Руководство для пользователя среды scratch

Визуальный язык Scratch был придуман специально для того, чтобы научить детей программировать. На одноименной платформе ученики младших классов знакомятся с азами кодинга, создают первые игры и анимации. При этом юных разработчиков не пугают длинными столбцами кода: алгоритм формируется путем перемещения графических блоков.

Вот несколько интересных фактов о платформе Scratch:

• язык разработан медиалабораторией Массачусетского технологического института;
• в 2022 году Scratch исполнилось 15 лет;
• в среднем официальный сайт посещают более 38 миллионов пользователей в месяц;
• на площадке уже размещено 113 миллионов проектов;
• платформа переведена на 74 языка (в том числе на русский) и используется в 200 странах мира.

Знакомство со Скретч станет базой для дальнейшего погружения в область IT и обучения другим языкам – например, Python или C++.

Детская школа программирования «Пиксель» собрала наиболее полный гайд о языке Скретч и устройстве интерфейса этой визуальной среды.

Почему детям стоит изучать язык программирования Scratch

Кодить на Скретч ребенку 8-12 лет несложно: вместо текстового кода применяются яркие блоки с названиями команд, а интерфейс прост и интуитивно понятен. Процесс разработки напоминает сборку деталей Лего.

Для дошкольников от 5-6 лет и вовсе создана версия Scratch Junior, где блоки обозначены символами и картинками. Это максимально упрощенный вариант блочного программирования: дети смогут начать проектировать игры и мультфильмы на Скретч Джуниор еще до того, как научатся читать и писать.

Результат действий наблюдается в реальном времени: на экране видна сцена с персонажем, ребенок может в любой момент запустить программу и проверить, что получилось. Визуальность площадки вовлекает детей в процесс кодинга, располагает и мотивирует продолжать изучать программирование. Так ребята уже с раннего возраста начинают познавать мир IT.

Scratch-обучение для детей не только увлекательно, но и полезно:

• Учит размышлять логически и аналитически. Дети улавливают связи между действиями и итогом, учатся разбивать задачу на подзадачи.
• Дает почувствовать, что ошибки – это нормально. Запуская программу, ребята видят неточности и ищут варианты решения проблемы. Дети исправляют промахи и стараются в будущем не допускать их.
• Воспитывает целеустремленность. Ученик прокладывает маршрут выполнения цели и последовательно идет по намеченному плану.
• Помогает раскрываться и выражать себя с креативной стороны. Техническое творчество приучает замечать красоту, мыслить шире и выходить за рамки. Школьник высказывает идеи и делится ими с окружающими – это вдохновляет.
• Пробуждает интерес к учебе. Ребенок узнает мир и начинает интересоваться школьными предметами, которые раньше казались скучными: математика, английский, информатика.

Уже при обучении на Скретч дети исследуют базовые IT-термины: функции, циклы, условные конструкции, переменные и многое другое. Знания, приобретенные на занятиях по Скретч, пригодятся при освоении других языков кодинга.

Scratch: как начать делать игру с нуля новичку

Чтобы приступить к разработке в конструкторе Scratch, необязательно устанавливать программу. На онлайн-платформе ребята практикуются даже без регистрации – правда, в таком случае не выйдет сохранять игры и делиться с друзьями, получать отклики юзеров.

При большом желании можно скачать программу на компьютер. 

Созданные на Скретч проекты можно конвертировать в другие типы файлов при участии стороннего ПО и дополнительных инструментов, однако процесс может оказаться непростым. Например, можно перевести игру в формат APK и скачать программу на Android.

С чего начать программирование на Скретч

Зайдите на веб-страницу Scratch и нажмите «Начни создавать», запустив редактор проекта (также можно нажать на «Создавай» в верхнем меню).

В выпадающем списке выберите русский язык, затем перейдите в раздел «Учебник»: он покажет потенциал воплощения проектов и поможет привыкнуть к редактору. Пошаговые инструкции помогут разобраться в программе.

В разделе «Учебник» можно выбрать тип проекта и инструкцию, которой хотели бы следовать.

Для включения в проект новых спрайтов нажимаем на кнопку добавления персонажей. Выбираем подходящего героя из встроенной библиотеки спрайтов. Внешний вид персонажа изменяется во вкладке «Костюмы». Также в проект можно загрузить собственных спрайтов: героев, предметы, фоны.

Для программирования спрайта нажимаем на него и создаем алгоритм. Для этого отбираем необходимые блоки из меню слева и соединяем их между собой.

В проект можно добавить звуковые эффекты – для этого переходим во вкладку «Звуки». Есть возможность импортировать музыкальные дорожки с компьютера или записать свои звуки во встроенном редакторе.

В библиотеке спрайтов есть раздел «Музыка», где собраны музыкальные инструменты. Если добавить их в проект, они будут производить соответствующие звуки.

Категории блоков в Scratch

Разноцветные блоки с командами – замена текстового кода для детей. Элементы перетаскиваются с места на место, прикрепляются друг к другу с помощью специальных выемок: так формируется скрипт. Созданный алгоритм «оживляет» героя: учит двигаться, издавать звуки, менять цвета. Для каждого из спрайтов можно задать одну или несколько программ.

Блоки делятся на типы, различаясь по назначению функций, цвету и форме. Ниже рассмотрим подробнее разновидности блоков.

Блоки событий в Scratch

Событийные блоки – стартовые и располагаются в начале кода. Такие блоки закрашены желтым цветом, с круглым выступом наверху. Миссия деталей из этой категории – обозначить триггер запуска проекта.

Поводом запустить последовательность событий могут стать нажатие флажка или спрайта, смена фона, увеличение громкости.

Между собой желтые блоки не объединяются – только с элементами других типов.

Блоки движения в Scratch

Синие блоки помогают персонажу перемещаться по траектории, поворачиваться, плыть – словом, двигаться разнообразными способами.

В отличие от элементов желтого цвета, синие соединяются между собой – так выполняется заданный порядок действий.

С помощью синих блоков персонаж может прыгать: для этого указываются точки перемещения в системе координат.

Блоки внешнего вида в Scratch

Меняют облик героя блоки фиолетового цвета.

Как сделать в Scratch смену размера или цвета персонажа, спрятать или показать героя на сцене – все эти действия по отношению к спрайту совершаются с помощью фиолетовых деталей.

Фиолетовые блоки прикрепляются друг к другу.

Блоки управления в Scratch

Блоки оранжевого цвета задают процессы и отвечают за циклы и клоны. Совмещаются и используются пошагово. Внутрь такого блока можно добавить другие команды.

Блоки звуков в Scratch

С помощью сиреневых блоков ребенок управляет звуком в игре или анимации: добавляет, изменяет и останавливает его.

Сиреневые элементы крепятся между собой в нужной последовательности.

Блоки сенсоров в Scratch

Сенсорные блоки посодействуют в конструировании проекта, где внешние условия напрямую влияют на последующее развитие событий.

Не все эти детали соединяются между собой.

Создание блока

В Скретч пользователь может создать новый блок с заданными параметрами.

Расширения Скретч и дополнительные функции

В среде Scratch доступны различные расширения, которые добавляют в редактор новые функции. С их помощью можно записать музыку, добавить видео и т. д. Кнопка для расширений в редакторе находится в левом нижнем углу.

Добавление видео в проект

С помощью расширения «Видео распознавание» в Scratch можно записать себя на камеру и добавить ролик в игру. При вставке расширения включится веб-камера и в проекте появятся новые блоки.

Необходимо записать на видео свои действия: например, как вы гладите кота Скретча по макушке, играете на инструментах или надуваете шары. Программа будет выхватывать ваши движения на камеру: считать их количество и местонахождение на экране.

Добавление речи персонажей

Благодаря расширению «Текст в речь» герои игры или мультфильма заговорят: достаточно прописать реплику текстом в специальном блоке.

Добавление пера – рисование спрайтами

В проект можно добавить функцию рисования. Для этого необходимо выбрать спрайт (например, изображение карандаша или ручки) и составить для него программу. Установка размера пера, смена цвета при определенных условиях, удаление нарисованных линий – такие возможности предлагает расширение.

С помощью пера можно создать 3D-проект в Scratch: например, программу для проектирования трехмерных вращающихся фигур.

Также в Scratch есть расширения для наборов робототехники (Lego Mindstorms EV3, Lego WeDo 2.0).

Алгоритм освоения среды программирования Скретч для начинающих

Начать обучение рекомендуем с блоков движения и внешности героев, ведь спрайты – центральные компоненты игры. Затем стоит обратить внимание на ключевые термины кодинга: запомнить понятия условий и циклов, научиться создавать клонов и события. Небольшие проекты помогут адаптироваться к платформе, а после следует перейти к осуществлению полноценной игры: раннера, гонок или шутера.

Получить представление о Scratch будет полезно с бесплатными видеоуроками на YouTube. Устройство площадки, особенности интерфейса, механизм формирования проектов – этому научат видеоролики.

Усвоив основы Скретч-программирования и сконструировав игры по шаблонам, можно идти дальше и углублять познания: составлять собственные блоки и добавлять облачные переменные (для мультиплеера), чтобы играть не одному, а вместе с друзьями.

Уроки Скретч-программирования для детей

Представляем видеоуроки для создания занимательных проектов: попробуйте воссоздать мир «Звездных войн» и Minecraft, воплотить игровую классику – гонки или раннера, реализовать интерактивную открытку.

1. Охота за привидениями

Цель игрока – стрелять по призракам, получая за это баллы. 20 привидений за минуту – скорость нешуточная, но тем и увлекательнее. Юный программист подберет подходящий фон, выберет персонажей и напишет скрипт.

2. Гонки на двоих

В этот проект играют с приятелем, состязаясь, кто первый доберется до финиша. Для захватывающего соревнования нужно создать трассу и машины, сформировать скрипты. А заодно познакомиться с понятиями цикла и условного оператора if. 

3. «Звездные войны»

Игра для фанатов Star Wars: космолет открывает огонь по кораблям противника, зарабатывая очки. Требуется спроектировать и запрограммировать космические судна, задать поведение врага, настроить подсчет баллов.

4. Minecraft

Благодаря широкому функционалу в Скретч можно воссоздавать популярные игры: например, вселенную Майнкрафт. Попутно изучаются такие понятия, как клоны, переменные, условия. Суть проекта – за наименьшее количество шагов добраться до сундука. Ошибаться не рекомендуется, ведь за это отнимается жизнь.

5. Among Us

В игре Among Us члены экипажа должны вычислить самозванца среди своих и выполнить задания. В 1-й части урока создаются карта и участники экипажа.

Во 2-й части проект усложняется: добавляются звуковые эффекты и еще одна задача.

7. Раннер

Неутомимому бегуну необходимо пробежать как можно дольше, не наткнувшись на призрака. При столкновении у героя забирается жизнь. В конце таймер на экране продемонстрирует, какое время удалось удержаться в игре. Для конструирования нужно добавить фон и спрайты, задать управление персонажами, прописать алгоритм шагов и вычисление очков.

8. Интерактивная открытка

Благодаря этому уроку по Скретч вы узнаете, как сделать анимированную открытку. При нажатии на кнопку-триггер поздравительная карточка будет открываться. В видео мы показываем, как нарисовать саму открытку и собрать для нее код.

