить Черепашку в другое начальное положение и снова выполнить те же команды. На экране снова получится квадрат тех же размеров. Черепашка снова возвратится в начальное положение. 3. Переместить Черепашку в новое начальное положение и повернуть ее направо на угол 30°. Затем выполнить те же команды. На экране получится тот же квадрат. Черепашка снова окажется в начальном положении. Конец алгоритма Сравните алгоритм, который выполняла Черепашка, с написанным ниже: fd 100 rt 90 fd 100 rt 90 fd 100 rt 90 fd 100 rt 90. Подчеркните в этом алгоритме последовательности команд, которые повторяются. Сколько команд в одной такой последовательности? Сколько всего таких повторяющихся последовательностей? Во всех языках программирования существуют способы записи циклического алгоритма с известным (конечным) числом повторений. Не является исключением и язык LOGO. Для организации конечного цикла в нем существует команда repeat (повтори). Она повторяет перечисленные команды указанное число раз. Обязательным параметром этой команды является число повторений и спи- ТЕМА 5.6. Циклический алгоритм 191 СОК команд, заключенный в квадратные скобки (даже если он состоит лишь из одной команды). Используя команду repeat, можно записать алгоритм рисования квадрата короче и понятнее: repeat 4 [fd 100 rt90]. Теперь группа (список) команд [fd 100 rt 90] будет повторяться 4 раза. Задания 5.47. Введите: repeat 6 [It 45 fd 30 rt 90 fd 30 It 45]. Черепашка нарисует зигзагообразную линию с шестью зубцами. 5.48. Введите: repeat 4 [repeat 4 [fd 40 rt 90] It 90]. Что получилось? Команда repeat позволяет создавать элементарный циклический алгоритм (алгоритмическую конструкцию — цикл) работы Черепашки. Циклический алгоритм — описание повторяющихся действий. Список повторяющихся действий называется телом цикла. Есть целый класс геометрических фигур, для построения которых могут использоваться циклические алгоритмы. Мы рассмотрим правильные многоугольники. Из геометрии известно, что правильным называется выпуклый многоугольник, у которого все углы и стороны равны. Правильными многоугольниками являются, например, равносторонний треугольник, квадрат. В геометрии, чтобы нарисовать многоугольник с большим количеством сторон, обычно используют такой способ: разбивают окружность на секторы с одинаковыми углами и соединяют точки на окружности отрезками. На рис. 5.16 приведены примеры построения правильного пятиугольника (а) и восьмиугольника (б). Посмотрим, что такое правильный многоугольник с точки зрения исполнителя-Чере-пашки. Рис. 5.16. Построение правильных многоугольников — пятиугольника и восьмиугольника IV? I’ASMtII 5. Среда программировомив Задания 5.49. Введите команды: fd 50 rt 60 fd 50 rt 60 fd 50 rt 60. Черепашка нарисовала ломаную линию из трех равных отрезков. Какие параметры нужно изменить в указанных выше командах, чтобы ломаная замкнулась и образовала правильный треугольник? 5.50. Поставим перед Черепашкой задачу нарисовать правильный треугольник (рис. 5.17). Проанализируем, почему последовательность команд задания 5.49 не привела к такому результату. Нетрудно заметить, что для рисования треугольника Черепашка должна поворачиваться на угол, смежный с внутренним углом треугольника. На рисунке дугой отмечен именно этот внешний угол. Подсчитать его величину можно на основе следующих рассуждений. Чтобы построить треугольник и вернуться в начальное положение. Черепашке достаточно будет повернуться три раза. У равностороннего треугольника все углы равны, следовательно, смежные им тоже равны. Поскольку Черепашка вернулась в исходное положение, она совершила суммарный поворот на 360°. На какой же угол нужно поворачиваться Черепашке каждый раз? Рис. 5.17 К заданию 5.50 Треугольник Квадрат Шестиугольник ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.51. Применяя установленную в за- дании 5.50 закономерность, постройте на рабочем поле правильные многоугольники с помощью команды repeat (рис. 5.18), при этом Черепашка всегда дол- _ жна возвращаться в начальное ^ заданию 5.51 положение, то есть в сумме поворачиваться на 360”. 5.52. Найдите ошибки в записях команд: а) [fd 20 Ьк 20 rt 90 fd 20 It 90] repeat 5; б) repeat 20 раз [fd 10 wait 10]; в) repeat 100 (rt 90 fd 20 It 90 fd 20). 1):МА 5.6. Цикпический опгортм 193 5.53. Что нарисует Черепашка, выполнив следующие команды: a) pd repeat 10 [fd 20 bk 20 rt 90 fd 20 It 90] pu; 6) pd repeat 15 [rt 90 fd 20 It 90 fd 20] pu; b) pd repeat 3 [fd 50 rt 60] pu? 5.54. Ha какой угол должна Черепашка поворачиваться, начертив очередную сторону: а) квадрата; б) треугольника; в) шестиугольника? 5.55. На какой угол в результате повернулась Черепашка, придя к начальному положению после рисования: а) квадрата; б) треугольника; в) шестиугольника? 5.56. Заполните табл. 5.9 и ответьте на вопрос: как вычислить угол поворота после каждой стороны при рисовании правильного многоугольника, если известно число его сторон? Таблица 5.9. К заданию 5.56 Количество вершин Величина внешнего угла Величина внутреннего угла 3 4 6 8 10 18 36 360 5.57. Заполните таблицы алгоритма (подобно табл. 5.7) для построения треугольника, квадрата и шестиугольника. Контрольные вопросы 1. Какие природные явления представлены повторяющимися действиями? 2. Назовите виды человеческой деятельности, описываемые циклическим алгоритмом. 3. Какой параметр помещается в квадратных скобках после команды repeat? 4. Что сделает Черепашка, выполняя следующие команды: repeat 100 [pd fd 2 rt 2 pu]? Какой недочет в этой цепочке инструкций? Как его устранить? 5. Что такое тело цикла? ► ТЕМА 5.7 АЛГОРИТМ РИСОВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ПОВТОРЯЮЩИМИСЯ ЭЛЕМЕНТАМИ Изучив эту тему, вы будете знать: 9 как нарисовать любой правильный многоугольник; « как рассчитать путь Черепашки, когда она рисует многоугольник. Исследуя такие правильные многоугольники, как треугольник, квадрат, шестиугольник, мы замечаем определенную закономерность в алгоритмах их построения. В табл. 5.10 приведена последовательность действий при рисовании правильного шестиугольника. Сравните ее с подобными таблицами, составленными вами при самостоятельном построении этого и других многоугольников. Таблица 5.10. Алгоритм рисования правильного шестиугольника Действие Команда Черепашке Повторить 6 раз следующие действия repeat 6 Тело цикла: вперед на 60 шагов [forward 60 Направо на 60". Конец тела цикла rt60] Здесь, как и во всех остальных случаях, Черепашка для рисования правильного многоугольника должна циклически повторять следую гцие действия: а) движение вперед на длину стороны; б) поворот на один и тот же угол, смежный с углом при вершине многоугольника. Количество таких повторений равно числу сторон N, а угол поворота равен 360VN (докажите это сами). При этом в команде поворота 1Ё^Л^ 5.7. Апгорит.м рис;ования графических объектов с повторяющимися элементоми 195 Таблица 5.11, Алгоритм построения любого правильного N-угольника. Действие Команда Черепашке Повторить N раз следующие действия: repeat N Тело цикла: вперед на число шагов, равное длине стороны А [forward А Направо (или налево) на угол, равный 360°/N. Конец тела цикла rt 360/N] угол может быть либо задан заранее подсчитанным числом, либо представлен в виде арифметического выражения. Таким образом, алгоритм построения любого правильного N-угольника с длиной стороны А можно описать в виде конечного цикла, приведенного в табл. 5.11. Задания 5.58. Записать в Командный Центр команду для построения Черепашкой правильного 9-угольника с длиной стороны 10 шагов и выполнить ее. 5.59. Редактируя и вводя команду, написанную для построения 9-уголь-ника, нарисовать следующие многоугольники со стороной 10 шагов: а) 15-угольник; б) 18-угольник; г) 36-угольник. Посмотрите на рис. 5,19. На нем изображены правильные 18-угольник со стороной 10 (а) и 36-угольник со стороной 5 (б) шагов. Не правда ли, на глаз их почти не отличить от обыкновенной окружности. И чем больше сторон будет у многоугольника, тем больше он будет похож на плавную кривую линию, С определенной погрешностью за окружность можно принять даже правильный 36-угольник. Окружность — фигура, знакомая нам из курса геометрии; мы уже упоминали о ней, когда обучались работе в среде графического редактора. Рис. 5.19. Правильные 18- и 36-угольники 1^ Вспомните, что такое окружность! 196 РАЗДЕЛ 5. Среда програм»/ирования Вы, конечно, вспомнили, что окружностью называется геометрическая фигура, состоящая из точек, расположенных на заданном расстоянии от некоторой точки, называемой центром. Мы построили окружность как правильный Зб-зтольник командой: repeat 36 [fd 5 rt 10] или repeat 36 [fd 5 It 10] Здесь 5 шагов Черепашки — размер стороны Зб-угольника. В первом случае Черепашка будет рисовать окружность, двигаясь по часовой стрелке, во втором случае — против часовой стрелки. игольчатых лепестков ДЛЯ самостоятельной работы Задания 5.60. Нарисуйте стебель и 16 (рис. 5.20). 5.61. Нарисуйте пучок, состоящий из 30 расходящихся лучей длиной по 60 шагов. Угол между крайними лучами — 60 (рис. 5.21). 5.62. Нарисуйте полумесяц, который является половиной 360-угольника со стороной 1 шаг (рис. 5.22). 5.63. Постройте на экране 6-угольник со стороной 60 шагов (рис. 5.23 а) по алгоритму: repeat 6 [fd 60 rt 360 / 6] Вычислите периметр Р такого 6-угольника по формуле: Р = 60 X 6 На какой угол нужно повернуть Черепашку, чтобы она смотрела на противоположную вершину 6-угольника? Внимательно рассмотрев рис. 5.23, мы увидим, что для этого достаточно выполнить команду: rt (180 —360/6)/2 Рис. 5.20. К заданию 5.60 Рис. 5.21. К заданию 5.61 Рис. 5.22. К заданию 5.62 Рис. 5.23. К заданию 5.63 ГЕМА 5.7. Алгоритм рисования графических объектов с повторякл.1|имися элементоми 197 Попробуем теперь соединить эти вершины (рис. 5.23 б). Чему будет равно расстояние между двумя противоположными вершинами? Оно больше, чем сторона многоугольника. Определите это расстояние опытным путем, следуя приведенному ниже алгоритму. 1. Подбирая множитель к, выполнять команду: fd 60 * к (например: fd 60 * 2). 2. Если Черепашка не попадает в нужную точку, вернуть ее в исходное положение командой: Ьк 60 * к. 3. Изменить множитель к (он может быть и дробным числом) и вновь выполнять команды пунктов 1—2 до тех пор, пока Черепашка не попадет на нужную вершину. Конец алгоритма Величина D = к * 60 и есть искомое расстояние. Вычислим отношение периметра 6-угольника Р к расстоянию между противоположными вершинами D: m = Р / D = (60 * 6) / (к * 60) = 6 / к Определите число m — отношение периметра Р к расстоянию между противоположными вершинами D — для 12- и 36-угольников по описанному выше алгоритму. 5.64. Подсчитайте путь, который проходит Черепашка, когда рисует следующие многоугольники со стороной 30 шагов: а) квадрат; б) треугольник; в) шестиугольник. 5.65. Подсчитайте путь, который проходит Черепашка, когда рисует: а) 18-угольник со стороной 10 шагов; б) 36-угольник со стороной 5 шагов; 360-угольник со стороной 0,5 шага. 5.66. Опишите алгоритмы рисования дуг, как а) половины окружности, б) четверти окружности. Считаем, что окружность — это правильный 36-угольник. Контрольные вопросы 1. Что мы видим на экране, когда построенная фигура не помещается на рабочем поле? 2. Если правильный многоугольник не помещается на рабочем поле, то параметр какой команды придется изменить, чтобы уменьшить размеры многоугольника, не меняя числа сторон? 