Zadania robota. Robot-wykonawca

Program Idol

Robot-wykonawca

Kim jest wykonawca Robota?

• Wyobraźmy sobie pole w kratkę (jak kartka z notesu w kratkę), na której znajduje się pewien obiekt, który nazwiemy Robotem. Za pomocą specjalnych poleceń możemy sterować tym Robotem - przesuwać go po komórkach, malować komórki. I w większości przypadków naszym zadaniem będzie napisanie programu dla Robota, w którym będzie on malował określone komórki.

Konfigurowanie środowiska Idol dla wykonawcy Robot

• Uruchomiony program Idol wygląda tak.

Środowisko startowe robota

• Przed rozpoczęciem wykonywania programu należy ustawić środowisko startowe dla executora Robota. Oznacza to ustawienie robota w żądanej pozycji, ustawienie ścian, pomalowanie wymaganych komórek itp. Ten krok jest bardzo ważny. Jeśli to zignorujesz, program może nie działać poprawnie lub nawet ulec awarii.

Kliknij Edytuj środowisko

Robot-wykonawca. Proste polecenia.

• w górę
• w dół
• lewy
• Prawidłowy
• przemalować

Wynik wykonania tych poleceń wynika z ich nazw:

• w górę - przesuń Robota o jedną komórkę w górę
• w dół - przesuń Robota o jedną komórkę w dół
• w lewo - przesuń Robota o jedną komórkę w lewo
• w prawo - przesuń Robota o jedną komórkę w prawo
• zamaluj - zamaluj bieżącą komórkę (komórkę, w której znajduje się Robot).

Przykład algorytmu

• Najpierw musisz napisać frazę:
• używać Robot

Jeśli wiesz, ile komórek należy pomalować, algorytm rozwiązania będzie następujący!

Zadanie nr 1

• Napisz program rozwiązujący następujący problem, jeśli wiesz, ile komórek należy zacienić

Cykle

• 1. Pętla z licznikiem stosuje się, gdy z góry wiadomo, ile powtórzeń należy wykonać.

nc razy

…

kts

Tutaj musimy określić liczbę powtórzeń (liczba) i polecenia, które będą powtarzane. Wywoływane są polecenia powtarzane w pętli treść cyklu.

Zadanie nr 2

• Napisz program rozwiązujący następujący problem za pomocą pętli z licznikiem

• 2. Pętla z warunkiem - dopóki warunek jest prawdziwy, pętla jest spełniona, jeśli fałszywy, nie jest spełniony
• Wykonawca Robot ma kilka warunków

na górze za darmo

wolny od dołu

pozostawiony wolny

wolny po prawej stronie

ściana powyżej

ściana poniżej

lewa ściana

ściana po prawej stronie

• Cząsteczki, których możesz użyć: NIE, ORAZ, LUB

Struktura pętli warunkowej

na razie wolny po prawej stronie

Prawidłowy

przemalować

kts

Zadanie nr 3

• Napisz program rozwiązujący następujący problem za pomocą pętli warunkowej:

Zadanie nr 4

• Napisz program rozwiązujący następujący problem za pomocą pętli warunkowych:

Rozwiązywanie problemów:

• 2. Robota należy przesunąć z pozycji wyjściowej do pozycji końcowej, malując ściany

Zadanie nr 5

• Na nieskończonym polu znajduje się pozioma ściana. Długość muru nie jest znana. Robot znajduje się na szczycie ściany, na jej lewym końcu. Rysunek przedstawia położenie robota względem ściany (robot jest oznaczony literą „P”):

Odpowiedź na zadanie nr 5

• nc jeszcze nie (wolny dół)

przemalować

Początek cyklu (nc) i warunek (jeszcze nie (wolny od dołu)) są zapisane w jednej linii.

Projekt Jeśli

• góra wolna dolna wolna lewa wolna prawa wolna

• Poleceń tych można używać w połączeniu z warunkiem "Jeśli", mający następującą postać:
• Jeśli stan To
• sekwencja poleceń
• Na przykład, aby przesunąć jedną komórkę w prawo, jeśli po prawej stronie nie ma ściany i pomalować komórkę, możesz użyć następującego algorytmu:
• jeśli to prawo jest wolne, to
• Prawidłowy
• przemalować

Zadanie nr 7

Długości ścian nie są znane.