9. Brawl Stars

В эпичной игре противники стреляют друг в друга с оружием: космическая битва не на жизнь, а на смерть. Для создания клона «Бравл Старс» на Скретч необходимо сделать фон, кнопки, персонажей и орудия, счетчик времени.

10. Flappy Bird

Птичка летает между помехами, стараясь их не касаться. За каждое препятствие начисляются очки. Для реализации прописываются ход и условия, подсчет очков, анимация и передвижения спрайта.

Публикация проекта на сайте Scratch

После создания проекта можно опубликовать его на сайте Scratch (для этого необходимо зарегистрироваться). Так в него смогут сыграть другие пользователи Скретч. На онлайн-платформе собрано большое сообщество единомышленников со всего мира: начинающие программисты заходят в проекты друг друга, оценивают их и оставляют комментарии. 

На платформе соблюдаются принципы полной свободы: каждый пользователь может войти внутрь проекта и посмотреть его исходный код. А еще есть возможность сделать ремикс: скопировать проект и дополнить его своими идеями.

***
Визуальное программирование в Scratch может стать для школьников не только любимым хобби, но и фундаментом для будущей высокооплачиваемой профессии. Изучать Скретч можно как самостоятельно, так и вместе с опытными педагогами. Главное – регулярно практиковаться и исследовать различные инструменты Scratch, пробовать создавать собственные проекты: например, на основе любимых видеоигр. Старайтесь развивать и поддерживать в себе интерес к IT, и тогда у вас все получится.

Делимся подробным гайдом по Scratch-программированию: как устроен интерфейс визуальной среды и какие блоки в ней можно использовать.

Начать изучать программирование школьникам намного проще, чем может показаться. Одним из действенных инструментов является обучение с помощью платформ визуального программирования: например, среды Scratch, специально разработанной для детей.

Scratch откроет детям увлекательный мир программирования с помощью блоков, из которых можно составить код. Благодаря блочному программированию ребята смогут создать настоящую игру и затем сами поиграть в нее.

Создание различных проектов на языке Scratch помогает детям не только постепенно изучать сферу IT, но и развивать различные навыки и качества, такие как креативность, логическое мышление, усидчивость и любознательность.

На сайте Scratch вы сможете найти огромное количество различных игр, презентаций, мультфильмов от начинающих и профессиональных разработчиков.

Школа программирования для детей «Пиксель»‎ подготовила подробный гайд по Scratch, чтобы помочь ученикам начальных классов разработать свой первый проект.

Как начать программировать на Scratch?

Для начала перейдите на сайт Scratch и откройте редактор проекта, нажав на кнопку «Создать».

Выберите русский язык в программе в выпадающем списке, далее перейдите в раздел «Учебник».

Здесь можно выбрать разные виды проектов, которые создаются на платформе.

Прямо на рабочей сцене программы вы пошагово можете повторить выбранную анимацию.

А еще можно выбрать вкладку «Костюмы» и теперь уже в графическом редакторе изменить персонажа.

Посмотрите видеоурок, посвященный введению в Скретч и началу работы с программой. С его помощью вы сможете создать свою первую простейшую программу.

Чтобы добавить новых персонажей в проект, нажмите на кнопку добавления спрайтов и выберите из библиотеки подходящие.

Чтобы запрограммировать каждый спрайт, нажмите на него и создайте программу: выберите нужные блоки из левого меню и соедините их между собой.

Блоки кода — это команды для персонажа. Соединив их вместе, вы создаете программу для героя. Такой скрипт может заставить спрайта двигаться, менять цвета и издавать различные звуки. В проект можно добавлять много персонажей, а затем для каждого из них создавать одну или несколько программ.

Смотрите подробное видео про создание спрайтов и программирование первых игр на Скретч:

В Scratch есть много разных типов блоков и у каждого из них своя функция. Обратите внимание на форму блоков: в них есть специальные выемки сверху и снизу, предназначенные для соединения между собой.

Блоки событий в Scratch

Блоки из этой категории обозначаются желтым цветом и имеют особую форму с выступом наверху. Это стартовые блоки, которые должны располагаться в начале кода. Желтые блоки показывают, какая цепочка действий должна произойти после того, как проект будет запущен.

Триггером для старта могут стать разные события: нажатие флажка, изменение громкости или заднего фона, получение сообщения и другое.

Обратите внимание, что между собой такие блоки нельзя соединить.

Блоки движения в Scratch

Эти блоки синего цвета позволяют спрайту двигаться по заданной траектории и выполнять определенную последовательность действий.

Блоки синего цвета можно соединять между собой для выполнения заданного порядка действий.

А еще эти блоки могут заставить спрайта прыгать, для этого нужно выбрать блок с указанием точки перемещения в системе координат.

Блоки внешнего вида в Scratch

Блоки фиолетового цвета изменяют внешний вид спрайта.

Например, при заданных условиях ваш спрайт может увеличиться или уменьшится в размере, изменить цвет, спрятаться или показаться на карте.

Фиолетовые блоки также можно соединять между собой.

Блоки управления в Scratch

Оранжевые блоки помогут запрограммировать процессы в игре и настроить периодичность их выполнения. С помощью блоков управления дети знакомятся с циклами в программировании, разбираются в том, что такое бесконечный и ограниченный цикл.

Такие блоки также можно соединять и использовать пошагово.

Блоки звуков в Scratch

Розовые блоки позволяют управлять звуками, задействовать звуковое сопровождение в игре.

Фиолетовые блоки можно соединять между собой и расставлять их в определенной последовательности.

Блоки сенсоров Scratch

Команды из этой категории помогут создать проект, который реагирует на внешние условия и может воспроизводить несколько вариантов событий в зависимости от условий запуска.

Обратите внимание, что не все синие блоки можно соединять между собой.

Создание собственного блока

В Скретч также можно сделать новый блок по заданным параметрам.

Уроки программирования на Scratch для школьников

В наших плейлистах мы подробно пошагово разбираем процесс создания различных проектов на Скретч.

Попробуйте создать игры на Скретч самостоятельно. Мы подготовили отдельный плейлист видеоуроков, посвященных созданию онлайн-игр.

Учитесь, развивайтесь и изучайте программирование вместе с уроками школы «Пиксель»‎. Смотрите бесплатные туториалы на нашем YouTube-канале или приходите на курсы, чтобы открыть ребенку мир возможностей в IT.

 

Визуальная среда программирования Scratch 3. Теория и
практика программирования. Методическое пособие для школьников и студентов. /
сост.: Абухба А.М. – Сухум: АГУ, 2020. 

Пособие содержит теоретические сведения и практическую часть
по основам программирования в среде Scratch 3. Приведены примеры составления
линейных, разветвляющихся и циклических программ, а также примеры программ с
использованием одномерных массивов и подпрограмм. Предусмотрено выполнение
лабораторных работ по вариантам. 

Оглавление

         Введение ………………………………………………………………………………….
   4

1.          
Основы работы с
программой Scratch 3 ……………………………         6

1.1.       
Интерфейс
среды программирования Scratch 3……………….        6

1.2.       
Основные понятия в среде Scratch……………………………………        7

1.3.       
Содержимое блоков…………………………………………………………..        9

1.4.       
Переменные в Scratch………………………………………………………. 10  1.5. Типы данных в Scratch………………………………………………………
12

 1.6.
Запись выражении в Scratch…………………………………………….. 14  1.7. Ввод данных и вывод результата……………………………………..
16

2.          
Основы программирования
в среде Scratch 3………………….
        19        Лабораторная
работа №1.  Запись математических             выражений и программирование
линейного        вычислительного процесса……………………………………………… 19

                              Лабораторная работа №2. 
Программирование         разветвляющегося вычислительного процесса ………………           24

                    Лабораторная
работа №3.  Программирование                             

                               циклического
вычислительного процесса ………………………        32

  Лабораторная работа №4. Программирование   с
использованием списков (одномерных массивов)………… 41

   Лабораторная работа №5. Программирование   с
использованием подпрограмм………………………………………. 54

3.          
Последовательные
и параллельные процессы……………..         69

3.1.       
Последовательное выполнение скриптов………………………..        69

3.2.       
Параллельное выполнение скриптов путем передачи  сообщений…………………………………………………………………………
71

3.3.       
Параллельное выполнение скриптов путем создания  клона
спрайта…………………………………………………………………… 75

3.4.       
Параллельно — последовательное выполнение скриптов…        78

        Приложение. 
Понятие алгоритма. Блок-схема…………… 81      Список
рекомендуемой литературы…………………………………   84

Введение  

Scratch – новая
учебная среда для обучения школьников и студентов младших курсов
программированию.  Scratch, с точки зрения теории, — объектно-ориентированный
язык с возможностью создавать многопоточные программы. С практической точки
зрения это простой в изучении, красивый, мощный инструмент, который не требует
двухмесячного изучения, прежде чем появится возможность написать программу для
решения квадратного уравнения. Изучается в более чем 150 странах мира. На
сегодняшний день её интерфейс переведен на многие языки в т. ч. на Абхазский
(перевод Абухба А.М.). Данный факт является отличительной чертой и огромным
достоинством перед другими языками программирования т.к. позволяет заниматься
алгоритмизацией и программированием на родном языке, что способствует сохранению
и развитию национальных языков.  При смене языка интерфейса происходит
автоматический перевод программы(скрипта) на устанавливаемый язык.  

Scratch был создан в 2006 г., а версия Scratch 1.4 вышел в
2009 г., и был разработан на базе языка Squeak. Версия 2.0 была выпущена в мае
2013 года и реализован на Flash и ActionScript.  Scratch 3.0 выпущена 2 января 2019 и является улучшенной
версией Scratch 2.0 и сделана на HTML5, используя движок WebGL, что даёт ему возможность работать на мобильных устройствах и планшетах.

Одной из важнейших особенностей Scratch как языка
программирования является его событийно-ориентированный характер. Это означает,
что все объекты взаимодействуют при помощи обмена сообщениями. Такая схема
обмена информацией делает Scratch близким к современным объектно-ориентированным
языкам и позволяет впоследствии более просто организовать переход к изучению
Java, Delphi, C# и др.

Scratch – это не только среда программирования, но и социальная
сеть (http://scratch.mit.edu),
которая объединяет пользователей из разных стран. Здесь можно опубликовать свои
проекты и посмотреть чужие, скачать их, изменить.  

Изучение среды программирования Scratch, может серьезно
помочь освоить азы алгоритмизации и программирования, создавать и исследовать
компьютерные модели, а полученные знания пригодятся для дальнейшего и более
серьезного изучения программирования.  

Одной из главных особенностью языка Scratch, является
развитие собственных задумок с первой идеи до конечного программного продукта.
Для этого в Scratch имеются все необходимые средства:

–                   
стандартные для языков процедурного типа: следование, ветвление,
циклы, переменные, типы данных (целые и вещественные числа, строки, логические,
списки — динамические массивы), псевдослучайные числа;

–                   
объектно-ориентированные: объекты (их поля и методы), передача
сообщений и обработка событий;

–                   
интерактивные: обработка взаимодействия объектов между собой, с
пользователем, а также событий вне компьютера (при помощи подключаемого
сенсорного блока);

–                   
параллельное выполнение (многопоточность): запуск методов
объектов в параллельных потоках с возможностью координации и синхронизации; – создание
простого и эффективного интерфейса пользователя.

Целью данного пособия является изучение основных методов, касающихся
основам программирования, работы в визуальной среде программирования Scratch
3. 