3. Какую геометрическую фигуру напоминают 20-угольник, ЗбО-уголь-ник? 4. Сколько раз нужно повторять команды [fd 5 rt 20], чтобы получить: а) половину окружности, б) четверть окружности, в) одну шестую часть окружности? ТЕМА 5.8 ПОНЯТИЕ ПРОГРАММЫ И ПРАВИЛА ЕЕ ЗАПИСИ Изучив эту тему, вы будете знать: 9 как пишется программа и чем она отличается от алгоритма: 9 правила оформления программы; 9 назначение каждой части программы: заголовка, тела, конца: 9 как выполнить программу. До сих пор мы создавали разнообразные алгоритмы построения геометрических фигур. В ходе нашей работы Черепашка послушно выполняла последовательность команд, вводимых в Командный Центр. Но вот беда: по завершении сеанса работы все наши команды пропадали, и каждый раз мы должны были набирать их заново!.. Как избежать лишней работы? Мы знаем, что Черепашка понимает определенный набор слов — это те названия команд, которые содержатся в ее словаре. Если мы попробуем ввести в Командный Центр незнакомое ей слово, она не сможет выполнить команды и сообщит о возникшей ошибке. То же самое присходит, кстати, и с людьми. В течение жизни человек постоянно пополняет свой словарный запас. Услышав или прочитав новое слово, мы не поймем, о чем идет речь, пока не узнаем его точного значения. Как и человек. Черепашка способна обучаться новым словам (командам) — для этого нужно ей, как и человеку, точно объяснить, что они обозначают, какой алгоритм стоит за тем или иным именем. Вот для этого существуют программы. Программа для Че- ГЕМА 5.8. Понятие программы и проаило ее зописи 199 репашки — это алгоритм, записанный на языке LOGO и имеющий имя. Имя программы и есть то новое слово, которое включается в словарь Черепашки. Чтобы Черепашка различала разные программы, нужно их по-разному называть. Имя программы можно в дальнейшем использовать наравне с другими командами в Командном Центре и при составлении других программ. Однако одного имени недостаточно. Черепашка должна запомнить всю последовательность команд, которая названа этим именем. Для записи и сохранения программ, а также для их редактирования в среде LOGO отведено специальное место — Лист Программ. Лист Программ — окно или часть экрана, отображающая программы LOGO. Правила вызова Листа Программ и записи текста программ в программных системах, поддерживающих язык LOGO, различны. Узнайте их у преподавателя или уточните по справочнику. Во время записи текста программы на Листе Программ исполнитель не совершает никаких действий. Описанные программой действия будут выполнены исполнителем, если ему дадут команду на выполнение, то есть введут имя программы в Командный Центр. Всякая программа состоит из трех частей: заголовка, тела и конца программы. В LOGO заголовок пишется обязательно с новой строки и начинается со слова to (в русской нотации — со слова это). После заголовка через пробел следует имя программы, которое станет названием новой команды. Имя программы должно состоять из одного слова и по возможности отражать ее суть. Для соединения нескольких содержательных слов в одно имя можно использовать символы «-» (дефис) или «_» (подчеркивание). Запрещено использовать в качестве имени программы уже имеющиеся в словаре слова. Конец является признаком завершения текста программы. Он обозначается словом end (в русской нотации — словом конец). Конец помещается в отдельной строке и необходим для того, чтобы отделить данную программу от следующей. 200 РАЗДРЛ 5. Среда программировомия Если текст программы не завершен словом end (конец), то следующая программа воспринимается как ее продолжение. Тело программы помещается между ее заголовком и концом. Тело начинается с новой строки после заголовка и состоит из команд, определяющих действия исполнителя. Команды можно записывать по одной или по несколько в строке. При переходе из Листа Программ в Командный Центр компьютер может обнаружить некоторые ошибки, допущенные при составлении программы. В этом случае Черепашка «забывает» все слова, описанные на Листе Программ. Необходимо исправить обнаруженную ошибку и только после этого выйти из Листа Программ. Если при выполнении новой программы обнаруживается неизвестное компьютеру слово, в Командном Центре появляется сообщение: не знаю как выполнить слово или: don’t know how do to слово При написании программ пользуйтесь «Краткой тематической справкой по командам LOGO» (см. Приложение на стр. 249). ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.67. Запишите на Листе Программ программу рисования буквы «П». Английская нотация Русская нотация to bukva_n это буква_п pd ПО fd 80 вп 80 rt90 пр 90 fd40 вп 40 rt90 пр 90 fdSO вп 80 rt180 пр 180 pu пп end конец I сМА 5.8. ! !онятие программы и пропило ее записи 20) 5.68. Запишите на Листе Программ программу рисования бантика. Английская нотация Русская нотация to buntik это бантик pdfd40rt120fd80 It 120 fd40 It 120 fd sort 120 pu по вп 40 пр 120 вп 80 лв 120 вп 40 лв 120 вп 80 пр 120 пп end конец Как только вы записали эти программы на Листе Программ, словарь Черепашки пополнился новыми словами — в данном случае, bukva_n (буква_п) и buntik (бантик). Эти слова воспринимаются теперь Черепашкой как команды. Чтобы Черепашка выполнила новую команду, достаточно набрать ее (естественно, без слова to) в Командном Центре и нажать клавишу . 5.69.3апишите новую программу и выполните ее. Английская нотация Русская нотация to sand_clock это песочные_часы seth 270 buntik seth 0 НК 270 бантик нк 0 end конец 5.70. Объясните Черепашке, как рисовать квадрат. Английская нотация Русская нотация to kvadrat это квадрат repeat 4[fd 30 rt 90] повтори 4[вп 30 пр 90] end конец Чтобы выполнить новую команду, переходим в Командный Центр и вводим слово kvadrat. 5.71. Объясните Черепашке, как рисовать прямоугольник: to гес repeat 2 [fd 100 rt 90 fd 60 rt 90] end Ответьте на вопросы: a) как выполнить данную программу; б) какими значениями здесь определены длины сторон прямоугольника; в) ме- 202 РАЗДЕЛ 5. Среда программирооаиия няется ли угол поворота; г) какой должна быть процедура рисования прямоугольника с другими значениями длины и ширины (запишите ее); д) какие нужно задать значения длины и ширины прямоугольника, чтобы получить фигуру из задания 5.70? 5.72. Запишите на Листе Программ такую программу: to romb repeat 2 [fd 100 rt 60 fd 100 rt 120] end Выполните программу romb. Нарисованная фигура называется ромбом. Ответьте на вопросы: а) сколько вершин у полученной фигуры; б) какие элементы фигуры одинаковы (стороны, углы); в) чему равна сумма углов, прилегающих к одной стороне; г) какой должна быть программа рисования ромба с другими значениями углов (напишите ее); д) какие нужно задать значения углов ромба, чтобы получить фигуру из задания 5.70? 5.73. Составьте и проверьте программы для рисования: 5-угольника; 8-угольника; 12-угольника. 5.74. Составьте и проверьте программы для рисования полуокружности, полученной из: 18-угольника; 36-угольника. 5.75. Найдите и объясните ошибки: Английская нотация Русская нотация to gerundy fd 10 bk 10 end это ерунда вп 10 нд 10 конец to pu pd bukva_n fd 40 bukva_n end это пп по буква_п вп 40 буква_п конец to double bunt pd buntik fd 10 buntik pu end это двойной бант по бантик вп 10 бантик пп конец 5.76. Составьте программы для рисования фигур, изображенных на рис. 5.24. Найдите в теле этих программ общую для всех трех программ последовательность действий. Составьте программу, описывающую этот общий алгоритм. 5.77. Подсчитайте периметр многоугольника со стороной 3 шага, если у него: 10; 18; 36; 360 вершин. Какова длина пути, пройденного Черепашкой, если она нарисовала только половину многоугольника с 10; 18; 36; 360 вершинами? Рис. 6.24. К заданию 5.76 11WA 5.8. Понятие nporpal^л^^ы и провила ее записи 203 Рис. 5.25. К заданию 5.78 5.78. Используя программу kvadrat, написанную при выполнении задания 5.70, составьте программы для рисования фигур, изображенных на рис. 5.25. Контрольные вопросы 1. Как открыть и закрыть Лист Программ? 2. Как придумать имя программе? 3. С чего начать и чем закончить оформление программы? 4. Можно ли включать в программу обращение к другим программам? 5. Как запустить программу из Командного Центра? 6. Как вызвать программу из другой программы? 7. Что нужно сделать, чтобы программы, написанные вами сегодня, можно было использовать и завтра? 8. На какой угол повернулась Черепашка после рисования правильного многоугольника и возвращения в начальное положение? 9. На какой угол должна поворачиваться каждый раз Черепашка при рисовании правильных 8-угольника; 18-угольника; 36-уголь-ника; 360-угольника? ТЕМА 5.9 ПРОЦЕДУРЫ И МОДУЛИ Изучив эту тему, вы будете знать: ® что такое процедура, как и когда ею пользоваться; * понятие модуля как инструмента объединения объектов; ^ для чего нужен анализ и как его проводить; ® какое программирование называется процедурным или модульным; * как создавать сложные графические объекты в среде LOGO. Нетрудно заметить, что изображенные на рис. 5.25 графические объекты составлены из графических примитивов — квадратов со стороной 30 шагов (подумайте и объясните, почему длина стороны — это тот параметр, которого достаточно, чтобы описать любой квадрат). Используя составленную нами ранее программу kvadrat, мы можем нарисовать новую, более сложную композицию. Для этого можно написать новую программу, применив в ней уже известную Черепашке команду kvadrat. Таким образом, программа kvadrat будет использована в качестве вспомогательной в другой, более сложной программе. Подобные вспомогательные программы получили название «процедур». Процедура — программа, которая может использоваться другими программами. ТЁМА 5.9. Процедуры и модули 205 Таблица 5.12. Алгоритм рисования композиции с помощью процедуры kvadrat Номер по порядку Действие Команда Черепашке 1 Начальное положение — в точке с координатами х = (— 100), у = (— 100) setx -100 sety -100 2 Опустить перо pd 3 Нарисовать квадрат kvadrat 4 Вперед на 30 шагов и повернуть направо на 90° fd 30 rt 90 5 Вперед на 30 шагов и повернуть налево на 90° fd 30 It 90 6 Нарисовать квадрат kvadrat 7 Вперед на 30 шагов и повернуть направо на 90° fd 30 rt 90 8 Вперед на 30 шагов и повернуть налево на 90' fd 30 It 90 9 Нарисовать квадрат kvadrat В табл. 5.12 приведены действия для построения композиции, изображенной на рис. 5.25 а. Они основаны на использовании процедуры kvadrat. Задание 5.79. Запишите в Лист Программ программы, составленные вами при выполнении задания 5.78 из темы 5.8. Проверьте их работу на компьютере. Метод, который мы применили, — разделение сложного объекта на его составляющие — осуществляется всегда, когда человеку приходится выполнять сложную работу или узнавать что-то новое. Такой метод называется анализом. ^ Анализ — процесс разделения сложного объекта на составляющие его простые объекты. Вспомните: работая с графическим редактором, нам уже приходилось прибегать к анализу. В рисунке, который нам предстояло 206 РАЗДЕЛ 5. Среда программирозания .ашштявгжаи’жааш ,лгтштжлтяр.ш1лл ^»-»жчч11т!/*Ш9.-тт IПроцедураI:ПроцедураI Процедура|:ПроцедураI Процедура Процедура! Процедура! I NB1 |! №2 р №3 II Nb4_ _J _ NB5 ! №6 | No 7 | ..«ГЯГ.ЧМ мск Wt.-W» .ммюяк ж ми *>.18 нх, «Е .'яг 1 Модуль Nfi 1 Модуль № 2 1 Модуль № 3 Рис. 5.26. Модули строятся на основе процедур создать, мы выделяли графические примитивы. Затем мы объединяли их по выработанному алгоритму. Для того чтобы нарисовать шахматную доску, мы сначала построили изображение одной клетки, потом — двух смежных диагональных клеток одного цвета и т. д. Наконец, создав блок из четырех шахматных полей, мы перешли к составлению окончательного изображения при помощи метода последовательного укрупнения объекта (задание 4.58 в теме 4.5). Таким образом, элементарный объект стал частью более сложной фигуры, которая легла в основу еще более сложного объекта — рисунка шахматной доски (рис. 4.57). Модулем является самостоятельный объект, который может входить в состав других, более сложных объектов. В нашем примере четырехклеточный квадрат служит модулем, из которого формируется объект «шахматная доска». А теперь вернемся к нашей Черепашке. Мы с вами создали для нее процедуру kvadrat, позволяющую рисовать графический примитив квадрат. Эта программа аналогична инструменту Прямоугольник графического редактора. Процедура kvadrat используется при разработке программ для построения фигур, изображенных на рис. 5.25. Каждая процедура является для исполнителя-Черепашки инструментом, который можно использовать для создания другого объекта. Программа построения сложного объекта станет модулем, если обращается к другим процедурам (рис. 5.26). Такой подход к программированию называют процедурным. 1 ^.