Odpowiedź na zadanie nr 7

aż góra będzie wolna

przemalować

Prawidłowy

podczas gdy góra jest bezpłatna

Prawidłowy

podczas gdy po prawej stronie jest bezpłatny

przemalować

Prawidłowy

jeszcze nie wolny po prawej stronie

przemalować

w dół

podczas gdy po prawej stronie jest bezpłatny

w dół

jeszcze nie wolny po prawej stronie

przemalować

w dół

Zadanie nr 8

Długości ścian nie są znane.

W każdej ścianie znajduje się dokładnie jedno przejście, dokładna lokalizacja przejścia i jego szerokość nie są znane.

Odpowiedź na zadanie nr 8

podczas gdy góra jest bezpłatna

aż góra będzie wolna

przemalować

podczas gdy góra jest bezpłatna

aż góra będzie wolna

przemalować

aż dno będzie wolne

przemalować

podczas gdy dno jest wolne

aż dno będzie wolne

przemalować

Zadanie nr 9

Długości ścian nie są znane.

W każdej ścianie znajduje się dokładnie jedno przejście, dokładna lokalizacja przejścia i jego szerokość nie są znane.

Odpowiedź na zadanie nr 9

podczas gdy dno jest wolne

aż dno będzie wolne

przemalować

podczas gdy dno jest wolne

aż dno będzie wolne

przemalować

aż góra będzie wolna

przemalować

podczas gdy góra jest bezpłatna

aż góra będzie wolna

przemalować

Zadanie nr 10

Długości ścian nie są znane.

W każdej ścianie znajduje się dokładnie jedno przejście, dokładna lokalizacja przejścia i jego szerokość nie są znane.

Odpowiedź na zadanie nr 10

podczas gdy lewa jest wolna

podczas gdy lewa jest wolna

przemalować

podczas gdy lewa jest wolna

dopóki lewa strona nie będzie wolna

przemalować

jeszcze nie wolny po prawej stronie

przemalować

podczas gdy po prawej stronie jest bezpłatny

jeszcze nie wolny po prawej stronie

przemalować

Zadanie nr 11

Długości ścian nie są znane.

W każdej ścianie znajduje się dokładnie jedno przejście, dokładna lokalizacja przejścia i jego szerokość nie są znane.

Odpowiedź na zadanie nr 11

aż góra będzie wolna

aż góra będzie wolna

przemalować

podczas gdy dno jest wolne

aż góra będzie wolna

przemalować

Zadanie nr 12

Na niekończącym się polu znajdują się schody. Schody prowadzą najpierw w dół od prawej do lewej, a następnie w dół od lewej do prawej. Wysokość każdego stopnia to jeden kwadrat, szerokość to dwa kwadraty. Robot znajduje się na prawo od najwyższego stopnia schodów. Liczba stopni prowadzących w lewo i liczba stopni prowadzących w prawo nie jest znana. Rysunek przedstawia jeden z możliwych sposobów ustawienia drabiny i Robota (Robot jest oznaczony literą „P”).

Odpowiedź na zadanie nr 12

Schodzimy pod schodami od prawej do lewej, aż dotrzemy do skrzyżowania schodów:

ale dno jest na razie wolne

w dół

lewy

lewy

Schodzimy na koniec opadających schodów, malując po drodze niezbędne komórki:

nts nie jest jeszcze wolny po lewej stronie

przemalować

Prawidłowy

przemalować

Prawidłowy

w dół

Odpowiedź na zadanie nr 13

nt. lewa strona jest na razie wolna

przemalować

lewy

w górę

nts nie jest jeszcze wolny po lewej stronie

przemalować

w górę

Zadanie nr 14

Na nieskończonym polu znajduje się prostokąt ograniczony ścianami. Długości boków prostokąta nie są znane. Robot znajduje się wewnątrz prostokąta. Rysunek przedstawia jeden z możliwych sposobów ustawienia ścian i Robota (Robot jest oznaczony literą „P”).