Пособие содержит теоретические сведения и практическую часть
по основам программирования в среде Scratch 3. Приведены примеры составления
линейных, разветвляющихся и циклических программ, а также примеры программ с
использованием одномерных массивов и подпрограмм. Для большинства рассмотренных
примеров, составлены блок – схемы алгоритмов решения. Предусмотрено выполнение
лабораторных работ по вариантам.  

Выполнение лабораторных работ включает: предварительную подготовку
– изучение теоретической части, выполнение упражнений и составление отчета о
результатах работы.

Ссылка для скачивания архива всех программ, рассмотренных в
упражнениях данного пособия:  

https://disk.yandex.ru/d/YkpQ4vZ—Us9DBw  

Ссылка для скачивания данного пособия: https://disk.yandex.ru/i/9Ssx2cw7LM42ww  

1.
Основы работы с программой Scratch 3 

1.1.
Интерфейс среды программирования Scratch 3

Интерфейс
(англ. Interface) – совокупность возможностей, способов и методов
одновременного взаимодействия двух систем (любых, а не обязательно являющиеся
вычислительными или информационными), устройств или программ для обмена
информацией между ними, определённая их характеристиками, характеристиками
соединения, сигналов обмена и т. п. В случае, если одна из взаимодействующих
систем – человек, чаще говорят лишь о второй системе, то есть об интерфейсе той
системы, с которой человек взаимодействует в режиме одновременности. (Материал
из Википедии).

Независимо от системы и языка программирования в процесс
создания приложения входит дизайн и реализация интерфейса пользователя. Интерфейс
пользователя содержит средства, с помощью которых пользователь может общаться с
программой: задавать требуемые команды и видеть результаты их выполнения,
изменять исходные данные и т.п.  

Нижеприведенные скриншоты и пояснения к ним дают
представление об интерфейсе среды программирования Scratch 3.

 

Рис. 1.  Главное окно программы

Рис. 2.  Перечень расширений среды Scratch 3

1.2.
Основные понятия в среде Scratch

Основными понятиями в среде Scratch являются: спрайты,
скрипты и сцена.

Скрипт – это программа на языке Scratch, которая
составляется (собирается) из готовых блоков. Эти блоки играют роль операторов
(команд) языка.

Спрайт – это исполнитель скрипта. В качестве спрайта может
быть любой графический объект: человек, поезд, бабочка и т.д. Можно изменять
внешний вид спрайтов, меняя их костюмы. Костюмом может быть любая картинка,
которую можно нарисовать самому, используя графический редактор, импортировать
ее из файла или WEB – сайта.  Проект (код программы), подготовленный в среде Scratch
может состоять из нескольких спрайтов и скриптов. Причем каждый спрайт может
содержать в себе несколько скриптов. Каждый скрипт однозначно определяет
соответствующий ему спрайт.

Сцена – это место, где осуществляется выполнение
созданных проектов: обучающие программы, игры, истории, анимации и т.п. На
сцене спрайты выполняют те скрипты, которые составлены для них. Сцена всегда
одна, меняются только ее фоны. Аналогично спрайтам, сцена может изменять свой
внешний вид меняя свой фон. Фоном может быть любая картинка, которую можно
нарисовать самому, используя графический редактор, импортировать ее из файла
или WEB – сайта. Причем сцена также может содержать в себе несколько скриптов и
фонов.

 

Рис. 3. Координатная сетка экрана (сцены)

При нажатии на вкладку «Костюмы» откроется окно встроенного
Графического редактора среды Scratch. Здесь мы можем нарисовать новые спрайты и
их костюмы, новые сцены и их фоны, а также редактировать уже имеющиеся.  

 

Рис. 4.  Окно встроенного графического редактора

 

Рис. 5. Окно отображения звуков (музыки)

Здесь мы можем записать новый звук (при наличии микрофона)
или импортировать уже имеющуюся музыку или звук.

1.3. Содержимое
блоков

Блоки в Scratch подразделяются на три вида: блоки стека, блоки
заголовков и блоки ссылок.

Блоки стека (Stack
Blocks). Такие блоки имеют выемку сверху и выступ снизу, с помощью
которых блоки объединяются в стек, например,

. Многие блоки стека имеют поле для ввода значения

(например, 10 в блоке идти ) или в это поле можно
поместить ссылку на переменную или выражение (x0 и выражение y0+10 в блоке

перейти в ). Некоторые блоки имеют раскрывающиеся меню, в
которых можно выбрать требуемое значение, как например  в

блоках:                                                               .
В некоторые блоки стека, имеющие

, можно помещать другие блоки. Блоки стека образуют основную
часть используемых блоков. С их помощью можно задавать необходимые действия со
спрайтами и управлять порядком выполнения действий: описывать разветвления
(выбор), повторения (циклы) и т.п.  

Блоки заголовков (Hats). Такие блоки имеют выпуклый верхний край и

выступ для объединения снизу, как например . Блоки
заголовков помещаются на стеки, и они реагируют на соответствующие события:
нажатие на заданную клавишу (например, пробел), щелчок по спрайту или по сцене,
поступление сообщения от другого скрипта и т.п. При наступлении
соответствующего события запускаются блоки (стек) расположенного ниже скрипта.

Блоки ссылок (Reporters).
Эти блоки, как например, , предназначаются для заполнения внутренних
полей других блоков.

Блоки ссылок с
круглыми концами, как например,  и , дают возможность
ссылаться на числа и тексты (стринги), используя в том числе переменные и
выражения. Они помещаются в поля с круглыми концами, как например,  . Блоки ссылок
с острыми концами, как например, , ссылаются на логические значения

(истина или ложь), их
можно помещать в поля с острыми и круглыми концами, как например, . Перед
некоторыми блоками ссылок, такими как , имеется флажок. Если по нему щелкнуть,
то на сцене появится так называемый монитор, в котором отображается значение
данного блока ссылок.

Все блоки распределены по 9 основным группам и 11 – ти
дополнительным группам, которые доступны после нажатия на    — Добавить
расширение.

Содержимое всех групп команд, среды Scratch 3, и пояснения к
ним приведены в книге: Scratch 3. Справочник команд (Куринный Сергей Леонидович), https://www.rulit.me/tag/software/scratch—3—spravochnikkomand—download—free—548674.html.

1.4.
Переменные в Scratch

Переменная – это ячейка памяти, в которую программа может
записывать некоторые значения. Значением переменной может быть число, текст или
логическое значение (истина — true, ложь — false). В каждый момент времени
переменная может иметь только одно значение. Запись в ячейку значения
переменной называется присваиванием. При присваивании переменной нового
значения ее предыдущее значение теряется!

 В Scratch переменные можно создавать и использовать с
помощью блоков в группе переменные. При создании переменной задается имя, которое
используется в командах для ссылки на ее текущее значение. Кроме того, при
создании задается, является ли переменная доступной всем спрайтам (глобальная
переменная) или только одному конкретному спрайту (локальная переменная). 

Последовательность действий создания глобальной переменной х:

 в меню команд Переменные появится отображение

Аналогичным образом можно создавать и локальную переменную,
для этого надо пометить «Только для этого спрайта». Можно, также удалять,
ненужные в данный момент переменные командой  .

Для присваивания и
изменений значений переменных используются блоки: .  Значение переменной можно
отобразить на сцене с помощью монитора (если поставить галочку перед переменной
   ). Значение можно изменять и вручную с помощью   слайдера (рычажка).

1.5.
Типы данных в Scratch

Тип данных – фундаментальное понятие теории программирования.
Тип данных определяет множество значений, набор операций, которые можно применять
к таким значениям и, возможно, способ реализации хранения значений и выполнения
операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определённым
типам.

В Scratch можно использовать три типа данных: числовые, строковые
и логические.

1. Числовой
тип данных

Числовые данные состоят из цифр, могут включать знак минус (-)
и точку для отделения целой и дробной частей в числах. Это положительные и
отрицательные, целые и дробные числа.  

Числа добавляют в овальные поля блоков, например:  и т.п.

С числовыми данными можно выполнять:

1)   арифметические            операции
   и         математические             функции: 

;

2)   округлять до
ближайшего целого числа ;

3)   получать
остаток от деления целых чисел ;

4)   получать    случайное
число            в          любом          диапазоне значений .

2. Строковой
тип данных

Строковые данные – это цепочки любых символов, любой длины,
которые можно написать, используя клавиатуру: буквы, знаки препинания, цифры. Строковые
данные добавляют в овальные  поля блоков, такие как:  и т.п.

Со строками тоже можно производить операции, как и с числами,
однако таких операций значительно меньше — всего три: 

1)   объединение
любых слов (символов):

2)   подсчет количества
символов в строке:

3)   показ символа
из строки по указанному месту:         .

3. Логический
тип данных  

Существует огромное количество чисел и букв, а логические
данные могут принимать только два значения: истина (Да, 1 или+) — ложь (Нет, 0 или
–). 

В реальной жизни свойства многих объектов и явлений можно
определить двумя значениями, например: день — ночь, белое — черное. Также и в
компьютерных программах часто для выполнения определенных действий достаточно
знать, является истиной или ложью наличие чего-либо, не вдаваясь в другие
признаки. Например, нам неважно кто именно и какой рукой нажал на клавишу
пробел, достаточно знать, что нажатие действительно было, если нажатие было, то
– истина, иначе – ложь.

Логические операции имеют вид:  

Для логических операций в категории Операторы есть 7 блоков.
С их помощью можно определить истинно или ложно, что: 

1)   левое значение меньше правого    :

2)   оба параметра
равны

3)   левое значение
больше правого    ;

4)   верно
одновременно и левое и правое значения – логическое умножение (конъюнкция) ;

5)   верно или то,
или это, или оба сразу — логическое сложение

(дизъюнкция)  ;

6) неверно,
что данный параметр действителен (отрицание) ; 7)
 Что строка содержит подстроку .

Для логических операций в категории Сенсоры есть 4 блока. С
их помощью можно определить истинно или ложно, что: 

1)    – результатом
является ИСТИНА, если этот спрайт касается другого спрайта, краев экрана или
указателя мыши;

2)    – результатом
является ИСТИНА, если спрайт касается определенного цвета;

3)    – результатом
является ИСТИНА, если указанные цвета касаются друг друга;

4)    – результатом
является ИСТИНА, если нажата клавиша пробел или другая клавиша из выпадающего
меню.

Логические           операторы             и         логические
           данные        используются             для программирования         циклов
        и         ветвлений внутри         С-блоков             (группа
«Контроль»). 

1.6.
Запись выражении в Scratch

Для составления математических выражений используют: числа,
действия над ними, различные математические функции и переменные.

Примеры записи математических выражений:

Выражение	Запись на Scratch
12+5
100−35
125 2
55:2
x+7
(a b+ )2
sinx
a + b   2 − 3c
−k
2 −        3− x x
− +b   D 2a

Логические выражения могут принимать только два значения – истина
либо ложь. Например, логическое выражение x5принимает
значение истина, если x = 6
и – ложь, если x = 4. Для
составления логических выражении используют знаки сравнения  и
логические операции (функции) (И, ИЛИ, НЕ).

