1

Vakdidactiek

17 – 11 - 2003

Goethals Frederik

frederikgoethals@belgacom.net

2

Herhaling basiscommando’s

• Turtle basiscommando’s

• Penopdrachten

• Kleuropdrachten (RGB waarden)

• Positioneren van de turtle (assenstelsel)

• Programmeercommando’s

3

1. Toepassing: het tekenen van een huis

• Een huis met vaste coördinaten en afmetingen.

4

Huis met vaste coördinaten en afmetingen

5

2. Analyse van het probleem

• Doel: via een stapsgewijze verfijning het oorspronkelijke probleem opdelen in kleinere deelproblemen.

• De deelproblemen verder opdelen totdat de problemen herleid zijn tot basiscommando’s of reeds geziene procedures.

• Vb: molen van vorige les

6

Stapsgewijze verfijning van de molen

Muren

Dak Driehoek

Rechthoek

Wieken 4 * Wiek Rechthoek

Rechte

Molen

7

Stapsgewijze verfijning van het huisHuis

Muur

Dak Dak

Schoorsteen Rechthoek

Trapezium

Bakstenen

Deur

Raam Rechthoek

Deur

Deurklink

Rechthoek

Cirkel

Rechthoek

Voegingen Horizontaal

Verticaal

Rechten

Rechten

8

3. Implementatie van de deelproblemen

• Doel: elk eenvoudig deelprobleem apart implementeren (aparte procedures) om zo de implementatie van de complexe toepassing te bekomen.

• Elke procedure moet zo onafhankelijk mogelijk kunnen werken van de andere.– Vb: procedure “dak” is zelf verantwoordelijk

voor het correct verplaatsen van de turtle, het kiezen van de juiste kleuren, …

9

Huis

Het huis kan gezien worden als twee kleinere deelproblemen.

De muur en het dak.

Hoe implementeren?

to huis;scherm wissencs

;de muur tekenenmuur

;het dak tekenendak

end

10

Huis muur bakstenen

Eerst de volledige muur tekenen, daarna de muur voegen.

Vervolgens het raam en de deur plaatsen.

to muur;de turtle linksonder zettenpusetxy 0 0pd

;een rode rechthoeksetfc [255 0 0]bitblock 300 150

;de muren voegenvoegen

;het raam tekenenraam

;de deur tekenendeur

end

11

Huis muur bakstenen voegingen

De muur moet gevoegd worden.

Eerst horizontaal voegen, daarna verticaal voegen.

to voegen;de muur horizontaal voegenvoeg_horizontaal

;de muur verticaal voegenvoeg_verticaal

end

12

Huis muur bakstenen voegingen horizontaal

Horizontaal voegen van de muur, komt neer op het herhaaldelijk tekenen van horizontale lijnen.

Hoe moeten we dit implementeren?

to voeg_horizontaal;de rode muur horizontaal voegen;kleur van de voegen bepalen (grijs)setpc [128 128 128]

pu setxy 0 7.5 pd setheading 90 fd 300pu setxy 0 15 pd setheading 90 fd 300…pu setxy 0 142.5 pd setheading 90 fd 300

end

Geen efficiënte programmering

13

Huis muur bakstenen voegingen horizontaal

Hoe kunnen we het voegen efficiënter implementeren?

pu setxy 0 7.5 pd setheading 90 fd 300pu setxy 0 15 pd setheading 90 fd 300…pu setxy 0 142.5 pd setheading 90 fd 300

Hoeveel keer herhalen? •142.5/7.5 = 19 keer horizontaal voegen.

•Welke instructies herhalen?•pu setxy 0 … pd setheading 90 fd 300

•Probleem: niet steeds dezelfde instructie die herhaald moet worden!•Oplossing: (cfr. Tellen van 1 tot 10)

•Make “teller 7.5•Repeat 19 [pu setxy 0 :teller pd setheading 90 fd 300 make “teller (:teller + 7.5) ]

Correct, maar geen elegante manier van oplossen! Introductie van de for-lus!