Odpowiedź na zadanie nr 14

podczas gdy po prawej stronie jest bezpłatny

Prawidłowy

podczas gdy góra jest bezpłatna

w górę

przemalować

nt. lewa strona jest na razie wolna

lewy

przemalować

Odpowiedź na zadanie nr 15

podczas gdy po prawej stronie jest bezpłatny

przemalować

Prawidłowy

podczas gdy dno jest wolne

przemalować

w dół

przemalować

jeszcze nie (wolny dół)

lewy

w dół

jeszcze nie (wolny po prawej)

przemalować

w dół

przemalować

Prawidłowy

jeszcze nie (wolne na górze)

przemalować

Prawidłowy

Odpowiedź na zadanie nr 16

jeszcze nie wolny po prawej stronie

przemalować

w dół

przemalować

Prawidłowy

aż góra będzie wolna

przemalować

Prawidłowy

podczas gdy góra jest bezpłatna

w górę

podczas gdy po prawej stronie jest bezpłatny

przemalować

Prawidłowy

jeszcze nie wolny po prawej stronie

przemalować

w dół

Zadaniem nauczyciela jest kroczyć tą drogą wraz z uczniem, nie zabezpieczając się przed niepowodzeniami, ale zapobiegając rozczarowaniom wynikającym z ewentualnych trudności. Bardzo ważne jest takie organizowanie zajęć, aby dzieci same odkrywały nowe rzeczy poprzez zajęcia, które mają dla nich znaczenie.
Jak robot pomaga studiować informatykę? Wskażę tylko kilka tematów z zakresu informatyki, na których opiera się robotyka.
Temat „Pliki i system plików”.
Uczeń miał do dyspozycji mikrokomputer LEGO®NXT z zestawu edukacyjnego LEGO Mindstorms Edukacja NXT. Kontroluj to system plików odbywa się przy użyciu standardowych poleceń, ale ponieważ objętość pamięci nie jest duża, kontrola tego, co jest potrzebne, a co nie, musi być prowadzona w sposób ciągły. Aby wyrazić działania robota, wyświetlić obraz lub dodać do biblioteki działających programów, należy posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu informatyki: plik, typ pliku, ścieżka pliku, menu, folder.
Temat: „Procesy informacyjne”, „Kodowanie informacji”.
Zestaw robota jest wyposażony w czujniki rejestrujące informacje dźwiękowe, dotykowe i wideo. Po digitalizacji informacje można wyświetlić na ekranie wyświetlacza. Specjalna funkcja mikrokomputera umożliwia eksperymentowanie z czujnikami i silnikami przy użyciu gotowych programów. Po przeprowadzeniu serii eksperymentów z czujnikami pojawia się zrozumienie: dlaczego ultradźwiękowy czujnik odległości działa wolniej niż czujnik światła podczerwonego, w jaki sposób dźwięk zamienia się w kod cyfrowy i tak dalej. Badanie procesów informacyjnych i zasad kodowania informacji pozwala na głębsze zrozumienie istoty technologii informatycznych.

Temat: Technologie komunikacyjne.
Mikrokomputer LEGO®NXT obsługuje technologię komunikacja bezprzewodowa. Korzystając z funkcji Bluetooth, możesz ustawić połączenie bezprzewodowe pomiędzy mikrokomputerem NXT a innymi urządzeniami wyposażonymi w Urządzenie Bluetooth, na przykład z innym NXT, z telefony komórkowe lub z komputerami. Nawiązując połączenie Bluetooth możliwe jest: zdalne pobieranie programów z komputera; wysyłaj programy z innych urządzeń (nie z komputera), w tym z NXT; wysyłaj programy zarówno do poszczególnych NXT, jak i ich grup. Technologia ta umożliwia sterowanie robotem za pomocą telefonu komórkowego.