Знаки сравнения и примеры их использования:

Знаки сравнения	Запись на Scratch	выражение	Запись на Scratch
=		x5
		D = 0
>		z 4
		m  n
<		b2 −4ac0
		x7 и z<5

Логические операции и их значения:

Логическая операция	Значение
	Конъюнкция (логическое умножение). Операция И.
	Дизъюнкция             (логическое             сложение). Операция ИЛИ.
	Отрицание (инверсия).  Операция НЕ.

Таблицы истинности для логических операции:

Где А, В – логические выражения (или операнды), + – истина, – — ложь.

Примеры:  

1.                
, принимает значение истина если x
=
8
и z=
4,
– ложь, если x = 6 , независимо
от значения z. 

2.                
, принимает значение истина если z
4или
z=
4,
ложь при z
4.

3.                
, принимает значение ложь если x=5,
в противном случае – истина.

1.7.
Ввод данных и вывод результата

При решении задач часто необходимо задать программе исходные
данные и отобразить результаты. В первом случае говорят о вводе (считывании)
данных, во втором – о выводе данных (печати, отображении).

1. Ввод
данных

В Scratch для ввода данных можно использовать мониторы данных
с рычажком (только для чисел) –  и блок   (из группы
«Сенсоры»), который дает возможность вводить числа и тексты в режиме диалога.

При использовании монитора, значение переменной меняют путем
перемещения слайдера (влево или вправо): .

Примечание: Для
появления слайдера, необходимо дважды щелкнут по изображению переменной, на
сцене.  

Использование команды  позволяет, в диалоговом
режиме, вводить числа и тексты. При выполнении данной команды выполнение
скрипта (программа) приостанавливается, выноска с вопросом выводится рядом с
соответствующим спрайтом (исполнитель) и снизу на сцене появляется поле для
ввода данных, в которое можно с клавиатуры набрать требуемое значение (текст
или число).  

 

После нажатия на клавишу Enter или на флажок () справа от
поля ввода,   введенное пользователем значение будет присвоено блоку    и
работа скрипта продолжится. Значение блока  можно рассматривать как
глобальную переменную специального вида, которая доступна всем спрайтам. Это
встроенная переменная (ее не нужно создавать) и находится она в группе «Сенсоры».

При выполнении
следующего блока   новое введенное значение заменяет предыдущее значение блока 
, т.к. в нем может хранится только одно данное. Если введенное значение
необходимо в дальнейшем использовать, то его необходимо присвоить переменной,
которой необходимо предварительно создать.  

Например, введем в поле для ввода данных число 8 и с помощью
ниже приведенного скриншота проследим за его передвижением:

 

Введенное нами
число 8 после нажатия на клавишу  Enter или кнопку  будет присвоено (передано)
специальной  глобальной переменной .

Если, после этого мы введем значение другой переменной,
например, y,  то
введенное значение 8 мы потеряем. Чтобы этого не случилось, необходимо это
значение присвоить некоторой переменной, с помощью команды присваивания .
Например, если для решения некоторой задачи, нам необходимы значения трех
переменных a, b и с, то в программе это необходимо записать так:

  

2. Вывод
результатов

Результаты переменных и/или списков можно выводить с помощью
мониторов или команд  (группа «Внешность).

При использовании монитора, значение переменной меняют путем
перемещения слайдера (влево или вправо). После того, как мы поменяем значение
переменной, чтобы получить новое значение результата необходимо нажать на
кнопку (флажок).

                                                                                                                            

Разница в командах вывода                                      и

использовании первой команды, результат будет виден на сцене
указанное в этой команде количество секунд, а затем исчезнет, а при
использовании второй команды результат со сцены не исчезает. Пример
использования команды :

 

2.
Основы программирования в среде Scratch 3

Программа
– это последовательность команд (операторов), которая определяет, какие
действия должен выполнять компьютер с данными и объектами и обеспечивает работу
интерфейса. В каждом языке имеется ограниченный набор команд, для представления
которых заданы определенные правила. В Scratch, команды (операторы)
представляют собой графические блоки, разделенные на группы: Движение,
Управление и т.д. Блок однозначно определяет синтаксис и возникновение
синтаксических ошибок практически невозможно. В Scratch программные единицы
называются скриптами. Каждый скрипт связан с одним спрайтом (исполнитель
алгоритма) и определяет его действия. У одного спрайта может быть несколько
скриптов. Скрипт может запустить (обратиться, вызвать) другие скрипты,
принадлежащие тому же или другим спрайтам. 

Лабораторная работа №1.  Запись математических выражений и
программирование линейного вычислительного процесса  

Необходимо отметить, в Scratch отсутствуют скобки. Роль
скобок, как бы играют сами операторы из группы «Операторы». Примеры, порядка
составления математических выражении:

1.

2.

3.  

Для выполнения заданий данной лабораторной работы,
необходимо, предварительно создать переменные, входящие в выражения (см. п.
1.4).

Упражнение 1

Составить математические выражения на языке Scratch:

                5            1                   b²

а)     − ;    
б) −lna
.
2
+
2b    a
+1    a
−1

Запись на Scratch 3:

а)

б) .

Упражнение 2 Составить логические выражения на
языке Scratch:

а) 2  + x
a 3,2;  б) 0 x
 Запись на Scratch 3:

а)

б)  

Линейным называется вычислительный процесс (алгоритм), в
котором операторы            (команды)             выполняются      последовательно.
         Понятие алгоритма и правила записи алгоритма в виде блок-схемы даны в
Приложении. 

 Упражнение 3

Составить блок – схему и программу для вычисления значения
функций: 

               ²                                                                                   3y

f :=
− +x                                 2y       z
, где,  z:=    _x
y− и с ее помощью
вычислить значение этой 2+e

функции при x = 4;
y
=
2
(Lin1). 

 

Упражнение 4

Дана длина ребра куба а. Найти объем куба и площадь
его полной поверхности. Составить блок – схему и программу. Проверить работу
программы при, а =2,5 (Lin2).

 

Пояснение к программе: Здесь, a – длина ребра куба, V – объем куба, S – площадь полной
поверхности.

Индивидуальные
задания

1.     Составить выражения на языке Scratch (Табл. 1)

2.     Составить блок – схему и программу для вычисления
значения функций   f x y z( , , ) , где,  z = w
x y(
, ). Значения x и  y заданы
в Табл. 2 

 Таблица 1

	№	Выражение	№	Выражение
	1	1)     2) e−2x (sin z + 2 )y 3)2  x  5         4)       x + y	9	2ab 1) 2 2a          2) cos x +sin y − 2z b + x sin y 3) x  a +b     4) y x e+
	2	a c− 2                              x + sin y 1) 2)    2) x e y+ z sin(x a− 2xy 3) 1 x  4       4)      x+ cos y	10	2ab        b 1) 2 +2a a− 2   2) ln y+ −(z     x) b 3) x+55a       4)        3x + 2y
	3	y z 1)             2 +3      2) + / (y x− ) x a− 3) 0 x  7       4) y+ cos x	11	7b     (a −2)2                        z2 1)   +    2)       3 a        a +1    y + x x cos y 3) 0  2x  5           4)        y x+      e
4	a 1) p+ 2  2) y2 + x z+ a 20x 3) 0,1 x     0,4  4) 2             y2 x +	12	1)      2) cosz+ +x      y 12 3) 4− x  0              4) y x e+
5	5 1) x− +5          2) ln( x − y + z) x 3) x −110        4)	13	1) 2) +5   2) x+ z − 4y cos(x a− 3) a  x +b  b       4) e +y2
6	a c−                      cosz 1)    2) y+                               2 y x+ 3) 6  t    12       4) x sin y	14	2b         5b              ez−1 1)                  −      2)   6(b+ 4)          a             2y + x 3) 2  6x     5,1       4) cos2 y +sin x2
7	b− 2a + b2                                    z3 1)                       2)           3 4(b+ a)                    x + y 15 3) z +2  7       4) y x e+	15	7 1) a c− +       2)                       y ex −cosz 4b x+ 6y 3) 0 −1   x 8      4)                              sin x+ ln y
8	2          5b               z2 1) 4a a− +1    2) y + x3 +sin y b+ 3x 3) 9  s 11           4)   cos y+ 3	16	1)8a2 − a −c     2)          4yex                                 b+1             8z+ln x y x 3) x −a 5            4)                     x +10

Лабораторная работа №2.  Программирование разветвляющегося

вычислительного процесса  

Разветвления в программе возникают при необходимости выбора
одного из нескольких возможных путей в решении задачи.  

Блоки ветвления применяются, когда выполнение шагов алгоритма
зависит от выполнения заданного условия. Условный блок разрешает их исполнять,
если заданное логическое выражение (условие) принимает значение истина. В Scratch
есть команды (блоки) для полного и неполного ветвления:

	Условие, при выполнении которого должны выполняться команды, заключенные внутри конструкции если – то иначе.  Если не выполняется, то нужно перейти к действиям внутри блока иначе.
	Условие, при выполнении которого должны выполняться команды, заключенные внутри конструкции если — то. Если не выполняется, то никаких действий.

Приведенные внизу рисунки, показывают взаимосвязь команд ветвления
с блок – схемами:

а) Полная
форма:  

 

Где, B
– логическое выражение (условие), S1
и S2 – операторы
языка программирования,  – истина,  –ложь. 

б) Сокращенная
форма:  

 

Где, B
– логическое выражение (условие), S–
оператор(ы) языка программирования Scratch,  – истина,  –ложь.  

Условные блоки можно вкладывать друг в друга, собирая
ветвления любой сложности. Примеры вложенных условных блоков:

        

Понятие взаимно – дополняемых условии:

1.     Два
условия называются взаимно – дополняемыми, если ложность одного из них влечет
за собой истинность другого.  

2.     Три
условия называются взаимно – дополняемыми, если ложность любых, двух из них,
влечет за собой истинность третьего.

Примеры: x5
^и
x<5 , x = 0
и x  0 – взаимно – дополняемые
условия; x

5
и <4x           , x = 0
и x  0– не взаимно – дополняемые
условия; x

5,
<3 x  и  3 x          5,
x

0,
<0 x   и  x = 0 – взаимно
– дополняемые условия; x 5,
<3 x      и  3 x 4
, x

0,
<0 x          и  x  0
– не взаимно – дополняемые условия.

Примечание:  

1.    
В случае двух взаимно – дополняемых
условии, проверяется только одно (любое), а в случае трех взаимно – дополняемых
условии, проверяются только любые два из них.

2.    
В случае двух не взаимно – дополняемых
условии, проверяются оба, а в случае трех не взаимно – дополняемых условии,
проверяются все три.

Упражнение 1

Найти  y= −4
x,    если x  2
. Составить блок – схему и программу решения (Vetv1).

 

Пояснение к программе: Здесь, если x_2то,
значение y
не нужно находить. Для таких случаев предусмотрен вывод текстового
сообщения: “Нет реш.” Если, после запуска программы, вместо x
введем 1, то на
сцене рядом со спрайтом увидим:

, если введем 5, то увидим:  

Примечание: Текстовое сообщение
необходимо заключать в кавычки типа “ ”.

Упражнение 2

Составить блок – схему и программу для вычисления значения
функций:   

^1−x
x,

4

y =_                     (Vetv2).

_3+
x
x,

4

форме. Т.к. условия x>4 х≤4 взаимно – дополняемы,
то проверке подлежит одно из них.  В нашем случае проверено условие x>4, если оно ложно, то
второе условие – х≤4
автоматически окажется истинным.   