ЬАА 5.9. I Процедуры и модули 207 Модуль программ — совокупность процедур, связанных определенными правилами. Модуль программ используется для построения составного объекте. Для описания модуля (программ) необходимо, во-первых, иметь совокупность процедур и, во-вторых, знать правила их соединения. Рассмотрим пример. На рис. 5.27 изображен цветок. Проведем анализ структуры этого объекта. Объект состоит из 16 лепестков. Каждый лепесток образован двумя дугами. Итак, элементарным объектом этой фигуры является графический примитив — дуга, — для которого нужно написать процедуру. Из дуг по определенному алгоритму можно образовать более сложный объект. В нашем случае из процедур рисования дуг удобнее всего создать модуль объекта «четырехлист-ник» (рис. 5.28). Рис. 5.27. Графический объект — цветок Рис. 6.28. Алгоритм создания модуля четырех-листника Далее с помощью этого модуля создается целый цветок. Для этого достаточно построить четыре четырехлистника, каждый раз меняя исходное направление Черепашки на угол, значение которого является делителем числа 360. Создание программ путем объединения модулей называется модульным программированием. Одно из самых сложных умений — умение выделить элементарный объект. Для этого необходимо понимать, что каждый объект обладает какими-то признаками (параметрами), которыми он отличается от других объектов. В то же время у некоторых объектов 208 РА.ЗДГ:Л 5. Среда ?1рО(ра,‘лмиронания могут оказаться одинаковые параметры. Выполняя приведенные ниже задания, вы постепенно разовьете у себя способность анализировать информацию, выделять элементарные объекты и затем, объединяя их, создавать новые объекты. О* Рис. 5.29. К заданию 5.81. Д/Ш САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.80. Найдите элементарный объект в рисунках фигур в задании 5.76 темы 5.8. Составьте процедуру для рисования этого объекта, а затем программы для рисования заданных фигур. Проверьте работу этих программ на компьютере. 5.81. Выделите в каждой фигуре, изображенной на рис. 5.29, повторяющийся элемент. Напишите процедуру для его построения. На основе этого элемента составьте программы для рисования представленных фигур. 5.82. Составьте программы для рисования снежинок, изображенных на рис. 5.30. В чем сходство и различие этих программ? 5.83. Составьте программы для рисования звездочек, изображенных на рис. 5.31, В чем сходство и различие этих программ? 5.84. Зачет-конкурс по модульному программированию, а) Даны процедуры fragml и fragm2. to fragml fd 12 rt90fd 12 end to fragm2 fd 12 It 90 fd 12 end. Рис. 5.31. К заданию 5.83 Используя только процедуры fragml и fragm2 (любые перемещения и повороты вне этих процедур запрещены) и repeat, построить фигуры, приведенные на рис. 5,32. б) В Греции есть река Меандр со столь извилистыми берегами, что трудно понять, в какой стороне начало реки, а в какой — конец. Рис. 5.30. К заданию 5.82 [ЕМ/Ч 5.9. l1oouoiiypt-i и мо.оуди 909 Такое же название носит классический греческий орнамент, представляющий собой извилистую кривую или ломаную (под прямым углом) линию. Составьте алгоритмы для рисования меандров (рис. 5.33). в) На рис. 5.34 представлены дуги и их комбинации. Выделите элементарные объекты, напишите для них процедуры. Составьте алгоритмы рисования предложенных фигур. Доработайте свои алгоритмы так, чтобы получились раскрашенные фигуры. г) Для рис. 5.27 составьте процедуру рисования элементарного объекта (дуги) и модуль процедур для рисования четырехлистника. Напишите программы для рисования разных цветков, используя модуль четырехлистника. д) Придумайте композицию, состоящую из различных фигур, программы для которых уже содержатся на вашем Листе Программ. Устанавливайте Черепашку в определенные точки видимого поля, используя команды setx, sety, seth. Придумайте и расскажите в классе историю про вашу композицию. П_П^ □ Рис. 5.32. К заданию 5.84 а Рис. 5.33. к заданию 5.84 б. Узоры-меандры Рис. 5.34. К заданию 5.84 в Контрольные вопросы 1. Как вы представляете себе элементарный графический объект (примитив) и когда вы познакомились с этим понятием? 2Ю РАЗДЕ:/! 5. Среда прогроммирования 2. Что такое вспомогательный алгоритм? 3. Что такое процедура и зачем она нужна? 4. Как называется процесс выделения элементарных объектов? 5. Что такое модуль объектов и зачем его используют? 6. Какой подход в программировании называется процедурным? 7. Каким образом получается модуль программ? 8. Какой подход в программировании называется модульным? ^ ТЕМА 5.10 ПРОЦЕДУРА С ОДНИМ ПАРАМЕТРОМ ДЛЯ РАБОТЫ С ОБЪЕКТАМИ Изучив эту тему, вы будете знать: ® что такое процедура с одним параметром и как ее может использовать Черепашка; ^ ® правила записи процедуры с параметром: * что такое формальный и фактический параметры, чем они отличаются и когда используются. Зададим себе важный вопрос: что за объект представляет собой Черепашка? Активен он или пассивен — то есть сам выполняет некие действия или они совершаются над ним со стороны другого объекта? Очевидно, что дать однозначный ответ на этот вопрос невозможно, он будет зависеть от того, по отношению к какому объекту мы рассматриваем нашу Черепашку, Для нас Черепашка — пассивный объект. Мы управляем ею, вводя команды на языке LOGO. Выполняя их. Черепашка меняет состояние среды и совершает те или иные действия. Когда мы обучаем Черепашку новым словам (составляем процедуры), мы тем самым объясняем ей, как строить элементарные графические объекты. Затем мы создаем новые процедуры, основанные на написанных ранее, и объединяем элементарные объекты в более сложные — модули. Модули, в свою очередь, позволяют создавать еще более сложные объекты... Все эти процедуры, модули — и есть тот инструмент, с помощью которого Черепашка получает возможность производить действия. В то же время по отношению к создаваемым графическим объектам Черепашка является активным объектом, производящим над ними различные действия. ■л? РАЗДЕЛ 5 Среда программирования Процедура построения элементного графического объекта будет использоваться в разных модулях. Поэтому перед ее разработкой следует проанализировать свойства этого объекта. Рассмотрим основные этапы анализа на примере графического объекта «квадрат». Этап 1. Определим основные параметры интересующего нас объекта, иначе говоря, создадим его модель. Вспомните, ч!о гаков параметр объекта. Графический объект «квадрат» можно охарактеризовать следующими параметрами: а) количество сторон (всегда 4); б) соотношение сторон (они всегда равны); в) длины сторон (например, 60 шагов Черепашки); г) соотношение углов (они всегда равны); д) величины углов (все по 90°); е) цвет контура (например, синий); ж) цвет внутренней поверхности (например, белый); з) координаты расположения (например, нижний левый угол в точке с координатами X = 0, Y = 0). Этап 2. Выявим среди параметров объекта общие и специфические именно для него. Определим, какие из перечисленных параметров являются общими для всех квадратов, а какие — специфическими. Параметры а), б), г) и д) определяют общие свойства квадрата, они меняться не могут. Как известно из математики, определение объекта «квадрат» не зависит от параметров в), е), ж) и з): они могут быть различными у различных квадратов. Этап 3. Перечислим действия, которые можно выполнить над объектом. Объект «квадрат» служит элементом для более сложной фигуры. Меняя цвет, размеры и расположение квадрата, можно получить красочный орнамент. Результат нашего анализа представлен в виде таблицы, подобной тем, которые вы составляли в разделе 1, работая с информацией. Такая таблица является информационной моделью нашего объекта «квадрат» (табл. 5.13). ■ ■ rpr.nejvvoo С о,нк/,- ц^и. pofi-.-:. ■ 'ЛЗ Таблица 5.13. Описание объекта «квадрат» Параметры объекта Действия объекта Количество сторон (всегда 4) Соотношение сторон (всегда равны) Длины сторон Соотношение углов (всегда равны) Величины углов (все по 90°) Цвет контура Цвет внутренней поверхности Координаты расположения Приобретает разные размеры Закрашивается разными цветами Располагается в разных местах Вернемся еще раз к процедуре kvadrat, которая описывает построение графического объекта «квадрат» со стороной 30 шагов Черепашки. to kvadrat repeat 4 [fd 30 rt 90] end Сравним эту процедуру с процедурами рисования квадратов с другими длинами стороны: to kv80 repeat 4 [fd 80 rt 90] end to kv60 repeat 4 [fd 60 rt 90] end Чем они различаются? Последовательность действий Черепашки во всех случаях совершенно одинакова. Выполняя команды kvadrat, kv80 или kv60, Черепашка рисует квадраты, но с разными длинами сторон. Такие параметры, как цвет контура и координаты расположения, здесь вообще не учитываются (их можно определить отдельно, до вызова процедуры). Если вдуматься, для построения любых квадратов гораздо удобнее было бы иметь одну процедуру, которая позволяла бы в каждом отдельном случае указать необходимую нам длину стороны! Для сравнения рассмотрим другой объект «правильный многоугольник». Его можно охарактеризовать всеми теми же параметра- •П4 РАЗДЕЛ Ь. Среда прогроммирозония МИ, НО параметр «количество сторон» в этом случае становится переменным. Обратите внимание! Оказывается, объект «квадрат» является разновидностью объекта «правильный многоугольник»! Это, разумеется, означает, что, как и в случае с квадратом, можно написать такую процедуру, которая рисует любые многоугольники; только теперь в каждом конкретном случае нужно было бы указать не только длину стороны, но и количество сторон. Итак, длина стороны является переменным параметром объекта «квадрат». В каком месте процедуры kvadrat фигурирует эта величина? Посмотрим внимательно: построение стороны производится командой fd, требующей обязательного указания длины перемещения. Значит, если мы хотим написать универсальную процедуру для создания любого квадрата, то именно здесь нам нужно каким-то образом указать, что данный параметр — длина стороны — может быть переменным. Программная среда LOGO позволяет нам создавать процедуры, использующие любое число переменных параметров. Для этого нужно присвоить переменному параметру какое-либо имя, подобно тому, как при решении уравнений мы присваиваем переменным имена: х, у, z. А, В, С... Теперь заменим в командах параметр, представленный числом, его именем. Вот как выглядит процедура построения квадрата с изменяемым параметром — длиной стороны: to kvadrat :side repeat 4 [fd :side rt 90] end В заголовке процедуры мы отметили, что в ней используется переменный параметр с именем side. Такой параметр, значение которого будет меняться, принято называть формальным. В теле программы, в команде fd, мы указываем, что здесь должен быть подставлен формальный параметр side. Вызывая такую процедуру, нужно обязательно после ее имени задать величину параметра: например, для построения квадрата со стороной 50 или 200 шагов — в первом случае ввести: kvadrat 50, во втором — kvadrat 200. ГЕМА 5.10. Процедура с одним парометром для роботы с о&ьекюми 215 Формальный параметр — параметр, не имеющий конкретного указанного в теле процедуры значения. Ему присваивается имя, которое обязательно начинается с символа «:» (двоеточие). Фактический параметр — конкретное .значение формалтлчого параметра, которое указывается в коман.ае вызова процедуры. 4 \J Запомните правила создания и вы.зова процедуры с формальным параметром! /, При создании процедуры а заюловке после имени программы через пробел.записывается имя формального параметра. В теле процедуры в командах, где это необходимо, вместо конкретного значения записывается имя формального параметра. 