Tematyka „Algorytmy. Wykonawca algorytmu”, „Środowisko programistyczne”.
W celu wstępnej znajomości robota możesz bezpośrednio zaprogramować jednostkę NXT bez dostępu do komputera. Bezpośrednio na ekranie wyświetlacza, korzystając z szablonu pięciu poleceń, możesz utworzyć prosty program i zapętl to. Nie da się jednak obejść się bez znajomości podstawowych struktur algorytmicznych i opanowania środowiska programistycznego. To właśnie umiejętność programowania robota czyni go wykonawcą uniwersalnym, zdolnym do rozwiązywania różnorodnych problemów. Powinieneś zacząć opanowywać technologię programowania od wizualnych środowisk programistycznych, a następnie przejść do bardziej wydajnych i nowoczesnych środowisk zorientowanych na zdarzenia.
Robotyka będzie więc wymagała podstawowej wiedzy z zakresu informatyki, a niewyczerpane pragnienie ucznia, aby uczynić swojego robota „najlepszym”, popycha go do opanowania nowej wiedzy.
Dlaczego robota można nazwać idealnym narzędziem nauczania? Ponieważ narzędzie to pozwala stworzyć środowisko uczenia się, które będzie wykorzystywało naturalne pragnienia dziecka do zabawy, tworzenia i komunikowania się z rówieśnikami. Możemy zatem podkreślić zalety robotyki jako narzędzia nauczania:
. Zdobywanie wiedzy następuje w trakcie gry.
. Budowa robota zapewnia swobodę twórczą.
. Większość uczniów pragnie udoskonalić swoją pracę.

Jako przykład podam model „Robota dostarczającego darmowe smakołyki”, stworzony przez uczennicę klasy VI w ramach zajęć „Programowanie robotów” podczas zajęć pozalekcyjnych. Robot składa się z zestawu LEGO MINDSTORMS NXT Education 9797 zgodnie ze standardowym modelem Alpharex 1.0 i jest uzupełniony czujnikiem koloru wskazującym stan robota oraz tacą na smakołyki.
Celem pracy jest możliwie najszersze wdrożenie modelu chodu człowieka przy dostępnych zasobach. Ruch każdej nogi jest kontrolowany przez silnik i mechaniczny zespół kół zębatych i dźwigni. Jedna dźwignia przesuwa nogę w górę i w dół, druga przesuwa ją do przodu. W tym przypadku ciało odchyla się w stronę nogi podpierającej, dzięki czemu robot utrzymuje równowagę. Ten chód nazywa się „szuraniem”
Oddzielny silnik steruje czujnikiem odległości i ramionami dźwigni, które podtrzymują czujnik dotyku i czujnik koloru. Taca na smakołyki jest zamocowana.
Robot jest zaprogramowany do działania jako dostawca, na przykład darmowych smakołyków, zgodnie z następującym algorytmem zachowania. Robotowi swojemu ruchowi towarzyszy bezpośrednie zdanie: „Jestem robotem Alpharex, oferuję darmowy poczęstunek!” Osoba chcąca nawiązać kontakt z robotem może go zatrzymać gestem. Po zatrzymaniu robot wypowiada zdanie: „Pomóż sobie i naciśnij przycisk!” Po wzięciu cukierka osoba musi jednokrotnie nacisnąć przycisk w dowód wdzięczności. Trzy sekundy po zatrzymaniu robot będzie kontynuował ruch. Kiedy skończą się smakołyki (robot jest zaprogramowany na określoną liczbę cukierków na tacy), robot się pożegna, zaświeci się czerwona lampka i robot się zatrzyma.

Program do sterowania robotem napisany jest w środowisku NXT Programming 2.0.

Performer Robot istnieje w prostokątnym polu, podzielonym na komórki, pomiędzy którymi mogą znajdować się ściany i mieści się w całości w jednej celi.

Robot może poruszać się po terenie, malować ogniwa, mierzyć temperaturę i promieniowanie. Robot nie może przechodzić przez ściany, ale może sprawdzić, czy obok niego znajduje się ściana.