Упражнение 3

Составить блок – схему и программу для вычисления значения
функций:   

y = 4х
−5,еслиx

6
(Vetv3).

_4 −5x,если
х 
3

 

Пояснение к программе: Здесь, использованы вложенные
команды ветвления в полной форме. Т.к. условия x>6 и х<3
не взаимно – дополняемы, то проверке подлежат оба эти условия. Для случая, если
они ложны, предусмотрен вывод текстового сообщения “Нет реш.”

Упражнение 4

Составить блок – схему и программу для вычисления значения
функций:   

x²
−1,если
0 
x
1
y = ^_1/
,x если x 1               (Vetv4).

^3x
+1,если
x 
0

 

Пояснение к программе: Здесь, использованы вложенные
команды ветвления в полной форме. Т.к. данные условия взаимно – дополняемы, то
проверке подлежат, любые два из них. В нашем случае проверены второе и третье
условия. Если, они оба ложны, то первое условие окажется истинным.

Упражнение 5

Составить блок – схему и программу решения линейного
уравнения ax
b=
(Vetv5). 

Рассмотрим всевозможные случаи:

1)   
если ab|a;

2)   
если a, то b|a;

3)   
если a=0,
то – любое;

4)   
если a то нет решения.

Видно, что если a, то решение не
зависит от b, тогда =b|a,
а если a=0, то решение зависит от b, если b =0, то – любое, иначе нет решения.  

Блок-схема:	Программа на Scratch 3:

Пояснение к программе: Здесь, использованы вложенные
команды ветвления в полной форме. Т.к. данные условия a≠0 и a=0, b=0
и b≠0 взаимно – дополняемы,
то проверке подлежат, по одному из них. В нашем случае проверены условия a≠0b=0. 

Индивидуальные
задания

1.     Составить блок – схему и программу вычисления значения
функции:

 f1(
)x , если x  0 Y =^_
f 2( )x , если 0 
x    1. 

^ f
3(
)x , если x 1

Функции f1(
)x , f 2( )x , f 3( )x заданы в Табл. 1. 

2.     Составить программу вычисления значения функции. Функции заданы
в Табл. 2.

Таблица 1

Таблица 2

	№	Функция	№	Функция
	1	x2 +ex+3, если − 4  x −2 2cos                   2 x, если −1 x 3 y=                                                  lg(x+5), если 4  x 6 2x, в остальных случаях 	2	1,8x2 −1, если −8  x −2            2x           4, если −1 x 2 e − y=                                                  ln(x−6), если x  6 x2 +1, в остальных случаях
	3	1,5cos2x +1, если x −5 ln | x − 2 |, если 0  x 2 y =e− +x 1 +5, если 4  x 6  x +1, в остальных случаях	4	x+ 22, если x −10  y=3cos   | x |, если -5  x 1  x−1, если 1 x 10 99, в остальных случаях 
5	x x+5, если 0< x 4 xsin2 x, если 5  x 12 y=                                             lg5 , x если 12  x 22 x−1, в остальных случаях 	6	ex2 −1, если -1  x  0  y =tg x( −1), если 1< x  4               x2 + 2, если 4  x  14 3x, в остальных случаях 
7	cos(3x−1), если −2  x 1 ln(x+5), если 1 x 4  y= x x−1, еслиx 10 1,5x−7, в остальных случаях 	8	x − 44, если x −4  2 x −1), если -3  x 1 cos ( y =                                             ln(x + 2), если x 1 3x, в остальных случаях
9	x2 + ln(x+1), если 1 x 4  x−4, если 4  x 5 e y=sin 3 , 2 x если 5  x 10             1,1x−1, в остальных случаях 	10	lg x2, если −2  x  0  y =tg x +1, если 0  x  4          x2 +1, если x  7 x2 −1, в остальных случаях 
11	1+sin2 x, если x −3  x−1, если 0  x 4 e y= x x−1, если 4  x 6 0,1 , x в остальных случаях 	12	cos(2x+1), если −4  x 2 lg |8−x |, если 9  x 12  y= x2 +1, еслиx 12                       0,1 , x в остальных случаях 
13	x x2 + 5, если x −7  y=e1−x, если -5  x 4               cos3 , x если 4  x 6 x− 4, в остальных случаях 	14	tg x( +1), если − 2  x 0           ln(x2 +1), если 0  x  5 y =                                               3x − 2, если x 10 2,25 , x в остальных случаях
15	sin (2 x−1), если -4  x 2  x−4, если 2  x 6 e y=  x− +1 x, если 6  x 7 1,11 , x в остальных случаях 	16	ln | x |, если x −2  tg x +1, если 0  x     2 y =x x2 +1, если 5  x           10         x2 + 3, в остальных случаях 

Лабораторная работа №3.  Программирование циклического

вычислительного процесса  

Циклическим называется вычислительный процесс, содержащий
многократные вычисления по одним и тем же математическим зависимостям, но для
различных значений, входящих в него переменных. Количество повторений может
задаваться заранее или зависеть от выполнения определенного условия. 

Тело цикла – команда или группа команд, выполнение которых
повторяется в зависимости от значения некоторого заданного условия.

Для описания циклических процессов в Scratch, как и в других
языках программирования, имеется несколько блоков (операторов):

1		Блок команд, заключенных внутрь конструкции будет выполняться постоянно (бесконечный цикл).
2		Повторение. Параметр указывает, сколько раз нужно повторить блоки команд, заключенные внутри блока. Аналог цикла с параметром.
3		Цикл с предусловием. Выполняется до тех пор, пока условие не верно.

Приведенные внизу рисунки, показывают взаимосвязь циклических
блоков (команд) с блок – схемами:

а) Бесконечный цикл:

Здесь, тело цикла S
будет выполнятся без остановки. Остановить выполнение такого цикла возможно
нажатием кнопки  или с помощью команды .

б) Цикл с предусловием:

Где, B
– логическое выражение (условие) S – команда (ы) языка Scratch (тело цикла),  – истина,  –ложь.

Здесь, тело цикла S
будет выполнятся до тех пор, пока B
ложно ().  

в) Цикл с параметром:

      или   

Где, i – параметр цикла (счетчик),
S – команда (ы) языка
Scratch.  Здесь,
выполнение тела цикла S будет
повторятся i (N) –
раз.

Упражнение 1

Составить
блок – схему и программу нахождения суммы S =
+1     2+3+…+
N
. 

а) используя цикл с предусловием; б) используя цикл с
параметром.

a) цикл с предусловием (Cikl1_1):

б) цикл с параметром (Cikl1_2):

Блок-схема:	Программа на Scratch 3:

Пояснение к программам: Здесь S – искомая сумма, i – переменная, которая
принимает значения от 1
до N, N – количество повторений
тела цикла. Обязательным является увеличение переменной i на 1 в теле цикла (команда ),
иначе S останется
равным 1.

Примечание: Обычно,
при нахождении суммы (S), его значение вначале
считают равным 0. Добавление числа 0 не изменяет значение суммы, однако упрощает организацию
цикла. При нахождении произведения (P) его значение вначале считают
равным 1. Умножение числа на 1 не
изменяет значение произведения, однако упрощает организацию цикла.

Упражнение 2

Составить блок – схему и программу вычисления факториала
P
=
N!=1
2 3 …
  N  
с использованием цикла с параметром (Cikl2)

Блок-схема:	Программа на Scratch 3:

Пояснение к программе: Здесь Р – искомое произведение, i – переменная, которая
принимает значения от 1
до N, N – количество повторений
тела цикла. Обязательным является увеличение параметра цикла i на 1 в теле цикла (команда ),
иначе Р останется
равным 1.

Упражнение 3

Составить блок – схему и программу вычисления: S
=
2−4+6−…+2n
с использованием цикла с предусловием (Cikl3).

Блок-схема:	Программа на Scratch 3:

Пояснение к программе: Здесь S – искомая сумма, i – переменная, значения
которого меняется от 2
до 2n c шагом
равным 2, n – количество слагаемых, k – вспомогательная
переменная, предназначенная для организации чередования знаков слагаемых
(команда ).  

Упражнение 4

Даны натуральные числа m
и n. Найти их
наибольший общий делитель (НОД) используя алгоритм Евклида (Cikl4). 

Пошагово-словесное    описание    алгоритма Евклида      нахождения
наибольшего общего делителя двух натуральных чисел (m и n)
выглядит следующим образом:

1.   Если m = n, результатом считать m и закончить вычисления.

2.   Если m > n, найти разность m – n, новым значением m считать значение разности
и перейти к п.1;

3.   Если n > m, найти разность n – m; новым значением n считать значение разности
и перейти к п.1;

Пояснение к программе: Здесь, в теле цикла
используется команда ветвления в полной форме. Как, только выполнится условие m = n работа цикла
завершится и будет выведено значение НОД.  

Упражнение 5

Составить блок – схему и программу вычисления значений
функции  

             ²         1

y x= − , где x  меняется от a  до b  с шагом h
(Cikl5). 

Пояснение к программе: Здесь, х – переменная, от значения
которого будет зависеть, количество повторений команд тела цикла, а значит и
количество найденных значений y. Вывод значений y предусмотрен в теле цикла
с помощью команды . Если эту команду записать после циклической, то
будет выведено только последнее значение y.

Примечание: Задачи
такого типа, когда необходимо выводит несколько результатов, предпочтительнее
решать с использованием массива (списка), который будет рассмотрен далее.

Упражнение 6

Найти все двузначные числа, сумма цифр которых равна 7 (Примеры:
16=1+6=7, 43=4+3=7, …). Использовать циклы с предусловием 2- ого типа (Cikl6).

Программа на Scratch 3:

 

Пояснение к программе: Здесь, i – первая цифра
двузначного числа, j
– вторая цифра. Тогда, любое двузначное число k
можно представить, как: k=10*i+j. 
Примеры: 45=4*10+5,
72=7*10+2.
Использованы два вложенных цикла, цикл по i
и цикл по j. 
Каждый раз, после завершения работы внутреннего цикла, счетчик цикла j обнуляется. Вывод всех
двузначных чисел, удовлетворяющих условию задачи, осуществляется в теле
вложенных циклов, командой .

Индивидуальные
задания

1.     Найти сумму Y =^_F
x^{F x1(
)}_{2( )}  , Где,        a

x

b , x
 меняется с шагом h =1 . 

Варианты заданий, а также
значения F x F1( ), 2( )x a b, ,  приведены в Табл.1. 

Задачу решить, используя: a) цикл
с предусловием; б) цикл с параметром.

2.     Составить блок – схему и программу вычисления значений функции

^F1(
)x , если x  a

Y =_   ,  _F2(
)x , если x  a

для значений аргумента x[
1x xn, ], изменяющимся с шагом h . Исходные данные приведены в Табл. 2. 