2. При вызове процедура (в том числе и из другой протраммы) после ее имени через пробел обязательно записывается фактический параметр. Задание 5.85. Запишите на Листе Программ процедуру: to kvadrat :side repeat 4 [fd :side rt 90] end Введите команду kvadrat без фактического параметра. В Командном Центре появится сообщение: не хватает входных данных для kvadrat или: not enough inputs to kvadrat Действительно, указав в заголовке процедуры формальный параметр, мы предупредили исполнителя, что данные для некоторых команд будут приведены при вызове. Исполнитель требует выполнения этого обещания. Исправим ошибку, указав значение фактического параметра: kvadrat 100 Черепашка нарисует квадрат со стороной 100 шагов. При вводе команды kvadrat 80 Черепашка нарисует квадрат со стороной 80 шагов — и т. д. РАЗДСЛ 5. Среда прогроммировония Еще раз посмотрим на программу kvadrat. Какие значения можно давать параметру side? Очевидно, только те, что могут быть подставлены в команду, использующую этот параметр. Вызовем процедуру^: kvadrat "s В Командном Центре появится сообщение: fd не допускает s на входе Действительно, разве можно пройти вперед на букву «s»? Значит, в процедуре kvadrat значением параметра может быть только число, но не символ. Конкретная среда LOGO (LogoWriter, MSWLOGO, Лого Миры) также диктует свои ограничения для фактической величины того или иного формального параметра. Так, в некоторых случаях вместо квадрата может получиться набор отрезков. Это зависит от начального положения Черепашки и заданного значения длины стороны. Попробуйте сами обнаружить, при каких условиях возникает такая ошибка. Ну а если перо Черепашки при построении было поднято, то квадрата, конечно, тоже не получится. Задание 5.86. Исследуем, каковы наименьшее и наибольшее значения параметра side в процедуре kvadrat. Для этого построим на экране множество объектов «квадрат». Вводите в Командный Центр поочередно команду kvadrat с разными значениями параметра и передвигайте Черепашку на новое место: pd kvadrat 2 pu setx 2 pd kvadrat 150 pu sety -170 pd kvadrat 500 pu setx - 300 pd kvadrat 700 Что вы видите на экране при самом маленьком фактическом параметре, а что — при самом большом? Почему? ' В среде LOGO, как и в других средах программирования, в качестве данных могут использоваться постоянные отдельные символы (константы) или последовательности символов (слова). Такие константы в LOGO должны предваряться символом " (кавычка). ТЕМА 5.10. Процедуро с одним поромрлром дпя роботы с обтектол'И ?Г/ Итак, мы создали для Черепашки универсальный инструмент, который позволит ей в будущем создать любой квадрат — совсем как инструмент Прямоугольник в графическом редакторе. Причем команда вызова этой процедуры может быть как введена из Командного Центра, так и включена в тело другой программы (процедуры). Поэкспериментируйте самостоятельно с нашей новой программой. Изменяйте цвета контуров и заливки, начальные координаты Черепашки. ДЛЯ СД1?10СТ051ТЕЛЬН0Й РАБОТЫ Задания 5.87. Составьте процедуру для рисования объекта — правильного 6-угольника с длиной стороны, заданной формальным параметром. 5.88. Составьте процедуру для рисования объекта — правильного треугольника с длиной стороны, заданной формальным параметром. 5.89. Составьте процедуру для рисования объекта — окружности (правильного 36-угольника) с длиной стороны, заданной формальным параметром. 5.90. Напишите процедуру рисования объекта — закрашенного квадрата с длиной стороны 80 шагов и переменным параметром — номером цвета. Как для этого придется изменить процедуру kvadrat? 5.91. Используя процедуру kvadrat, напишите программы для рисования составных графических объектов — композиций, представленных на рис. 5.85. Для этого в теле вашей программы используйте команду kvadrat с фактическим параметром. □ Рис. 5.35. К заданию 5.91 218 РАЗДЕЛ 5. Среда прогроадмироврния 5.92. Напишите процедуру рисования объекта — полуокружности как части многоугольника с длиной стороны 1 шаг и переменным параметром — углом поворота после каждого шага. 5.93. Используя процедуру, созданную при выполнении предыдущего задания, напишите программы для рисования составных графических объектов, изображенных на рис. 5.36. Для описания алгоритма используйте табл. 5.14. Рис. 5.36. К заданию 5.93 Таблица. 5.14. К заданию 6.93 Действие Команда Черепашке 5.94. Пользуясь тем же методом, что и при выполнении задания 5.93, запишите в тетрадь команды для построения разных вариантов графического примитива — дуги, изменяя значения угла поворота после каждого шага: а) увеличьте угол вдвое; б) уменьшите угол вдвое; в) задайте угол пропорциональным числу 3; г) задайте угол пропорциональным числу 1,5. Запишите в тетрадь, как должен измениться вид дуги при увеличении и при уменьшении угла: изменяется ли длина дуги (количество точек); изменяется ли крутизна дуги. Дайте определение характеристике — крутизна дуги. 5.95. Напишите новую процедуру, описывающую построение дуги как части многоугольника с углом поворота 1' и переменным параметром — длиной стороны. Запишите в тетрадь команды построения дуг с разными длинами сторон: а) 1 шаг; б) 2 шага; в) 0,5 шага; г) с длиной стороны, пропорциональной числу 3; д) с длиной стороны, пропорциональной числу 1,5. Запишите в тетрадь, как должен измениться вид дуги при увеличении длины стороны и при ее уменьшении: изменяется ли длина дуги (количество точек); изменяется ли крутизна дуги. ГЕМА 5.10. Процедура с одним пг.раметром для роботы с объектами 219 Контрольные вопросы 1. Назовите объекты, которые умеет рисовать исполнитель-Черепашка. 2. Какие характеристики среды LOGO можно изменять? Какие команды осуществляют такие изменения? 3. Как описать графический объект, чтобы исполнитель-Черепашка мог его нарисовать? 4. Какие действия допустимы над объектом, описанным процедурой? б. Как в программе описать переменную характеристику объекта? 6. Что такое формальный параметр процедуры? 7. Чем отличаются формальный и фактический параметры? 8. Ниже приведены варианты процедуры line, описывающей графический объект «отрезок» и использующей переменный параметр — длину: а) 6) b) to line idlst fd 50 bk 50 end to line fd :dist bk :dist end to line ;dist fd dist bk dist end Найдите ошибки в записях процедуры. 9. Найдите ошибки в команде вызова процедуры line из предыдущего вопроса: a) 6) b) r) to line 50 line line "dist line dist ТЕМА 5.11 ПРОЦЕДУРА С НЕСКОЛЬКИМИ ПАРАМЕТРАМИ Изучив эту тему, вы будете знать: как оформлять и использовать процедуру с несколькими параметрами; правила объединения графических объектов; ,.i что такое датчик случайных чисел и как им пользоваться. Мы уже отмечали, что объект «правильный многоугольник» можно охарактеризовать теми же параметрами, что и объект «квадрат», но количество сторон у него — переменный параметр. Изучая алгоритмы построения правильных многоугольников (тема 5.7), мы уже описали общий алгоритм для рисования любого многоугольника (табл. 5.15): Таблица 5.15. Алгоритм построения любого правильного N-угольника Действие Команда Черепашке Повторить N раз следующие действия: repeat N Вперед на число шагов, равное длине стороны а [forward а Направо (или налево) на угол, равный 360°/N. Конец тела цикла rt 360 / N] Напишем процедуру npoly, используя алгоритм из табл. 5.15: to npoly :а :п repeat :п [fd :а rt 360/: п] end Чтобы нарисовать 6-угольник с длиной стороны 60 шагов, введем команду: npoly 60 6 ТЕМА 5.il. Процедуре) с нескопькими гюрометромц 9.7] Здесь первый фактический параметр (число 60) обозначает длину стороны, а второй (6) количество сторон (вершин) многоугольника. Запомните правила описания и вызова процедуры с несколькими формальными параметрами! При описании процедуры в заголовке через пробел после имени программы записываются имена формальных параметров, разделенные пробелами. Эти имена используются в теле процедуры. При вызове процедуры после ее имени через пробел записываются все фактические параметры в порядке, соответствующем порядку записи в заголовке формальных параметров. Задания 5.96. Выполните на компьютере задания 5.87, 5.88, 5.89 из темы 5.10. Вводя команды вызова составленных вами процедур, постройте на экране несколько описанных в задании объектов с разными значениями переменных характеристик. Нарисуйте такие же объекты, вызывая процедуру npoly. 5.97. Выполните на компьютере задания 5.90 и 5.91 из темы 5.10. ПЬстройте на экране несколько квадратов разных цветов. Сравните вашу программу с приведенной ниже: to sqc :со1 pd setc :со1 kvadrat 80 pu rt 45 fd 80 pd fill bk 80 It 45 end 5.98. Введите в составленную вами процедуру еще один переменный параметр — длину стороны. to sqc :side :со1 pd setc :col kvadrat :side pu rt45 fd :side pd fill bk side It 45 end Обратите внимание, что значение :side, заданное при вызове программы sqc, передается как фактический параметр процедуре kvadrat. Постройте на экране несколько квадратов разных цветов и с разной длиной стороны. Приказывая Черепашке нарисовать известные ей графические объекты, мы задаем в виде чисел различные фактические параметры: длину стороны, количество сторон (вершин), угол поворота и ■1'п РАЗДНЛ 5, Среда програ^лмирооония даже цвет (для этого условно выбран ряд численных значений, каждому из которых соответствует тот или иной цвет). Значение фактического параметра можно указать не только в виде числа, но и как математическое выражение (см. процедуру npoly). Однако, задавая параметры, мы нередко просто делаем случайный выбор. Язык LOGO способен выполнить такую операцию за нас. Вернемся немного назад и посмотрим на табл. 5.8 (тема 5.5). Здесь среди основных арифметических действий и математических функций LOGO упомянута, в частности, функция random. Это датчик случайных чисел, который «выдает» какое-либо число, подобно тому, как на верхней грани брошенного игрального кубика всегда оказывается определенная комбинация точек. У игрального кубика 6 граней, и число на его верхней грани находится в промежутке от 1 до б (всего б возможных значений). Количество «граней» компьютерного «игрального кубика» — датчика random — нужно задать в качестве параметра, учитывая, что самое маленькое число на грани — 0. Датчик предлагает одно случайно выбранное число из промежутка от 0 до указанного ограничителя. Подсчитайте сами, какое самое большое число может сообщить датчик random, если фактический параметр равен 10. Датчик случайных чисел очень удобен, когда нужно моделировать какой-либо объект с неизвестными заранее характеристиками. Например, теперь мы можем изменить цвет Черепашки случайным образом: setc random 16 Здесь номер цвета, получаемый из датчика случайных чисел, заранее неизвестен, но можно сказать, что наименьшее его значение может быть равно 0, а наибольшее — 15. Загижи:и!е! Датчик random используется только как фактический параметр команды. Задание 5.99. Нарисуйте на экране квадрат, закрашенный случайным цветом, используя процедуру sqc, составленную для задания 5.98, введя команду: sqc80 random 16 5.11. Процедура с нескол(>кими порамегроми 223 Какого цвета получился у вас квадрат? А на соседнем компьютере? Пропала ли у кого-нибудь Черепашка совсем (перекрасилась под цвет фона)? При определении объекта «закрашенный квадрат» мы воспользовались объектом «квадрат», и для этого в теле процедуры sqc была вызвана процедура kvadrat: kvadrat :side В данном случае процедура kvadrat описывает вспомогательный алгоритм. Объект «закрашенный квадрат» наследовал все свойства (длину стороны и угол поворота) объекта квадрат, то есть стал «потомком» объекта «квадрат». Переменная характеристика — длина стороны — является для этих двух объектов общей. В программе sqc указан формальный параметр :side — длина стороны квадрата. Как мы заметили выше, при вызове программы sqc этот параметр передается процедуре kvadrat как фактический. Для обращения к процедуре из программы используется команда ев вызова. При выполнении задания 5.91 из темы 5.10 вы использовали для создания графических объектов процедуру kvadrat. Применив модульный метод, вы собирали сложный объект из простых, как модель собирается из разных кубиков конструктора. Попробуем теперь заменить процедуру kvadrat на другой объект — sqc. ДЛЯ самостоятельной работы Задания 5.100. Выполните на компьютере задание 5.91 из темы 5.10. Замените в программах, написанных для предыдущего пункта, процедуру kvadrat на процедуру sqc и постройте на экране объекты, изображенные на рис. 5.35. 5.101. Выполните на компьютере задание 5.93 из темы 5.10. Постройте на экране объекты, представленные на рис. 5.36. 5.102. Модифицируйте программу npoly, добавив еще один параметр — угол поворота. Теперь угол поворота не будет зависеть от количества сторон (вершин). Какой графический объект описывает такая программа? 