• Na system dowodzenia wykonawcy „Robota” składają się:
• 5 poleceń uruchamiających akcje Robota (lewo, prawo, góra, dół, malowanie)
• 10 poleceń sprawdzania warunków:
• 8 poleceń w postaci [lewo/prawo/dół/góra] [ściana/wolna]
• 2 polecenia typu komórka [wypełnione/puste]

2 polecenia pomiarowe (temperatura, promieniowanie)

Polecenia akcji

Zwraca wartość „nie”, jeśli komórka jest wypełniona, i „tak”, jeśli komórka nie jest wypełniona.

Polecenia pomiarowe

Algorytm może wyglądać następująco:

użyj Robota
al przykład 1
początek
. w dół
. Prawidłowy
. w górę
kon

Próba przeprowadzenia Robota przez ścianę zakończy się niepowodzeniem. Robot uderzy w ścianę i nie będzie już mógł wykonywać poleceń.

Napiszmy algorytm robota przechodzącego labirynt z punktu A do B:

użyj Robota
Alg od A do B
początek
. Prawidłowy

. w górę ; w górę ; Prawidłowy ; w dół ; w dół ; Prawidłowy
. w górę ; w górę ; Prawidłowy ; w dół ; w dół ; Prawidłowy
kon

Polecenia przejścia poszczególnych sekcji można zgrupować w jedną linię – skraca to zapis algorytmu i czyni go bardziej zrozumiałym. Aby móc pisać polecenia w jednej linii, należy je oddzielić średnikiem.

Rozwiązanie 20.1 zadania OGE 2017 z informatyki z wersji demonstracyjnej. Jest to zadanie drugiej części ze szczegółową odpowiedzią, o wysokim poziomie trudności. Szacowany czas wykonania zadania to 45 minut. Za to zadanie możesz zdobyć maksymalnie 2 punkty. Zadanie wykonywane jest na komputerze.

Sprawdzone elementy treści:
- umiejętność napisania krótkiego algorytmu w środowisku formalny wykonawca.

Opis elementów treści sprawdzanych podczas egzaminu:
— algorytm,
— właściwości algorytmów,
— sposoby pisania algorytmów,
- schematy blokowe,
- pomysł na programowanie,
- konstrukcje algorytmiczne,
— wartości logiczne,
- operacje,
- wyrażenia,
— podział zadania na podzadania,
- algorytm pomocniczy,
— obiekty przetworzone (łańcuchy znaków, liczb, listy, drzewa).

20.1 zadanie OGE 2017 z informatyki

Robot Performer może poruszać się po labiryncie narysowanym na płaszczyźnie podzielonej na komórki. Pomiędzy sąsiadującymi (po bokach) komórkami może znajdować się ściana, przez którą Robot nie może przejść.
Robot ma dziewięć poleceń. Cztery polecenia są poleceniami porządkowymi:
w górę
w dół
lewy
Prawidłowy
Wykonując którekolwiek z tych poleceń Robot porusza się o jedną komórkę odpowiednio: w górę, w dół ↓, w lewo ←, w prawo →. Jeśli Robot otrzyma polecenie przejścia przez ścianę, zapadnie się.
Robot też ma zespół przemalować, w którym zamalowana jest komórka, w której aktualnie znajduje się Robot.
Cztery kolejne polecenia to polecenia sprawdzające warunki. Polecenia te sprawdzają, czy droga Robota jest wolna w każdym z czterech możliwych kierunków:
za darmo na górze
wolny od dołu
pozostawiony wolny
wolny po prawej stronie
Poleceń tych można używać w połączeniu z warunkiem „ Jeśli", mający następującą postać:
Jeśli stan To
sekwencja poleceń
Wszystko
Tutaj warunek jest jednym z poleceń sprawdzających warunek.
Sekwencja poleceń– jest to jedno lub więcej dowolnych poleceń-rozkazów.
Na przykład, aby przesunąć jedną komórkę w prawo, jeśli po prawej stronie nie ma ściany i pomalować komórkę, możesz użyć następującego algorytmu:
jeśli to prawo jest wolne, to
Prawidłowy
przemalować
Wszystko
W jednym warunku można użyć kilku poleceń sprawdzania warunków przy użyciu łączników logicznych I, Lub, Nie, Na przykład:
jeśli (prawo jest bezpłatne) i (nie poniżej jest bezpłatne), to
Prawidłowy
Wszystko
Aby powtórzyć sekwencję poleceń, możesz użyć pętli „ Do widzenia", mający następującą postać:
na razie stan
sekwencja poleceń
kts
Na przykład, aby przesunąć się w prawo, gdy jest to możliwe, możesz użyć następującego algorytmu:
nts prawo jest na razie bezpłatne
Prawidłowy
kts