Таблица 2

№	F1(x)	F2(x)	x1	xn	h	a
1	x2 +sin x	e2 10x−	-2,1	3,5	0,8	0
2	ln(x2 +1,5)	arctg(4 )x	-10,3	-1,9	1,2	-5
3	e2 5x−	tg(x5)	3,2	7,2	0,8	4,1
4	10x2 −tg x( )	5x2 +1	1,3	6,8	0,5	3,2
5	e−2x	sin(x2)	1,2	3,6	0,4	3,1
6	cos (2 x)	x+5	2,8	5,55	0,25	3,5
7	cos(x)	ln(x2 +1,8)	1,4	4,1	0,3	2,8
8	sin(x)	ln(3x+1)	10	15	0,5	12,6
9	ln(x2 + 2,5)	x2 +8	2,2	5,2	0,5	3,8
10	e−x4	2sin(x )  	0,7	3,5	0,4	2,4
11	arctg(3 )x	ln(x +1,5)	9	12	0,5	10,3
12	sin(x30)	ln x2	2,3	9,5	0,75	5,4

Лабораторная работа №4. Программирование с использованием
списков (одномерных массивов)

Список (List) – это набор упорядоченных элементов (значений).
Набор обозначается одним именем, которое можно использовать для ссылки на весь
набор и вместе с индексом (порядковый номер) — для ссылки на отдельные
элементы. Подобные наборы в других языках программирования называются
одномерными массивами или векторами. Элементами списка могут быть числа и
тексты (стринги). Списки в Scratch выполняют роль одномерных динамических массивов. Массив называется
динамическим, если количество его элементов может изменятся в процессе
выполнения программы.

Примечание: В
среде Scratch,
не предусмотрены средства, для работы с
двумерными массивами.  

Создание списков происходит с помощью команды, входящий
в группу Переменные. Вместе с первым списком появляются и блоки (команды),
задающие действия со списками.  

После создания списка на Сцене появляется соответствующий монитор (Рис. 1). Вначале
он пустой и его длина равна 0. 

 Рис. 1. Пустой список (массив)

Элементы в список можно добавлять и изменять, вводя их
значения прямо в монитор. Щелчок по знаку «+» добавляет в список
новую ячейку. Для добавления можно использовать блоки добавить и вставить как вручную, так и в скрипте. Размер монитора
можно изменять, растягивая его за нижний правый угол.

Элементы списка можно импортировать из текстового файла (с
расширением .txt) и экспортировать тоже в текстовый файл. Соответствующие
команды появляются, если щелкнуть по монитору правой кнопкой мыши.

  

Рис. 2. Меню команд импорта и экспорта

В дальнейшем, список будем называть одномерным массивом.

Любой массив состоит из элементов. Элементами массива могут
быть как числа, так и символы (тексты). Размер массива определяется количеством
его элементов. На рисунке 3, изображен одномерный массив L, содержащий 6 – элементов.

 

Рис. 3. Изображение одномерного массива

Индексы показывают порядковые номера элементов. В одномерных
массивах любой элемент определяется одним индексом.

Представленная ниже программа, создает одномерный массив L. 

  

Здесь, для формирования заданного массива, мы воспользовались
командой (блоком)  6
– раз. Однако, при формировании массива с большим количеством элементов, данный
метод неэффективен. В этом случае лучше воспользоватся командами для
организации цикла, как это представлено ниже:  

 

Доступ к элементам массива осуществляется по имени и индексу.
Для этого в Scratch используют команду  , где вместо 1 записывают
нужный индекс. Например:

=5.7.

В некоторых языках программирования (например Turbo Pascal), рассмотренный
нами массив обозначается – L[1..6],
а доступ к элементам

– L[2], L[4].

Можно, сформировать массив и с использованием команды
формирования случайных чисел : . Программа для формирования
случайного массива:

  

В этой программе, происходит автоматическое формирование
массива из 6 элементов,
случайными числами, из диапазона от 1
до 10. Сами, мы
никакие элементы не вводим!

Все задачи на массивы можно разделить на две группы:

1.     Элементы
и индексы элементов исходного массива, в процессе выполнения программы не
изменяются;

2.     Значения
элементов и их индексов или одно из них, в процессе выполнения программы
изменяются; 

При составлениях программ, для решения задач первой группы, в
выводе массива нет необходимости. 

При составлениях программ, для решения задач второй группы, необходимо
организовать вывод массива. При этом, для удобства пользователя, лучше, если
будут видны исходный и обработанный массивы. Например, при решениях задачи на
сортировку элементов массива по возрастанию, лучше видеть исходный и
отсортированные массивы. При решении задач этой группы, будем создавать два
одинаковых массива с разными именами. При этом, первый массив будем оставлять
неизменным, а работать будем со вторым.  

Упражнение 1

Создать массив случайных чисел из 10 элементов. Найти сумму всех его элементов.

Первый способ (Massiv1_1):

Программа на Scratch 3:	Результат:

Пояснение к программе: Здесь, последовательно
использованы два цикла со счетчиком. В первом () из них создается
массив М из десяти
случайных чисел (от 1
до 20). Во втором
(), вычисляется сумма всех элементов созданного
массива. Переменная i
– выполняет роль индексов элементов массива, и принимает значения от 1 до 10.  

Примечание: После
запуска вышеуказанной программы, вы необязательно получите показанный здесь
результат, т.к. использование команды формирования случайных чисел –, после каждого запуска может выдавать различные числа.

Второй способ (Massiv1_2):

 

Пояснение к программе: Здесь, использован один цикл со
счетчиком. В нем, одновременно, с созданием массива М происходит суммирование его элементов. Естественно,
что каждый вновь введенный элемент становится последним в массиве. Данная
программа является более эффективной, т.к. в ней количество команд меньше. 

Упражнение 2

Создать массив случайных чисел из 10 элементов. Поменять местами четвертый и
восьмой элементы.

Для решения этой задачи потребуется вспомогательная
переменная. Если, вместо четвертого элемента запишем восьмой, то мы потеряем
значение четвертого элемента. Чтобы этого не случилось, необходимо его значение
временно передать (присвоить) вспомогательной переменной.  Массиву дадим имя М1, а вспомогательной
переменной – L.

Изображение на рисунке 4 дает представление о процессе обмена
местами, элементов одномерного массива.   

 

Рис. 4. Процесс обмена местами элементов массива

Как видно, для обмена элементов местами необходимо выполнить
три команды. В Scratch эти команды выглядят так:

 

Пусть исходный массив имеет имя М, а полученный после перестановки элементов –
М1. Полная
программа решения нашей задачи (Massiv2):

Программа на Scratch 3:	Результат:

Пояснение к программе: Здесь, одновременно создаются
массивы М и М1(

). В результате работы программы, массив М остается неизменным, а в
массиве М1 обмениваются
местами четвертый и восьмой элементы (). Для пользователя, такой
подход к решению задачи удобен, т.к. рядом видны исходный и обработанный
массивы. Е – принимает
значения элементов формируемых массивов М
и М1. L – вспомогательная
переменная для временного хранения элемента массива.

Упражнение 3

Создать массив случайных чисел из 8 элементов. Найти максимальный элемент этого
массива.  

Назовем максимальный элемент МАХ.   Алгоритм поиска максимального элемента
массива следующий: первый элемент считают максимальным т.е. равным МАХ и сравнивают его со
вторым, и если он оказывается меньше, то второй считают равным МАХ, в противном случае
ничего не меняют и т.д. В результате таких действии будет выбран максимальный
элемент массива. Приведенная ниже таблица, демонстрирует алгоритм поиска
максимального элемента одномерного массива, состоящего из 8 элементов.

 

Из этой таблицы видно, что количество проводимых сравнении
равно 7, а элементов – 8. Вообще, количество
сравнении в таком алгоритме поиска максимального элемента, при количестве
элементов N равно N-1

(Massiv3).

Программа на Scratch 3:	Результат:

Пояснение к программе: Здесь, М – формируемый массив, МАХ – максимальный элемент
этого массива, i – переменная, принимающая значения индексов
массива от 2 до 8. Использованы две
циклические команды «повторять — раз». В первом () из них происходит
формирование массива М из
случайных чисел, во втором () поиск максимального элемента. 

Упражнение 4

Сформировать массив из значений  1!,2!,…,10!
(Massiv4).

Программа на Scratch 3:	Результат:

Пояснение к программе: Здесь, Fakt – имя формируемого
массива, состоящего из значения факториалов, р
– значения факториалов, i–
переменная, принимающая значения заданных чисел от 1 до 10. 

Упражнение 5

Создать массив случайных чисел из 12 элементов. Найти в этом
массиве, количество четных чисел и их сумму (Massiv5).

Программа на Scratch 3:	Результат:

Пояснение к программе: Здесь, М – формируемый массив, k – количество четных
чисел, S –  сумма
четных чисел, I
– переменная, с помощью которого выбираются индексы четных элементов. Она
принимает все значения от 1
до 12, однако при
помощи условия, записанного после «если» выбираются только четные элементы
массива.   

Примечания: 

1.                
Обычно, в задачах на подсчет количества (k), его значение вначале считают равным 0. Добавление числа 0 не изменяет значение
количества, однако упрощает организацию цикла. 

2.                
Для установления четности заданного
числа N используют логическое выражение  , если оно истинно, то N – четное,
в противном случае – нечетное.

Упражнение 6

Переписать нечетные элементы массива X в массив Y  и подсчитать их количество.
Элементы массива X вычисляются по формуле: X_i
= i²
+
4i
, где i =1,2,…,n
(Massiv6).

Программа на Scratch 3:	Результат при N=12:

Пояснение
к программе: Здесь, X
– исходный массив, Y–
результирующий массив, N
– количество элементов исходного массива, k
– количество нечетных элементов, Е
– принимает значения элементов массива X,
формируемые по заданной формуле,
i – принимает значения индексов элементов массивов X и Y. В первом цикле ( )  происходит
формирование исходного массива. Во втором цикле ( ), содержащем, команду
ветвления в сокращенной форме () происходит отбор нечетных чисел
и формирование из них результирующего массива Y,
здесь же подсчитывается количество нечетных элементов. Перед выполнением второй
циклической команды, значение переменной i
возвращается к 1
(

), т.к. его значение, после завершения работы
первого цикла,

становится равным N+1.

Упражнение 7

Составить
программу
вычисления значений функции   y x=
−²x
, где x  меняется от 2 до 20 с шагом 2.
Найденные значения функции записать в массив L (Massiv7). 

Программа на Scratch 3:	Результат:

Пояснение к программе: Здесь, в теле цикла с
предусловием, будут найдены значения заданной функции y и записаны в массив L, а также значение x,
после каждого выполнения тела цикла, увеличивается на 2.  Подобная задача (без
использования массива) была решена на стр. 37 (Упражнение 5).

Индивидуальные
задания

1.     Составить программу для решения задачи из Табл.1. 

2.     Создать одномерный массив случайных чисел размером N (N <=10). Составить
программу решения задачи из Табл.2.