5.103. Напишите процедуру построения прямоугольника с двумя переменными характеристиками — длинами сторон. Ь. Среда прог{^атлироГ)аьп1« 5.104. Используя процедуру sqc, составьте алгоритм рисования башни из трех разных квадратов (рис. 5.37), Сторона нижнего квадрата — 80, среднего — 60, верхнего — 40 шагов Черепашки. Цвет квадратов — случайный. При разработке алгоритма заполняйте таблицу по образцу табл. 5.16. Определите зависимость между длинами сторон этих квадратов, учитывая, что башня должна быть симметрична относительно вертикальной линии. 5.105. Составьте алгоритм рисования элементарного объекта, из которого получаются рисунки, представленные на рис. 5.28 (тема 5.9), считая, что размер этого элемента — переменная характеристика. При разработке алгоритма заполняйте таблицу по образцу табл. 5.16. 5.106. Составьте алгоритм рисования куба, заполняя табл. 5.16. Рис. 5.37. К заданию 5.104 Таблица 5.16. К заданиям 5.104, 5.105 и 5.106 Номер по порядку Действие Команда Черепашке 5.107.0пишите алгоритм получения круга вращением отрезка вокруг одного из его концов. 5.108. Нарисуйте кольцо вращением отрезка по окружности. 5.109. Нарисуйте цветок с лепестками-ромбами. 5.110. Нарисуйте стаю летящих птиц, используя объект «дуга». 5.111. Нарисуйте астру, используя объект «дуга». Контрольные вопросы 1. Как описать алгоритм построения объекта с несколькими переменными характеристиками? 2. В каком порядке следует указывать фактические параметры в команде вызова процедуры с несколькими параметрами? 3. Найдите ошибки в записи процедуры line, если известно, что параметр :с указывает на цвет, а :s — длину отрезка: TfiMA 5.11. Процедура с; несколькими гюромегроми 225 а) 6) b) to line :s :с selc :с fd :s bk :s end to line :s :c setc ;c fd: s bk: s end to line :s :c setc :S fd :S bk :c end 4. Что произойдет после следующего вызова процедуры line (см. вопрос 3): a) 6) b) line 60 line random 16 80 line 80 14 5. Какое наименьшее число может получиться в математических выражениях: а) random 98; б) 1 + random 14; в) random 16+1? 6. Какое наибольшее число может получиться в математических выражениях: а) random 101; б) 10 + random 3; в) random 96 + 1? 7. Напишите команду для продвижения Черепашки вперед на случайное число шагов, но не более 60. 8. Напишите команду поворота Черепашки направо на случайный угол не менее 30" и не более 90°. 9. Как получить случайное число из диапазона, заданного двумя положительными переменными: п1 и п2: а) для случая, когда число может совпадать с границами диапазона; б) для случая, когда число не должно совпадать ни с одной из границ диапазона? 10. Как получить случайное число из диапазона [—10, 10]: а) для случая, когда число может совпадать с одной из границ диапазона; б) для случая, когда число не должно совпадать ни с одной из границ диапазона? Напишите математическое выражение для интервала [—п, п]. ТЕМА 5.12 ПЕРЕМЕННАЯ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЯ Изучив эту тему, вы будете знать: т какая роль отводится переменной при программировании: Ф как соотносятся понятия: «переменная», «значения переменной», «формальный параметр» и «фактический параметр»; • правило описания переменных; в как моделировать движение с помощью процедур. Рис. 5.38. Черепашка входит в тоннель Черепашка отправляется в пеш;еру. Туда ведет тоннель (рис. 5.38). Как его нарисовать? Объект «тоннель» состоит из сорока 8-угольников, причем сторона каждого следующего на 1 шаг больше текущего. Мы можем указать длину стороны самого маленького 8-угольника как параметр процедуры. Но в процессе ее выполнения значение этого параметра необходимо увеличивать. Иначе говоря, этот параметр на протяжении работы программы будет переменной величиной. Переменная — объект в программе, значение которого изменяется самой программой. Для каждой переменной выделено место в памяти. Переменная всегда имеет имя. В LOGO это имя задается комбинацией букв и цифр и начинается с двоеточия. ГЕМА 5.12. Переменная и ее значения 227 Переменную можно создать и присвоить ей значение командой таке. Эта же команда изменяет значение существующей переменной. ^ Запомните правило работы с переменной! Команда таке имеет два параметра. Первый задает имя переменной, которое начинается с символа «"» (кавычка); второй — определяет выражение для получения значения этой переменной. При записи операций над значением переменной вместо кавычки ставится двоеточие. Рассмотрим пример. Мы хотим создать переменные "а1 со значением 30, "а2 со значением 6 и "sum, в которую запишем сумму переменных "а1 и "а2. таке "а 130 таке "а2 6 таке "sum :a1 + :а2 Если переменной уже присвоено значение, то его можно изменить — также командой таке. Например, мы хотим увеличить значение переменной :s на 1: таке "s :s + 1 Мы записали в переменную "s текущее значение :s, увеличенное на 1. Давайте подумаем, как соотносятся понятия «переменная» и «значение переменной» со введенными ранее понятиями «формальный параметр» и «фактический параметр». Параметры предназначены для указания переменных характеристик без изменения алгоритма процедуры. Формальный параметр применяется при описании алгоритма на Листе Программ, фактический — при выполнении программы. Переменная служит для хранения промежуточных данных во время выполнения программы. Итак, понятия «переменная» и «значение переменной» — более общие. Формальный параметр — это переменная, значение которой (фактический параметр) задается при вызове программы. Командой таке можно задать значение переменной и в Командном Центре и в теле программы. 22В РАЗДЕЛ 5. Срепо прогро^лллирования В следующих заданиях переменная используется для изменения длины стороны многоугольника (:s) и для изменения номера цвета (:с). Задания 5.112. Запишите на Листе Программ программу для рисования тоннеля (рис. 5.38), используя процедуру построения правильного многоугольника — npoly: to tonnel :s repeat 40 [npoly :s :n make ”s :s + 1] end Проверьте работу этой программы. 5.113. Измените процедуру tonnel так, чтобы тоннель не увеличивался от меньшего 8-угольника, а уменьшался от большего 8-угольника. 5.114. Создайте в теле процедуры tonnel переменную "с — счетчик для номера цвета (ее начальное значение задайте равным 2). На каждом шаге цикла увеличивайте значение переменной :с на 1 и устанавливайте цвет Черепашки, равный значению переменной ;с. Получится разноцветный тоннель. Возможности среды LOGO не ограничиваются рисованием. До сих пор, используя Черепашку для построения разнообразных графических объектов, мы оставляли в стороне тот любопытный факт, что получаемые нами рисунки — это, по сути, траектория (след) ее движения. А движение, как мы помним, это процесс, который разворачивается не только в пространстве, но и во времени. Но пока мы не обращали внимания, сколько времени тратит Черепашка на рисование геометрических фигур — очень уж быстро работает этот исполнитель. Давайте попробуем теперь моделировать движение объекта, то есть его перемещение на плоскости относительно некоего начального положения в течение определенного времени. Движение объекта, как известно, характеризуется скоростью (расстоянием, пройденным за единицу времени). Поэтому, чтобы его моделировать, потребуется договориться о том, что такое время в нашей среде. Точнее — как мы станем измерять этот параметр. Обычно мы используем для измерения времени секунды, минуты, часы. Можно воспользоваться нашим «биологическим секундо- ItMA 5.12. Переменная и ее зночения 229 мером» — сердцем — и принять за единицу времени, скажем, один удар пульса (такие часы, правда, у каждого человека идут по-разному, но сути дела это не меняет). Как и человек, каждый компьютер обладает своим собственным «пульсом», но это слишком короткий промежуток времени. Мы будем рассматривать движение как многократное повторение перемещения Черепашки на небольшое расстояние. Тогда за единицу времени примем одну итерацию ^ цикла. Назовем скоростью такого движения перемещение Черепашки за одну итерацию. Итак, пусть Черепашка не меняет своего направления и ее скорость постоянна. Скорость можно описать следующим образом: to vd ;s fd ;s end Черепашка проходит :s шагов за единицу времени. Назовем такое движение равномерным прямолинейным. За :t единиц времени Черепашка пройдет такой путь: to wayd :t :s repeat :t [vd :s] end A теперь пусть за одну итерацию (единицу времени) Черепашка проходит ;s шагов и поворачивается на :ап градусов: to VC :s :an fd :s rt :an end Назовем такое движение равномерным криволинейным. И путь, пройденный Черепашкой за время :t, будет выглядеть так: to wayc :t ;s ran repeat :t [vc :s ran] end ' 3a единицу времени выполняются те или иные действия. В каждую следующую единицу времени эти действия повторяются. В математике и программировании повторное выполнение действий называется итерацией (от латинского iteratio — повторение). 230 РАЗДЕЛ 5. Среда программирования Задание 5.115. Запишите на Листе Программ алгоритмы равномерного прямолинейного и криволинейного движений и постройте траектории движения Черепашки с разной скоростью и за разное время: а) wayd 50 1; б) wayd 1 50; в) wayd 100 0,5; г) wayd 1000 1; д) wayc 50 1 2; e)wayc 1 50 1; ж) wayc 100 0,5 0,5; з) wayc 1000 1 3. При равномерном движении скорость не менялась. Посмотрим, что получится, если в единицу времени скорость будет изменяться (будут увеличиваться перемещение и угол поворота): to VV :s :ds :ап :dan fd :s make ”s ;s + ids rt :an make "an :an + :dan end Здесь параметры :ds и :dan задают величину, на которую будут увеличиваться путь и угол поворота в единицу времени. Назовем этот вид движения равноускоренным. Задания 5.116.Опишите траекторию равноускоренного движения Черепашки программой wayvv :t is ids lan :dan, использующей процедуру vv. Постройте траекторию при следующих фактических параметрах: a)it=10 6)it=10 B)it=10 :s = 1 :s = 1 :s = 2 :ds = 1 :ds = -1 ids = 0,5 lan = 1 lan = 1 :an = 1 idan = 0 idan = 0,5 idan = 0,5 5.117.ЧТ0 будет, если в процедуру описания скорости включить еще какие-либо изменения состояния объекта? Пусть по ходу движения исполнитель изменяет свой цвет, форму. Напишите процедуру vv1 на основе процедуры w, добавив параметры и команды изменения цвета и (для LogoWriter) формы. Поэкспериментируйте с процедурой vvl. Напоминает мультфильм, не правда ли? 5.118. Черепашка находится в левом нижнем углу видимого поля и смотрит на восток. Она решила прогулять- ------------------1------- ся вдоль нижнего края поля. Но на пути ее возникла стена высотой Рис. 5.39. К заданию 5.118 ТЕМА 5.12. Переменная и ее значения 231 30 шагов (рис. 5.39). Как описать движение исполнителя, чтобы он перепрыгнул стену? Замечание. Очевидно, путь Черепашки должен состоять из нескольких участков: прямого на восток, криволинейного, когда она преодолевает стену, и снова прямого. Составьте для каждого участка пути свою процедуру движения. Подберите опытным путем параметры скорости для преодоления стены. В завершение заметим, что, вообще говоря, в среде LOGO живет не одна Черепашка, а несколько. Мы видим Черепашку с номером 0. Остальные — невидимы. Имеются команды, которые их активизируют. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.119. Вычислите расстояние, которое прошла Черепашка, выполняя команды, указанные в задании 5.116. 5.120. Пастух привел козу (в ее роли выступает Черепашка) пастись на лугу. Он вбил два колышка и туго натянул между ними трос. На трос надел кольцо, а к кольцу привязал веревкой козу (рис. 5.40). Какой формы окажется поле, доступное козе, если расстояние между колышками — 100 шагов, длина веревки — 60? Будем считать трос прямой линией. Составьте программу для рисования площадки, доступной козе. Рис. 5.40. К заданию 6.120 Контрольные вопросы 1. Что такое переменная? 2. Как задается переменная (два способа)? 3. С помощью какой команды можно создать и изменить значение переменной? 4. Каким будет значение переменной :z после выполнения команд: а) таке "z 10 fd :z + 5; б) make "z 10 fd ;z make "z :z + 5; в) make "z 10 repeat 5 [make "z :z + 1]; r) make "z 105 / (30 + 5); д) make "z 105 / 30 + + 5? 5. Была выполнена команда: make "t 20. Как увеличить значение переменной :t в 5 раз? 232 РАЗДЕЛ 5. Среда программироиания 6. Найдите ошибки: а) to test :а make "z :а + 2 end б) make “с в) make :d / 100 7. Как называется след, оставляемый пером Черепашки при ее движении? 8. Чем характеризуется процесс движения? 