Wykonaj zadanie.
Niekończące się pole ma poziome i pionowe ściany. Lewy koniec poziomej ściany jest połączony z dolnym końcem pionowej ściany. Długości ścian nieznane. W ścianie pionowej znajduje się dokładnie jedno przejście; dokładne położenie przejścia i jego szerokość nie są znane. Robot znajduje się w klatce umieszczonej bezpośrednio nad poziomą ścianą na jej prawym końcu.
Na rysunku przedstawiono jeden z możliwe sposoby położenie ścian i Robota (Robot jest oznaczony literą „P”).

Napisz algorytm Robota malujący wszystkie komórki znajdujące się bezpośrednio po lewej i prawej stronie pionowej ściany. Przejście musi pozostać niepomalowane. Robot musi malować tylko komórki spełniające ten warunek. Na przykład na powyższym obrazku Robot musi pokolorować następujące komórki (patrz rysunek).

Podczas wykonywania algorytmu nie wolno zniszczyć Robota; wykonanie algorytmu musi zostać zakończone. Ostateczna lokalizacja Robota może być dowolna.
Algorytm musi rozwiązać problem dla dowolnego dopuszczalnego układu ścian oraz dowolnego położenia i wielkości przejścia wewnątrz ściany.
Algorytm może zostać wykonany w formalnym środowisku executora lub napisany w edytorze tekstu.
Zapisz algorytm w formacie plik tekstowy. Nazwę pliku i katalog do zapisania podają organizatorzy egzaminu.

Rozwiązanie 20.1 zadania OGE 2017 z informatyki

Nagramy polecenia wykonawcy pogrubiony czcionka i komentarze - kursywa. Początek komentarza będzie oznaczony symbolem „|” ( Podczas pracy nie ma potrzeby zapisywania komentarzy).

|Ruszamy w lewo, aż dotrzemy do pionowej ściany.
nt. lewa strona jest na razie wolna
lewy
kts

|Poruszamy się w górę, aż dotrzemy do przejścia w ścianie i malujemy cele.
nts nie jest jeszcze wolny po lewej stronie
przemalować
w górę
kts

|Podchodzimy do końca ściany i malujemy komórki.
nts nie jest jeszcze wolny po lewej stronie
przemalować
w górę
kts

|Obchodzimy ścianę.
lewy
w dół

|Schodzimy w dół, aż dotrzemy do przejścia w ścianie i malujemy cele.
nts nie jest jeszcze wolny po prawej stronie
przemalować
w dół
kts

|Schodzimy do końca ściany i malujemy komórki.
nts nie jest jeszcze wolny po prawej stronie
przemalować
w dół
kts

Możliwe są również inne rozwiązania.
Dopuszczalne jest stosowanie innej składni instrukcji wykonawcy, która jest bardziej znana uczniom.
Obecność pojedynczych błędów składniowych jest dozwolona, ​​jednak nie zniekształca intencji autora rozwiązania.

Za wykonanie zadania przyznawane są 2 punkty, jeśli
Algorytm działa poprawnie dla wszystkich ważnych danych wejściowych.
Za wykonanie zadania przyznawany jest 1 punkt, jeśli
Dla wszystkich prawidłowych danych wejściowych prawdziwe jest następujące stwierdzenie:
1) wykonanie algorytmu zostało zakończone, a Robot nie ulega awarii;
2) zamalowano nie więcej niż 10 dodatkowych komórek;
3) nie więcej niż 10 komórek z tych, które powinny były zostać pomalowane, pozostało niepomalowanych.
Za zadanie otrzymuje się 0 punktów, jeśli
Zadanie zostało wykonane błędnie, tj. nie zostały spełnione warunki do przyznania 1 lub 2 punktów.