Таблица 1

	№	Задача
	1	Вычислить сумму и количество элементов массива Х, больших числа а, где а – среднее арифметическое элементов массива Х. Элементы массива вычисляются по формуле Хi = i −1sin( )i , где  i =1, 2, … ,10.
	2	Вычислить среднее арифметическое отрицательных элементов массива Х и их количество. Элементы массива вычисляется по формуле Хi = 2,4 − i −1 , где  i =1, 2, … ,10.
	3	Вычислить среднее арифметическое отрицательных и среднее арифметическое положительных элементов массива Х. Элементы массива вычисляются по формуле Xi = 2,2 − i −1 , где  i =1, 2, … ,10.
	4	Переписать положительные элементы массива Х в массив Y и подсчитать их количество. Элементы массива Х вычисляются по формуле Хi = 3− 2i −1 , где  i =1, 2, … ,10.
	5	Переписать отрицательные элементы массива Х в массив Y и подсчитать их количество. Элементы массива Х вычисляются по формуле Xi = −2,8 3i−1, где  i =1, 2, … ,10.
	6	Определить максимальный элемент массива Х и его порядковый номер. Элементы массива вычисляются по формуле Xi =     i −10 tg i( ), где  i =1, 2, … ,10.
	7	Определить минимальный элемент массива Х и его порядковый номер. Элементы массива вычисляются по формуле Xi = i2 − 2i , где  i =1, 2, … ,10.
	8	Найти максимальный и минимальный элементы массива Х и поменять их местами. Элементы массива вычисляются по формуле Xi = i2 − 3i , где  i =1, 2, … ,10.
	9	Найти количество положительных и отрицательных элементов в массиве Х.  Элементы массива вычисляются по формуле Xi =2i2 −45 , где  i =1, 2, … ,10.
	10	Расположить в массиве Y сначала положительные, а затем отрицательные элементы массива Х. Элементы массива Х вычисляются по формуле Xi = 2i2 − 95, где  i =1, 2, … ,10.
11	Определить сумму элементов массива Х, значения которых кратны трем. Элементы массива Х вычисляются по формуле Xi = i2 − 2 −i 3, где  i =1, 2, … ,10.
12	Определить сумму элементов массива Х, значения которых кратны двум. Элементы массива Х вычисляются по формуле Xi = 3i + 2, где  i =1, 2, … ,10.
13	Вычислить сумму и количество элементов массива Х, больших заданного числа а, где а>0. Элементы массива вычисляются по формуле Xi = i2 −10 +i 1, где  i =1, 2, … ,10.
14	Найти числа, встречающиеся среди элементов массива Х  более одного раза. Элементы массива вычисляются по формуле Xi = i2 −5 +i 4, где  i =1, 2, … ,10.
15	Найти среди элементов массива Х, максимальный по модулю элемент и его порядковый номер. Элементы массива вычисляются по формуле Xi = sin( )i +cos( )i , где  i =1, 2, … ,10.
16	Переписать четные элементы массива Х  в массив Y  и посчитать их количество. Элементы массива Х вычисляются по формуле Xi = i2 + 4 −i 12 , где  i =1, 2, … ,10.

Таблица 2

	№	Задача
	1	Поменять   местами 5 -ый  и   7 -ой элементы, подсчитать количество  четных и нечетных элементов.
	2	Определить количество и среднее арифметическое, элементов, кратных числу L,  остальные  обнулить.
	3	Скопировать все его элементы, большие чем заданное число  L   в другой массив, и подсчитать количество таких элементов.
	4	Определить количество элементов массива, принадлежащих отрезку [a, b],  и заменить все такие элементы на 5.
	5	Определить количество элементов массива, не принадлежащих отрезку [a, b],  и заменить все такие элементы на 0.
	6	Найти максимальный элемент и им заменить все элементы с четными индексами.
	7	Найти максимальный элемент и им заменить все элементы меньшие чем сам  максимальный элемент.
8	Найти минимальный элемент и им заменить все элементы большие чем сам  минимальный элемент.
9	Найти минимальный элемент и им заменить все элементы с нечетными индексами.
10	Найти сумму элементов, следующих за первым максимальным элементом и подсчитать их количество.
11	Найти сумму элементов, следующих за первым минимальным элементом и подсчитать их количество.
12	Определить среднее арифметическое всех элементов удовлетворяющих условию Ki>c (с -некоторое заданное число).
13	Каждый элемент с четным индексом увеличить на значение индекса, с нечетным – уменьшить на значение индекса.
14	Найти сумму элементов больших чем R и кратных 4, остальные обнулить.
15	Найти среднее арифметическое элементов больших чем R, остальные обнулить.
16	Элементы с четным индексом увеличить на 10, с нечетным – уменьшить на число K.

Лабораторная работа №5. Программирование с использованием
подпрограмм

При создании программ часто появляется некоторая
последовательность команд (инструкций), которую необходимо выполнять в
нескольких местах. Можно эту последовательность переписать несколько раз в
нужных местах, но, во первых, это удлинит текст программы и уменьшит ее
читабельность, но и существенно увеличит вероятность появления ошибок в
программе. В большинстве языков программирования для решения этой проблемы
введено понятие подпрограммы (название зависит от языка). Подпрограмма – это
«кусок» кода, который вынесен из основной программы и которому дано уникальное
имя. В месте, где необходимо выполнить эту последовательность кода, необходимо
просто сослаться на имя подпрограммы. Это называется вызовом подпрограммы. 

В системе Scratch, практически каждая составленная программа,
может быть использована при составлении более сложных программ в качестве
подпрограммы. 

Схема взаимодействия основной программы с подпрограммой:

 

Подпрограмма составляется по тем же правилам что и основная
программа. Параметры подпрограммы называются формальными.  Обращение к
подпрограмме происходит по имени с указанием фактических параметров.  Фактические параметры указывают,
при каких конкретных значениях осуществляются вычисления в теле программы. При
выполнении подпрограммы его формальные параметры заменяются на фактические – параметры
основной программы.   

Имена фактических параметров при вызове подпрограммы могут
либо совпадать, либо не совпадать с именами ее формальных параметров. Однако,
для лучшего понимания процесса взаимодействия подпрограммы с основной
программой, все же лучше использовать разные имена.  

В Scratch, подпрограммы можно организовывать двумя способами.

Первый
способ: Использование
вкладки «События».

Здесь, 
для работы с подпрограммами                     предусмотрены команды:  

 – обращение (вызов) к подпрограмме и дожидания

завершения
его выполнения,   – обращение (вызов) к подпрограмме,   –
запуск указанной подпрограммы на выполнение.

Подпрограмме, необходимо дать имя. Имя дается в диалоговом
окне, которая появляется, после нажатия на «Новое сообщение»:

 здесь, «Новое имя сообщения»

и есть имя подпрограммы.

По указанному здесь имени, и происходит запуск (вызов)
подпрограммы

 . Например,  

Внешне, основная программа отличается от подпрограммы блоком
заголовка (командой запуска). В основной программе, это блоки –

,                         и                      .
          В Упражнение 1

                                             ^m               n!

Вычислить C_n =,
             используя      подпрограмму       вычисления

m n m!( −
)!

факториала числа (C_N_M_1).

Программа на Scratch
3:                

 

Пояснение к программе: Здесь, P
n1=
!, 
P
m2=
!,
P1 (= −n
m)!,  C
C=
_n^m
. Тогда

P1

C = .
Обращение к подпрограмме происходит 3
раза с помощью P P2 3

команды                                                   и
вычисленные значения факториалов P

передаются в основную программу. Ссылка

Упражнение 2

Найти S= + + +1!
2! … N!. Вычисление факториала оформить в виде подпрограммы (SUM_FAKT1). 

Программа на Scratch 3:

  

Пояснение к программе: Здесь, Fakt – подпрограмма
вычисления факториала, S
– сумма факториалов, K
– глобальная переменная, значения которой, доступны и в подпрограмме, I   – переменная, которая
принимает значения от 1
до N, P – возвращаемые
подпрограммой результаты. Обращение к подпрограмме происходит N – раз из тела цикла «повторить», основной
программы.

Второй способ: Использование вкладки
«Другие блоки» –  

В среде Scratch 3 можно создавать собственные блоки. Новый
блок появится в разделе Другие блоки, его вы сможете использовать его точно так
же, как и любые другие блоки в Scratch. Созданный и определенный вами новый
блок может быть использован в качестве подпрограммы, которая затем будет
вызываться из основной программы. Механизм создания нового блока приведен на
рис. 1. 

  

 Рис. 1. Создание пользовательского блока

Подпрограмма может не содержат параметров. Тогда ее называют
подпрограммой без параметров. Если подпрограмма содержит параметр(ы), то ее
называют подпрограммой с параметром (Рис. 2).   

 

Рис. 2. Подпрограмма с параметрами

Здесь, 20 и 15 – фактические параметры подставляемые вместо
формальных, – формальные
параметры подпрограммы

Perimetr.

Упражнение 1

                                     ^m               n!

ВычислитьC_n =  ,
       используя        подпрограмму         вычисления

m n m!( −
)!

факториала числа.

Способ 1. Использование подпрограммы без параметров (C_N_M_2_1):

 

Способ 2. Использование подпрограммы с параметром (C_N_M_2_2):

 

Упражнение 2

Найти S= + + +1!
2! … N!. Вычисление факториала оформить в виде подпрограммы.  

Способ 1. Использование подпрограммы без параметров (SUM_FAKT2):

 

Пояснение к программе: Здесь, Fakt – имя подпрограммы для
вычисления факториала, – глобальная переменная, значения которой, доступно
и в подпрограмме Fakt,
P – значения
вычисленных факториалов, которые передаются в основную программу, S – сумма факториалов, I
  – переменная, которая принимает значения от 1 до N.
Обращение к подпрограмме происходит N–
раз из тела цикла «повторить»,
основной программы.

Способ 2. Использование подпрограммы с параметром (SUM_FAKT2_2):

 

Пояснение к программе: Здесь, Fakt – имя подпрограммы для
вычисления факториала, – глобальная переменная, значения которой, из
основной программы подставляются вместо   – локальной
переменной

(параметр) подпрограммы Fakt. 

Вложенные подпрограммы

Для решения некоторых задач совершенно логично –  а во многих
случаях и желательно – сделать так, чтобы одна подпрограмма обращалась к
другой. Вложенные подпрограммы дают возможность быть более гибкими при
структурировании и организации программ.

Упражнение 1

Найдите все коэффициенты разложения (x
+
y)ⁿ
, т.е. C_n^k
, где k = 0,…,n.
Вычисление C_n^k
и факториала оформить как подпрограммы.

Способ 1. С помощью команд          и             

(Vlojen_Podpr_1_1).

 

 

Пояснение к программе: Здесь, Sochet и Fakt – имена подпрограмм.
Основная программа обращается к подпрограмме Sochet  n+1 раз, а она в свою очередь
обращается к Fakt 
3 раза. Переменная P
принимает значения вычисленных факториалов, CNK
– коэффициенты разложения, которые записываются в одномерный массив Koef.

Упражнение 2

Паутина

Можно создать паутину, рисуя шестиугольники, которые
постепенно увеличиваются в размере (Vlojen_Podpr_2).

 

Пояснение
к программе: Результат однократного выполнения подпрограммы Треугольник: . Результат
однократного выполнения подпрограммы Шестиугольник:
. Подпрограмма Треугольник
рисует равносторонний треугольник с переменной длиной стороны Сторона, а Шестиугольник вызывает Треугольник 6 раз, шесть
раз поворачивая его на 60 градусов (360 градусов, деленные на 6) направо при
каждом обращении. Шестиугольник собирается из шести треугольников. Подпрограмма
Паутина 5 раз
обращается к подпрограмме Шестиугольник,
каждый раз меняя величину переменной Сторона
1. В результате получаются концентрические (имеющие общий центр)
шестиугольники. Здесь, команда изменить
использована, чтобы изменять величину Сторона
2 внутри цикла повторить.

Упражнение 3

Составить программу рисования различных фигур путем вращения
квадрата (Vlojen_Podpr_3).