9. Что мы приняли за единицу времени в среде LOGO? 10. Что такое равномерное движение? 11. Что такое равноускоренное движение? 12. Чем различаются прямолинейное и криволинейное движения? 13. Опишите на LOGO скорость: а) для равномерного прямолинейного движения; б) для равноускоренного прямолинейного движения. 14. Как задать параметры криволинейного движения, чтобы получить прямолинейное? А можно ли наоборот? 15. Как задать параметры равноускоренного движения, чтобы получить равномерное? А можно ли наоборот? ^ ТЕМА 5.Б ПРОЦЕДУРА С ПАРАМЕТРОМ В ВИДЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ВЫРАЖЕНИЯ Изучив эту тему, вы будете знать: ® как записать фактический параметр процедуры в виде математического выражения; * правило начального положения; ® технологию трассировки программы; ® как строятся графические объекты — фигуры вращения. Рассматривая объект «правильный многоугольник», мы отметили связь между числом сторон и углом поворота. В задании 5.102 темы 5.11 было предложено разорвать эту зависимость и задавать характеристики «число сторон» и «угол поворота» по отдельности. Таким образом нами был описан новый объект — назовем его «многоугольник». Сравните программу, составленную вами в ходе выполнения задания, с нижеследующей: to ngon :side :n :an repeat ;n [fd :side rt :an] end Здесь :side — число сторон; :n — количество повторений; :an — угол поворота. Является ли объект «правильный многоугольник» частным случаем объекта «многоугольник»? Можно ли с помощью процедуры ngon построить правильный многоугольник? 234 РАЗДЕЛ 5. Среда программирования Задание 5.121.Запишите на Листе Программ текст процедуры, подготовленной в ходе выполнения задания 5.102 темы 5.11 и выполните ее для построения: а) квадрата; б) 6-угольника; в) окружности. Введите команды: а) ngon 50 5 100; б) ngon 50 6 120; в) пдоп 50 4 135. Какие фигуры получились? Каким одним словом их можно назвать? Все народы используют для украшения одежды и жилища орнамент. Помните, в свое время мы уже изображали классический греческий орнамент — меандр? В энциклопедическом словаре слово «орнамент» определяется как «узор, полученный ритмическим повторением элементов». Один из вариантов орнамента — фигуры, полученные вращением многоугольников. Попробуем построить несколько таких рисунков. Для этого нам понадобится большое число раз воспроизвести объект «многоугольник». Следовательно, в программе описания такого орнамента нужно обращаться к вспомогательной программе (процедуре) — ngon. Параметры, необходимые процедуре ngon, можно вынести в заголовок основной программы (модуля). Начнем с орнамента, получающегося при повороте п-угольника вокруг одной из его вершин. Для простоты возьмем квадрат. Построим фигуру, показанную на рис. 5.41. Такие фигуры называют розетками. Очевидно, что розетка как объект получается из объекта «квадрат» в результате дополнения его новым признаком и новым действием. Таким образом мы получили новый объект, основанный на уже известном объекте и дополненный новым признаком «количество поворотов» и новым действием «поворотом». Запишем соответствующую процедуру. to ros :size :m repeat :m [ngon :size 4 90 rt 360 / :m] end ТЕМА 5.13. Процедура с параметром в виде математического выражения 235 Задание 5.122.Запишите текст процедуры ros на Листе Программ, Поэкспериментируйте с этой процедурой, изменяя значения параметров. Дополните процедуру ros параметром цвета. Нарисуйте разные розетки. Вернемся к программе построения башни из трех квадратов (задание 5.104 из темы 5.11). Можно ли строить башни разной величины? Чтобы построить симметричную башню, необходимо провести кое-какие расчеты. Условимся: длина стороны каждого квадрата отличается от предыдущей на некоторую величину — это будет переменная характеристика. Длина стороны самого большого квадрата — тоже переменная характеристика. Цвет квадратов менять не будем. Попробуем теперь записать алгоритм построения башни tower сначала из двух квадратов: to tower :s_big :delta :col sqc :s_big :col fd :s_big rt 90 fd :s_big - :delta / 2 It 90 sqc :s_big - rdelta :col end Прочтите эту программу внимательно, а затем выполните ее. Нам гораздо легче составлять алгоритм объединения разных объектов, если мы заранее знаем, где оказывается Черепашка после выполнения вспомогательной процедуры. При разработке процедур принято соблюдать правило начального положения. В данном случае правило начального положения означает, что Черепашка после выполнения всех заданных алгоритмом действий должна вернуться в свое начальное положение. Это правило соблюдено в процедурах kvadrat и sqc, поэтому при выполнении программы tower после рисования нижнего квадрата Черепашка возвращается в ту же точку, откуда начала рисовать. Теперь просто вычислить, на какое расстояние следует передвинуть Черепашку по верхней стороне большого квадрата, чтобы вто- 236 РАЗДЕЛ 5. Средо программировании рой квадрат оказался посередине. Фактический параметр для команды fd зададим выражением: fd :s_big - :delta i 2 Значение фактического параметра можно задавать математическим выражением, в котором могут использоваться переменные. Задания 5.123. Запишите программу tower на Листе Программ и проверьте ее работу. Включите в программу алгоритм построения третьего, верхнего квадрата. Убедитесь, что с помощью программы tower можно строить башни разного размера. 5.124. Можно создать новый сложный объект — город из разных башен. Построение каждой башни начинается в определенной точке координатной плоскости. Каждая башня закрашена своим цветом. Приведем пример алгоритма размещения трех разных башен (будем считать, что сначала Черепашка находится в центре координат): to town clean home pu setx - 200 sety - 100 tower 100 20 1 pu setx 0 sety 0 tower 50 10 2 pu setx 10 sety 50 tower 40 5 3 end В последнем задании Черепашка, прежде чем рисовать очередную башню, перебирается в указанное место на координатной плоскости. Для этого выполняются две команды: setx и sety. В LOGO существует одна команда, которая сразу устанавливает Черепашку в точку на плоскости рабочего поля — setpos (в русской нотации — новместо). У этой команды только один параметр — список, объединяющий два числа. Список — это совокупность данных, описывающих один парамет объекта. В LOGO список из постоянных значений обрамляется квадратными скобками. Итак, установить Черепашку в точку с координатами (—200, -100) можно при помощи команды: setpos [- 200 - 100]. lEMA Ь. 13. 11роцсдури с порометром » виде магематнческого нырожения 23/ Задание 5.125. Замените в программе town команды setx и sety на setpos и проверьте работу программы. Определите самые большие допустимые значения координат X и Y, при которых Черепашка еще не выйдет за границы рабочего поля. А что будет, если указать координаты больше допустимых? Для выявления скрытой ошибки в программе необходимо отслеживать ход ее исполнения. Для этого в программу вставляют команды вывода данных на рабочее поле (print, insert). Тогда на экране будет отображаться результат выполнения команд программы. Подобную технологию называют трассировкой программы. Она помогает выявить место в программе, где была допущена ошибка. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.126.Вставьте в процедуру tower команды вывода сообщений: to towerl ;s_big :delta :col print [Рисуем большой квадрат:] insert [Параметр :s_big равен -] print :s_big insert [Параметр :delta равен -] print :delta insert [Параметр :col равен -] print :col sqc :s_big :col fd :s_big rt 90 fd :s_big - rdelta / 2 It 90 print [Рисуем второй квадрат:] insert [Параметр :s_big равен -] print :s_big insert [Параметр :delta равен -] print :delta insert [Параметр :col равен -] print :col sqc :s_big - delta :col fd :s_big - : delta rt90 fd :s_big - 2 * :delta / 2 It 90 print [Рисуем третий квадрат:] 238 РАЗДЕЛ 5. Среда мрогроммироиания insert [Параметр :s_big равен -] print :s_big insert [Параметр :delta равен -] print :delta insert [Параметр xol равен -] print :col sqc :s_big - 2 * :delta :col end 5.127. Опишите алгоритм построения башни при выполнении команды: towerl 150 50 2 + random 14 При описании заполняйте таблицу по образцу табл. 5.17. Таблица 5.17. К заданию 5.127 Номер по порядку Действие Команда Черепашке 5 128. Упростите запись алгоритма программы towerl, использовав команду repeat, 5.129. Составьте алгоритм рисования композиции из пяти пятиконечных звезд, четыре из которых начинаются из вершин одной, центральной звезды. 5.130. Составьте алгоритм рисования композиции из N -f 1 закрашенных N-угольников, N из которых прилегают одной стороной к стороне центрального N-угольника. 5.131. Составьте алгоритм получения композиции из кубов. 5.132. Предложите алгоритм рисования фигуры вращением одной вершины N-угольника вокруг: а) одной точки; б) окружности; в) N-угольника. Контрольные вопросы 1. Как сообщить исполнителю, что значение фактического параметра нужно вычислить по определенной формуле? 2. Что такое правило начального положения? 3. Как установить Черепашку в точку с координатами: а) (20, 50); б) (-145, 150)? 4. В какой четверти координатной плоскости окажется Черепашка после выполнения команд: а) setpos [200-301; б) setpos [-40-1501; в) setpos [0 -200]; г) setpos [130 0]? 5. Нарисуйте в тетради координатные оси. Черепашка стоит в центре координат. Закрасьте на координатной плоскости области воз- ТЕМА 5.13. Процедура с пораметром в виде математического выражения 239 можного попадания Черепашки после выполнения следующих команд: a) setx 10 - random (310 + 10) sety random 350; б) setx 10 + random (310 -10) sety random 350; b) setx random 630 sety 10 - random 170 + 10; r) setx random 630 sety 10 + random 170-10; д) setx 200 + random (310 - 200) sety 100 - random (100 + 170); е) setx 50 + random (100 - 50) sety 50 + random (100 - 50). ТЕМА 5.14 ДАТЧИКИ КАК ИНСТРУМЕНТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ Изучив эту тему, вы будете знать: 9 что такое датчики и какие параметры среды они позволяют определить: ® как можно использовать датчик. Один объект может участвовать одновременно в нескольких процессах движения. При этом он будет описывать сложную траекторию. В геометрии такие траектории получили название замечательных кривых. Например, представим, что Черепашка прилепилась к колесу, которое равномерно катится по прямой дороге. Какую траекторию нарисует Черепашка? С одной стороны, она катится по окружности вместе с ободом колеса со скоростью (опустим перо, чтобы видеть траекторию): to VC :s :an pd fd :s rt ran end В TO' же время Черепашка перемеш;ается вместе с колесом по горизонтали со скоростью: to vd :s (в этот момент нужно запомнить угол поворота головы Черепашки) seth 90 pu fd :s (в этот момент нужно восстановить угол поворота головы Черепашки) end ТЕМА 5.t4. Дотчики как кшструменты из-черения гюромегроь среды У41 В процедуре vd для перемещения по горизонтали Черепашка должна повернуться на восток. Однако для продолжения движения со скоростью VC нужно восстановить угол поворота головы Черепашки. Для выполнения действия «запомнить угол поворота» необходимо как-то измерить текущий угол поворота головы Черепашки, чтобы потом выполнить действие «восстановить угол поворота». До сих пор исполнитель-Черепашка только менял характеристики состояния среды. Однако среда LOGO имеет другой класс средств, которые не изменяют состояния среды, но вычисляют какие-либо значения, измеряют характеристики объектов. Такие средства мы будем называть датчиками. Датчики в LOGO могут определять цвет пера, цвет поля «под» Черепашкой, ее координаты и ориентацию на рабочем поле, а также некоторые другие характеристики. У Датчик — инструмент, определяющий характеристики объекта. Датчик может использоваться только как фактический параметр для команды или компонент в выражении для вычисления фактического параметра. Команда меняет состояние среды. Датчик не меняет состояния сре~ ды, а измеряет значение определенной ее характеоистики и сообща-ет результат. В программе датчик может быть использован только как фактический параметр. Краткий перечень датчиков LOGO приведен в табл. 5.18. Для измерения угла поворота относительно севера применяется датчик heading. Он сообщает величину