 

Пояснение к программе: Здесь, ВращКвадр, Квадраты и Квадрат – имена
подпрограмм; n1 и m – формальные параметры
подпрограмм; n – фактический
параметр, значение которого из тела основной программы подставляется вместо
формального параметра n1;
числа 40, 60, 80 и 100 – фактические параметры
(стороны квадратов) подпрограммы Квадраты которые подставляются вместо
формального параметра m подпрограммы Квадрат. В данном случае
подпрограмма ВращКвадр обращается
n раз к
подпрограмме Квадраты,
которая в свою очередь 4 раза обращается к Квадрат.

Результаты работы программы:

При n=4	При n=8	При n=16	При n=32

Рекурсия

До сих пор мы рассматривали случаи, когда основная программа
обращается к подпрограмме, но существуют случаи, когда в теле программы
(подпрограммы) происходит обращение к самой себе.

Рекурсия – это такой способ организации вычислительного процесса,
при котором программа (подпрограмма) в ходе выполнения составляющих ее
операторов обращается сама к себе.

В Scratch имеется возможность для реализации рекурсивных
алгоритмов. Рассмотрим эту возможность на примерах.  

Упражнение 1

Вычисление
    факториала    можно    определить    следующим     образом:

P
n₌ !₌
_1,
если n = 0

n n(
−1)!,
если n  0 (Rekursia_1).

           

Пояснение к программе: Здесь, Fakt – имя подпрограммы
вычисления факториала; P 
– результат вычисленного факториала; k
– формальный параметр подпрограммы  Fakt;
n  – фактический
параметр, который из тела основной программы подставляется вместо k. Подпрограмма обращается
к самой себе до тех пор, пока k
≠0.  

Рекурсивный алгоритм обращается к самому себе, пока не
выполнится определенное условие, поэтому в любой рекурсивной подпрограмме

должна быть нерекурсивная ветвь (в нашем примере это:  ).

Упражнение 2

                                 ⁿ       1,
если n = 0

Найти P
=
a
=
 _n−1                                                   
(Rekursia_2).

                                        _a   a,
если n  0

 

Пояснение к программе: Здесь, степень – имя подпрограммы
возведения в степень; P
– результат возведения в степень; основание
и показатель – формальные
параметры подпрограммы степень;
a и n – фактические параметр,
который из тела основной программы подставляются вместо формальных параметров. Подпрограмма
обращается к самой себе до тех пор, пока показатель
≠0.  

Упражнение 3

Составить программу содержащую рекурсивную подпрограмму
рисования вложенных квадратов (Rekursia_3).

                         

Пояснение к программе: Здесь, Квадрат – имя подпрограммы
рисования вложенных квадратов. Переменная k
принимает поочередно значения длин сторон квадрата, при этом каждый раз его
величина уменьшается на 20. 
Подпрограмма обращается к самой себе до тех пор, пока k ≥ 20.  

Побочный эффект

Поскольку глобальные переменные видны в контекстах всех
блоков, то их значение может быть изменено изнутри любой подпрограммы. Этот
эффект называется побочным, а его использование очень нежелательно, потому что
может стать источником непонятных ошибок в программе.

Чтобы избежать побочного эффекта, необходимо строго следить
за тем, чтобы подпрограммы изменяли только свои локальные переменные (в том
числе и параметры–переменные).

Упражнение (POB_EFFEKT_1)

 

Здесь, A,
Res – глобальные
переменные, доступные и в подпрограмме PodProg;
X – локальная
переменная, определенная в подпрограмме. Подпрограмма PodProg изменяет значение
глобальной переменной A
на 1, в результате
чего F(1)+F(A)≠F(A)+F(1),
т.е. нарушается переместительный закон сложения.  

Замечание: Несмотря на то, что совпадения имён локальных и глобальных
переменных не вызывают никаких ошибок в среде Scratch, стоит всё–таки
воздерживаться от использования одинаковых имен, потому что они также могут
стать причиной непредвиденного побочного эффекта, аналогичного описанному в
нашем примере.

Индивидуальные
задания
Задачи решить двумя способами.

	№	Задача
	1	Найдите НОД а, b, c, d НОД НОД а, b НОД с, d . Нахождение НОД (наибольшего общего делителя) двух чисел оформите в виде подпрограммы.
	2	Найдите НОК а, b, c, d НОК НОК а, b НОК с, d Нахождение НОК (наименьшего общего кратного) двух чисел оформите в виде подпрограммы.
	3	Дан одномерный массив целых чисел M(10). Вычислить произведения элементов S1= M1M2 …M5 и  S2 = M6 M7 …M10 . Найти P = S1+S2. (Вычисление суммы элементов массива оформить в виде подпрограммы).
	4	Вычислите    Ank = n!                 .                 Нахождение                            факториала            числа (n k− )! оформите в виде подпрограммы.
	5	Даны два натуральных числа . Найти разность и произведение суммы цифр этих чисел. Вычисление суммы цифр числа оформить в виде подпрограммы.
	6	Вычислите       F =.      Нахождение     факториала      числа оформите в виде подпрограммы.
	7	Даны действительные числа  и . Получите: a2 +b2 g(1.2, )s +g t s( , )−g(2s−1,1.5 )t , где g a b( , ) = 2       2ab b+ 2 (оформить в a + виде подпрограммы)
	8	ch x( 2 Найти значения функции z =            − −1) ch x(     +1) , Вычисление ch x( ) ek +e−k гиперболического косинуса ch k( ) = оформить в виде 2 подпрограммы.
	9	Даны действительные числа a и b. Получите: x = min( ,a b−a), y = (min(a b a , +b), z = min(x + y2,3.14) .  Вычисление минимального значения оформить в виде подпрограммы.
	10	Даны действительные числа a, b и с. Получите: max( ,a a b+ +) max( ,a b c+ )  . Вычисление максимального 5+ max(a c b+ , ) значения оформить в виде подпрограммы.
11	Вычислите z = a +b −2a +3a −b ,           используя     подпрограмму вычисления модуля: x =x,если x  0 . −x,если x  0
12	Вычислить S=1k +2k +…+nk , где k N, используя подпрограмму вычисления an , где n N
13	Дан одномерный массив целых чисел M(10). Вычислите суммы элементов S1= M1 + M2 +…+ M7 и  S2 = M5 + M6 +…+ M10 . Найти P=S1*S2 (Вычисление суммы элементов массива оформить в виде подпрограммы).
14	Сформировать массив X(N), N й член которого определяется формулой X(N)=1/N! Нахождение факториала числа оформите в виде подпрограммы.
15	Заменить отрицательные элементы одномерного массива их модулями, не пользуясь стандартной функцией вычисления модуля. Подсчитать количество произведенных замен.
16	Составить программу для вычисления суммы факториалов всех чётных чисел от m до n. Нахождение факториала числа оформите в виде подпрограммы.

3.
Последовательные и параллельные процессы

До этого момента мы рассматривали случаи, когда один спрайт
выполняет один скрипт т.е. один спрайт – один скрипт. Однако в Scratch в
отличии от многих языков программирования возможны случаи, когда один спрайт может
выполнить несколько скриптов последовательно или одновременно (параллельно)
т.е. один спрайт – несколько скриптов, а также когда несколько спрайтов выполняют
несколько скриптов принадлежащих им, последовательно или одновременно
(параллельно) т.е. несколько спрайтов – несколько скриптов. 

3.1. Последовательное выполнение скриптов

 Упражнение 1

Последовательно нарисовать треугольник, квадрат и
пятиугольник (POSLEDOVAT1).

 

Пояснение к программе: При щелчке на зеленый флажок
спрайт выполнит свой первый скрипт, который нарисует треугольник и с помощью
сообщения Рисовать 1
запустит второй скрипт, который нарисует квадрат и передает сообщение Рисовать 2 для запуска
третьего скрипта, который нарисует пятиугольник. В данном случае один спрайт
будет выполнять три скрипта, принадлежащие ему, последовательно (Рис. 1).

  

Рис. 1.  Схема выполнения скриптов и результат для примера 1.

Упражнение 2

Создаем произвольным образом три спрайта и используем для них
скрипты, изображенные ниже (POSLEDOVAT2).

 

Пояснение к программе: При щелчке на зеленый флажок
первый спрайт выполнит свой скрипт, который нарисует пятиугольник и передаст
сообщение Рисовать 1
второму спрайту, который также выполнить свой скрипт в результате чего будет
нарисована звезда и затем он передает сообщение Рисовать 2 третьему спрайту, который нарисует
шестиугольник. В данном случае три спрайта будут выполнять свои скрипты
последовательно (Рис. 2).

 

Рис. 2.  Схема выполнения скриптов и результат для примера 2.

3.2. Параллельное выполнение скриптов 

Два или несколько скриптов (процессов) можно выполнять
одновременно, т.е. параллельно. Параллельное выполнение можно задавать
несколькими способами. Например, все скрипты, первый блок в которых это блок с
зеленым флажком, запускаются одновременно и выполняются параллельно, если
щелкнуть по зеленому флажку. К одному спрайту могут относится один и более
скриптов, а к одному скрипту только один спрайт. Параллельно выполняются также
скрипты, начинающиеся блоком, когда я получу сообщение, в которых принимается
одинаковое сообщение. Любой спрайт может передать сообщение (вы можете называть
его как хотите), используя блоки передать или передать и ждать (из раздела
События). Сообщение получают все спрайты, но реагируют на него только те, у
которых есть соответствующий блок, когда я получу. 

Упражнение 1

Создадим     три     нижеприведенных     скрипта     для     одного      спрайта

(PARALLEL1): 

 

Пояснение к программе: При щелчке на зеленый флажок начнут
выполнятся все три скрипта одновременно. Первый скрипт будет заставлять спрайта
говорить РИСУЮ КВАДРАТ. 
Второй будет заставлять спрайт рисовать квадрат. Третий – изменяет его цвет в
момент рисования и по окончании восстанавливает первоначальный цвет спрайта. В
данном случае один спрайт одновременно будет выполнять три скрипта (Рис. 3).

 

Рис. 3.  Схема выполнения скриптов и результат для примера 1.

Упражнение 2

Создаем произвольным образом два спрайта и используем для них
скрипты, изображенные ниже (PARALLEL2).

 

Пояснение к программе: При щелчке на зеленый флажок первый
спрайт передаст сообщение «1»
второму спрайту и оба скрипта начнут работать параллельно. В результате будут
начерчены две разноцветные фигуры (Рис. 4). В данном случае два спрайта
одновременно будут выполнять два скрипта, при этом каждый спрайт выполняет свой
скрипт (Рис. 4).

                  

Рис. 4.  Схема выполнения скриптов и результат для примера 2.

Упражнение 3

Создаем произвольным образом два спрайта и используем для них
по два скрипта изображенные ниже (PARALLEL3):

 

Пояснение к программе: При щелчке на зеленый флажок первый
спрайт передаст сообщение «1»
второму спрайту и их скрипты начнут работать параллельно. В результате будут
начерчены два разноцветных квадрата при этом спрайты будут менять свой цвет. В
данном случае два спрайта одновременно будут выполнять по два скрипта, при этом
каждый спрайт выполняет свои два скрипта т.е. происходит параллельное
выполнение 4х скриптов (Рис. 5).

 

Рис. 5.  Схема выполнения скриптов и результат для примера 3.

Упражнение 4

Создаем произвольным образом 5 спрайтов и используем для них
скрипты, изображенные ниже (PARALLEL4):

Скрипты для спрайтов:

Скрипт 1	Скрипт 2

Скрипт 3	Скрипт 4	Скрипт 5