угла поворота Черепашки в градусах. Итак, теперь мы можем записать процедуру vd в окончательном ее виде: to vd :s make "anh heading seth 90 pu fd ;s seth :anh end 7А2 РАЗДЕЛ 5. Среда прогроммирования Таблица 5.18. Датчики LOGO в различных средах (LW ЛМ — Лого Миры, MSWL — MSWLOGO для Windows) Logo Writer, Название датчика Русская нотация Вид LOGO-среды Результат (вычисленное значение, характеристика объекта) xcor х_коор LW, ЛМ, MSWL Х-координата Черепашки на плоскости ycor у_коор LW, ЛМ, MSWL Y-координата Черепашки на плоскости pos место LW, ЛМ, MSWL Положение Черепашки на плоскости (координаты X и Y) heading курс LW ЛМ, MSWL Направление головы Черепашки относительно севера color цвет LW, ЛМ Цвет пера Черепашки pencolor — MSWL Цвет пера Черепашки colorunder ц_поля LW, ЛМ Цвет поля непосредственно под Черепашкой pixel — MSWL Цвет поля непосредственно под Черепашкой size — LW, ЛМ Размер Черепашки distance путь LW Расстояние от текущего положения исполнителя до точки указанной координатами towards угол LW Угол относительно севера, образованный прямой, соединяющей текущее положение Черепашки с точкой, указанной координатами round — LW, ЛМ, MSWL Число, округленное до целого значения remainder остаток LW Число — остаток от деления int целый LW, ЛМ, MSWL Целая часть числа random случайный LW, ЛМ, MSWL Случайное число в интервале от 0 до указанного Тогда за :t единиц времени Черепашка проделает путь: to cycloida :t :sc :an :sd pu setpos {- 300 0] repeat; t [vc :sc :an vd :sd] end lEMA 5.14. Датчики как инсгрумеиты измерения napoMCipou среды 243 Обратите внимание на то, как используются данные в программе. Для присвоения значения переменной "anh используется датчик heading. В приведенном примере значение этой переменной становится равным величине угла поворота головы Черепашки относительно севера. Задания 5.133. Запишите на Листе Программ алгоритмы движения Черепашки на колесе. Нарисуйте траекторию ее движения при следующих фактических параметрах' a) ,t - 360 :sc = 1 .an = 3 'sd = 1; б) :t = 360 ;sc = 1 an = 3 :sd = 2; b) :t = 360 :sc =1 :an = 3 :sd = 0,5. Нарисованные траектории называются циклоидами. Датчики — необыкновенно полезная вещь. Во-первых, онц по зволяют точно определить интересующие вас характеристики объектов. Во-вторых, результат датчика может быть использован как входной параметр для других процедур. В-третьих, датчик можно использовать в математических выражениях. 5.134. Введите следующие команды: pu fd 50 rt 20 bk 100 It 50 fd 80 rt 40 fd 30 Можете ли вы достаточно точно определить координаты Черепашки и направление ее движения относительно севера? Попробуйте это сделать и запишите результаты. Теперь дайте команды: show xcor show ycor show heading Сравните свои приблизительные оценки с точными значениями, выданными датчиками. Вряд ли обошлось без ошибок, не так ли? 5.135.Определите, каков будет результат выполнения следующих команд; а) seth round 180.2; б) seth int 179.9; в) seth round 179.9; г) setx int 25.5; д) setx int 25.95; ‘1 РЛЗД[:Л 6. Соеда программирооанин е) setx round 25.5; ж) sety int 30.9; з) sety round 30.9; и) sety round 31.4; к) fd round 156.7; л) fd round int 156.7; m) fd int round 156.7. 5.136. Вводите следующие команды и следите за перемещениями Черепашки: а) pd fd 50 bk 50 pu setx xcor + 20 pd fd 50 bk 50 pu sebc xcor + 20 pd fd 50 bk 50 pu setx xcor + 20 б) pd rt 45 fd 50 bk 50 seth heading + 90 fd 50 bk 50 seth heading + 90 fd 50 bk 50 seth heading + 90 fd 50 bk 50 seth heading + 90 5.137. Давайте проведем такой эксперимент: попробуем определить направление движения Черепашки относительно севера, для чего напишем в командной строке heading и нажмем клавишу . Казалось бы, мы делаем то же самое, что в задании 5.134, имя датчика написано правильно, но вместо значения 45 мы получаем сообщение об ошибке: I don't know what to do with 45 или: не знаю что делать с 45 Дело здесь вот в чем. Нельзя забывать, что датчик не является командой, и результат его выполнения (вычисленное значение или характеристика объекта) обязательно должен быть «подхвачен» какой-нибудь процедурой. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.138.Черепашка находится в произвольном месте экрана. Используя только команды setx и sety, построить квадрат со стороной 60. 5.139. Черепашка находится в произвольном месте экрана. Используя только команды setx и sety, построить прямоугольник со сторонами 60 и 100. 5.140. Без использования команд поворота нарисовать «веер». ТЕМА 5. М. Датчики шк инструменты издлерсния парометроо среды 2АЬ Контрольные вопросы 1. Определите, каков будет результат выполнения следующих команд; pd repeat 6 [fd 60 seth heading + 60] 2. Какой датчик используется для определения цвета Черепашки? 3. Как показать в Командном Центре координаты положения Черепашки? 4. Куда передвинется Черепашка относительно текущего положения после выполнения команд: а) setx xcor + 30; б) setx xcor - 30; в) sety ycor + 30; г) sety ycor - 30? 5. Найдите ошибки в командах: а) heading; 2, б) show random; в) setc coior. 6. Что сообщит исполнитель, если ввести в Командный Центр: round 2,345? 7. Что сообщит исполнитель, если ввести команды: таке "р 100 таке "р :р + fd 20? 8. Чем отличается команда от датчика? 9. Перечислите известные вам датчики без параметров. 10. Перечислите известные вам датчики с одним параметром. 11. Перечислите известные вам датчики более чем с одним параметром. ^ ТЕМА 5.15 ПРОГРАММА-ФУНКЦИЯ Изучив эту тему, вы будете знать: • чем похожа программа-функция на датчик; ® правила оформления программы-функции; в как рисует Черепашка объект — график функции. Изучая тему 5.14, мы познакомились со стандартными датчиками, известными исполнителю-Черепашке. В роли нестандартных датчиков могут выступать также и записанные нами программы. Такие программы называются программами-функциями. С понятием функции вы уже встречались на уроках алгебры. Функция может быть задана формулой, таблицей, графиком, описана словесно. Она может быть также описана на алгоритмическом языке и представлена в виде датчика. Описание функции практически ничем не отличается от описания процедуры. Так же как и процедура, она может иметь один или несколько входных параметров. Описание функции также начинается с заголовка и заканчивается словом end. Но, в отличие от процедуры-команды, в описании функции обязательно присутствует команда output, которая обеспечивает возвращение вычисленного значения. На этой команде выполнение алгоритма прекращается. Рассмотрим пример. Опишем на языке LOGO функцию: f (х) = 2х -t- 5. Это выражение записано в соответствии с правилами алгебры, так что при переводе ее на язык LOGO необходимо не только помнить правила оформления процедур, но и без ошибок записать выражение. Так, например, если в математике мы можем опустить знак умножения, то для компьютера такая оплошность явля- I hMA b. 15. I 1рогрпмма-фуикци« 7АУ ется недопустимой. И правильным будет в этом случае следующее описание: to f :х output 2 * :х + 5 end Как мы видим, программа f для переданного ей значения х вычисляет и сообщает значение заданной функции. Задания 5.141. Проверим работу функции f. Введем команду: show f 5 (покажи значение функции, если ;х = 5). На экране должно появиться число 15. Введем команду: show f 3. На экране должно появиться число 11. 5.142. Функции заданы формулами: а) f = 0.1 хх; б) f = 50 sin 5х; в) f = X sin 5х. Опишите функции на языке LOGO (используя стандартный датчик sin). Определите с помощью компьютера значения функций я указанных точках; а) X = - 100; X = - 10; X = 0; X = 10; X = 100; б) X = 0; X = 0,85; х = 1,7; х = 2,55; х = 3,14; в) X = 0; X = 5; X = 10; X = 20; X = 50; X = 100; х = 200; х = 300, Научившись вычислять значения функции, мы можем построить объект — график функции на координатной плоскости. Действительно, перемещая Черепашку от минимального значения х до максимального (в пределах видимого поля), можно для каждого такого X вычислить значение функции и установить ординату, равную этому значению. Если в полученных точках плоскости рисовать графическую точку, получится график. Попробуем описать алгоритм построения графика функции: f = 2х -I- 5. Вычислим интервал х, при котором график не выйдет за пределы видимого ПОЛЯ (— 300 < х < 300, — 180 < у < 180): 180 < 2 X -I- 5 < 180 => - 92,5 < х < 87,5 РАЗДАЛ Ь. Среда прогрстммирования Алгоритм построения графика описан программой grf: to grf :dx make "minx -92 make "maxx 87 make "dx :minx repeat :maxx - minx [make "dy f :dx pu setx :dx sety :dy pd fd 1 make "dx :dx + 1] end ДЛЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Задания 5.143. Запишите на Листе Программ функцию f и программу grf. Проверьте работу программы grf на компьютере. 5.144.Опишите на языке LOGO функцию f = — 2х + 5 и составьте для нее программу построения графика. 5.145. Составьте программы построения графиков для функций, указанных в задании 5.142. 5.146. Добавьте в описание объекта — графика функции переменную характеристику «цвет точки». Исправьте программу, включив в заголовок формальный параметр — цвет, а в тело — команду установки заданного цвета. Контрольные вопросы 1. Дайте определение функции. 2. Какими способами можно описать функцию? 3. Какая команда должна быть обязательно включена в тело программы-функции? 4. Перед вами две программы: а) totest1 ;a1 :а2 :аЗ print :a1 + :а2 + :аЗ end б) to test2 :a1 :а2 :аЗ output :a1 + :а2 + :аЗ end Какая из этих программ — функция? Напишите для каждой из этих программ команду для вывода на экран суммы трех чисел. 5. Почему перед построением графика следует вычислить интервал изменения абсциссы? Приложение Краткая тематическая справка пю командам LGOO Название команды полное (краткое) Пример обращения Действие английская нотация русская нотация Относительное перемещение forward (fd) вперед (вп) fd 100 Черепашка продвигается вперед по направлению головы back (bk) назад (нд) ЬкЮО Черепашка продвигается назад в направлении, противоположном направлению головы right (rt) направо (пр) rt90 Черепашка поворачивается направо относительно головы left (It) налево (лв) It 90 Черепашка поворачивается налево относительно головы Абсолютное перемещение setx новх setx 100 Черепашка перемещается по-горизонтали в точку с указанной абсциссой (координата по оси Y не изменяется) sety нову sety -50 Черепашка перемещается по вертикали в точку с указанной ординатой (координата по оси X не изменяется) home домой home Черепашка перемещается в центр координат seth новкурс (НК) seth 90 Черепашка поворачивается по часовой стрелке относительно севера (вертикальной оси Y) Управление пером pu пп pu Поднять перо pd по pd Опустить перо pe ПС pe Замена пера на ластик Управление цветом setc новцвет (нц) setc 2 Установить для пера новый цвет, указанный номером fill крась fill Залить фигуру цветом Черепашки Стирание графики clean сотри clean Рисунок стирается, а положение Черепашки сохраняется Список терминов А Алгоритм — описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Анализ — процесс разделения сложного объекта на составляющие его простыв объекты. Аппаратное обеспечение персонального компьютера—группа взаимосвязанных устройств для приема, преобразования и выдачи информации. Бит — наименьшая единица измерения объема информации. Буфер обмена (в среде Windows) — специальная область памяти, выделенная для временного хранения копии фрагмента документа. Быстродействие памяти —время, необходимое для считывания из памяти или записи в память информации по заданному адресу. В Входная информация —информация об объектах, которую получает человек или устройство. Выходная информация — информация, которая получается в результате преобразования человеком или устройством входной информации. Графический интерфейс — пользовательский интерфейс, где для взаимодействия человека и компьютера используются графические средства. Графический примитив — простейшая геометрическая фигура с заданными свойствами, выполненная соответствующим инструментом графического редактора. Графический редактор — прикладная программа, разработанная для создания и редактирования графических изображений на компьютере. Датчик —инструмент, определяющий характеристики объекта. Действие объекта — проявление деятельности самого объекта или над ним. Документ —объект, созданный в приложении. 3 Задача — приложение или документ, которые используют или ждут своей очереди использовать ресурсы компьютера: оперативную память, процессор, внешние устройства. Запись (сохранение) информации в памяти — процесс размещения и хранения информации по заданному адресу. Список терминов 251 И Интерфейс — совокупность средств и правил, которые обеспечивают взаимодействие устройств, программ и человека. Информатика — область человеческой деятельности, связанной с процессами хранения, преобразования и передачи информации с помощью компьютера. Информационная модель — целена-’правленно отобранная информация об объекте или процессе. Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды. Исполнитель алгоритма—объект, который способен понимать и исполнять команды, указанные в алгоритме. К Код — набор условных обозначений для представления информации. Команда — одно предложение на языке LOGO для указания действий Черепашке. Л Лист Программ — окно или часть экрана, содержащая программы LOGO. м Модель — аналог (заменитель) реально существующего или воображаемого объекта. Модем — устройство, предназначенное для преобразования и передачи информации между удаленными компьютерами. Модуль программ — совокупность процедур, связанных определенными правилами. н Носитель информации — материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации. Объект — некоторая часть окружающего нас мира, которая может быть рассмотрена как единое целое. Объем (емкость) памяти — максимальное количество хранимой в ней информации. Окно — обрамленная часть экрана монитора, в которой отображается приложение, документ или сообщение, п Память компьютера — устройство для хранения информации. Папка—объект Windows, предназначенный для объединения файлов и других папок в группы. Параметр команды — специальное слово, число или выражение для уточнения действия команды. Параметр объекта — признак, характеризующий свойства объекта. Переменная — объект в программе, значение которого изменяется самой программой. Пиксель — элементарный объект рисунка, светящаяся точка экрана. Пользовательский интерфейс — комплекс программ, обеспечивающий взаимодействие пользователя и компьютера. Последовательный линейный алгоритм — описание действий, выполняемых однократно в порядке записи. Приложение — одна или несколько взаимосвязанных программ, которые используются для создания компью- 25:> Список теомигюс терных объектов: текстов, рисунков, программ и т. п. Принцип открытой архитектуры — правило построения компьютера, в соответствии с которым каждый новый узел (блок) должен быть совместим со старыми и легко устанавливаться в компьютере. Программа — 1. Алгоритм, представленный на языке, понятном компьютеру. 2. Упорядоченная последовательность команд (инструкций), необходимых компьютеру для решения поставленной задачи. Программирование — деятельность человека по созданию программы. Программное обеспечение компьютера — все используемые в компьютере программы. Производительность компьютера — характеристика компьютера, показы-ваюицая скорость выполнения им операций обработки информации. Процедура —программа, которая может использоваться другими программами. Процессор — устройство, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами компьютера. Р Рисунок в графическом редакторе — сложный объект, состоящий из графических примитивов. /7^ Чиг Список — совокупностъ данных, описывающих один параметр объекта. В LOGO список из постоянных значений обрамляется квадратными скобками. Среда —условия, в которых находится и действует объект. Среда исполнителя — совокупность условий, при которых становятся выполнимыми все известные исполнителю команды. Устройства ввода—устройства преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, понятную компьютеру. Устройства вывода — устройства преобразования выходной информации из формы, понятной компьютеру, в форму, понятную человеку. Файл — объект в виде совокупности данных, хранящихся во внешней памяти компьютера. Фактический параметр — конкретное значение формального параметра, которое указывается в команде вызова процедуры. Формальный параметр — параметр, не имеющий конкретного указанного в теле процедуры значения. Ему присваивается имя, которое обязательно начинается с символа «:» (двоеточие). Фрагмент рисунка — выделенная область графического объекта. Циклический алгоритм — описание повторяющихеся действий. Чтение (считывание) информации из памяти — процесс получения информации из памяти по заданному адресу. Содержание Введение............................................................. 3 РАЗДЕЛ 1 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОБЪЕКТАХ И ИНФОРМАЦИИ.....................4 Тема 1.1. Объекты окружающего мира ................................. 6 Что такое объект..........................................6 Характеристики объекта....................................7 Среда обитания объекта.................................. 11 Для самостоятельной работы.............................. 12 Тема 1.2. Понятие о модели объекта..................................13 Примеры материальных моделей............................ 13 Примеры нематериальных моделей.......................... 15 Что такое информация и информационная модель............ 16 Как создать информационную модель....................... 18 Виды информации......................................... 19 Для самостоятельной работы...............................21 Тема 1.3. Информационные процессы...................................22 Сбор информации......................................... 22 Обработка информации.................................... 24 Передача информации..................................... 26 Хранение информации .................................... 27 Поиск информации ....................................... 28 Кодирование информации.................................. 28 Компьютер помогает человеку работать с информацией...... 30 Для самостоятельной работы.............................. 31 РАЗДЕЛ 2 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНА.ПЬНОГО КОМПЬЮТЕРА ...............................32 Тема 2.1. Назначение персонального компьютера.......................34 Тема 2.2. Устройства ввода и вывода информации......................38 Устройства ввода.......................................38 Устройства вывода......................................42 Устройства, предназначенные для передачи данных........44 Для самостоятельной работы.............................45 Тема 2.3. Устройства памяти ........................................47 Для самостоятельной работы.............................52 Тема 2.4. Структура персонального компьютера .......................54 Тема 2.5. Роль программного обеспечения в организации работы компьютера ..............................................59 Алгоритм и программа.................................. 59 Классификация программного обеспечения.................63 '/!,')-I Со«ерЖ(]нис РАЗДЕЛ 3 СИСТЕМНАЯ СРЕДА WINDOWS .................................. 68 Тема 3.1. Знакомство с объектами: «файл», «приложение», «документ»..70 Что такое файл...........................................70 Характеристика файла как объекта.........................71 Действия над файлом......................................74 Представление о приложении и документе.................. 77 Практические занятия.................................... 78 Тема 3.2. Знакомства с объектом «лапка» и программой Проводник........82 Назначение папки.........................................82 Действия над папками.................................... 83 Назначение программы Проводник.......................... 85 Практические занятия ....................................85 Тема 3.3. Графический интерфейс и его объекты.........................89 Понятие графического интерфейса......................... 89 Роль и структура окон....................................90 Практическое занятие.....................................95 Тема 3.4. Знакомство с объектом «Рабочий стол»........................99 Практические занятия ...................................101 Тема 3.5. Запуск приложений и документов ........................... 105 Практическое занятие....................................107 РАЗДЕЛ 4 ПРИКЛА,ЦНАЯ СРЕДА ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА ................. 110 Тема 4.1. Знакомство с графическим редактором ...................... 112 Среда графического редактора............................112 Создание и редактирование рисунка.......................115 Для самостоятельной работы .............................120 Тема 4.2. Графические объекты..................................... 121 Понятие «графический объект»............................121 Пиксель.................................................122 Линия...................................................123 Прямоугольник...........................................125 Эллипс..................................................127 Кривая, Многоугольник, Скругленный Прямоугольник........129 Для самостоятельной работы .............................130 Тема 4.3. Алгоритм и технология работы с графическими объектами..... 132 Что такое алгоритм......................................132 От алгоритма к технологии...............................134 Среда исполнителя алгоритма.............................135 Г рафические примитивы..................................138 Для самостоятельной работы..............................142 Тема 4.4. Действия с графическими объектами......................... 144 Действия с объектом-рисунком............................144 Действия с фрагментом рисунка...........................147 Для самостоятельной работы..............................154 Содержоние 255 Тема 4.5. Циклические алгоритмы построения графических объектов.. 156 Для самостоятельной работы...........................160 РАЗДЕЛ 5 СРЕДА ПРОГРАММИРОВАНИЯ ................................ 162 Тема 5.1. Знакомство с исполнителем-Черепашкой в среде LOGO...... 164 Тема 5.2. Команды поворота Черепашки ..........................171 Для самостоятельной работы...........................172 Тема 5.3. Использование последовательности команд для создания графических объектов......................175 Для самостоятельной работы.......................... 177 Тема 5.4. Алгоритмы для Черепашки ................................181 Для самостоятельной работы.......................... 183 Тема 5.5. Последовательный алгоритм ..............................185 Для самостоятельной работы.......................... 187 Тема 5.6. Циклический алгоритм...................................188 Для самостоятельной работы.......................... 192 Тема 5.7. Алгоритм рисования графических объектов с повторяющимися элементами ...........................194 Для самостоятельной работы.......................... 196 Тема 5.8. Понятие программы и правила ее записи...................198 Для самостоятельной работы...........................200 Тема 5.9. Процедуры и модули .....................................204 Для самостоятельной работы...........................208 Тема 5.10. Процедура с одним параметром для работы с объектами.....211 Для самостоятельной работы...........................217 Тема 5.11. Процедуры с несколькими параметрами.....................220 Для самостоятельной работы...........................223 Тема 5.12. Переменная и ее значения................................226 Для самостоятельной работы.......................... 231 Тема 5.13. Процедура с параметром в виде математического выражения............................ 233 Для самостоятельной работы ..........................237 Тема 5.14. Датчики как инструменты измерения параметров среды.....240 Для самостоятельной работы...........................244 Тема 5.15. Программа-функция ......................................246 Для самостоятельной работы...........................248 Приложение Краткая тематическая справка по командам LOGO...........249 Список терминов.....................................................250