Repeat-instructie: repeat … […]

14

Huis muur bakstenen voegingen horizontaal

Vb: uitprinten van de natuurlijke getallen tussen 0 en 10: 0,1,…,10•for [i 0 10 1] [ print :i ]

•Stap 1: i=0 <= 10 0 uitprinten•Stap 2: i=1 <= 10 1 uitprinten•…•Stap 10: i=10 <=10 10 uitprinten•Stap 11: i=11 > 10 stoppen met for-lus uitvoeren

For-instructie: for [ variabele startwaarde stopwaarde stapgrootte] […]

15

Huis muur bakstenen voegingen horizontaal

pu setxy 0 7.5 pd setheading 90 fd 300pu setxy 0 15 pd setheading 90 fd 300…pu setxy 0 142.5 pd setheading 90 fd 300

for [ variabele startwaarde stopwaarde stapgrootte] […]

to voeg_horizontaal;de rode muur horizontaal voegen;kleur van de voegen bepalen (grijs)setpc [128 128 128]

Geen efficiënte programmering

pu setxy 0 7.5 pd setheading 90 fd 300pu setxy 0 15 pd setheading 90 fd 300…pu setxy 0 142.5 pd setheading 90 fd 300

end

16

Huis muur bakstenen voegingen horizontaal

pu setxy 0 7.5 pd setheading 90 fd 300pu setxy 0 15 pd setheading 90 fd 300…pu setxy 0 142.5 pd setheading 90 fd 300

for [ variabele startwaarde stopwaarde stapgrootte] […]

to voeg_horizontaal;de rode muur horizontaal voegen;kleur van de voegen bepalen (grijs)setpc [128 128 128]

for [ i 7.5 142.5 7.5 ] [ pu setxy 0 :i pd setheading 90 fd 300 ]

end

17

Huis muur bakstenen voegingen verticaal

Verticaal voegen van de muur, komt neer op het herhaaldelijk tekenen van verticale lijnen.

Hoe moeten we dit implementeren?

to voeg_verticaal;de rode muur verticaal voegen;kleur van de voegen bepalen (grijs)setpc [128 128 128]

for [i 20 280 20] [pu setxy :i 0 pd setheading 0 fd 150]

end

18

Huis muur deur deur

De deur zelf wordt voorgesteld als een groene rechthoek.

Hoe moeten we dit implementeren?

to deur;de turtle in goede positie zettenpusetxy 210 0pd

;een groene rechthoek tekenen en opvullensetfc [0 255 0]bitblock 60 120

;de deurklink tekenendeurklink

end

19

Huis muur deur deurklink

De deurklink wordt getekend als een zwarte cirkel.

Hoe moeten we dit implementeren?Eigenschappen van cirkel?

to deurklink;de turtle in goede positie zetten (middelpunt van cirkel)pusetxy 255 60pd

;kleur van de deurknop bepalen (zwart)setpc [0 0 0]setfc [0 0 0]

;een cirkel tekenen en opvullencircle 7fill

end

20

Huis muur Raam

Het Raam is een blauwe rechthoek.

Hoe moeten we dit implementeren?

to raam;de turtle in goede positie zettenpusetxy 60 45pd

;kleur van het raam bepalen (blauw)setfc [0 0 255]

;een rechthoek tekenen en opvullenbitblock 90 60

end

21

Huis dak dak

Het Dak is een zwarte trapezium.

Hoe moeten we dit implementeren?

Eerst tekenen, dan opvullen.

Grote basis, rechterwand (50°), kleine basis, linkerwand (50°).

• grote basis tekenen pu setxy 0 150 pd heading 90 fd 300

• rechterwand tekenen lt (180 - 50) fd 120 lt 50

• kleine basis tekenen fd …

• linkerwand tekenen setxy 0 150

• Probleem: Hoelang is de kleine basis?

22

Huis dak dakDe lengte van de kleine basis?

Oplossing: •opslaan van de posities (x1,y1) en (x2,y2)

•make “pos1 pos•make “pos2 pos

•de waarde 300 – 2 * (x1 – x2) berekenen.•300 – 2 * ( (item 1 :pos1) – (item 1 :pos2) )

23

Huis dak dakto dak

;de turtle in goede positie brengenpusetxy 0 150setheading 90pd

;kleur van dak bepalen (zwart)setpc [0 0 0]setfc [0 0 0]

;basis tekenenfd 300

;huidige positie bewarenmake "pos1 pos

;rechterdakwand tekenenlt 180 - 50fd 120lt 50

;huidige positie bewarenmake "pos2 pos

;tekenen van schoorsteenschoorsteen

;kleine basisfd 300 - 2*((item 1 :pos1) - (item 1 :pos2))

;linkerdakwand tekenensetxy 0 150

;opvullen van dak (net in dak staan)pusetxy 150 151pdfill

end

24

Huis dak schoorsteenDe schoorsteen is een zwarte rechthoek.

De schoorsteen wordt getekend als de turtle op positie (x2,y2) staat (zie vroeger)

Hoe moeten we dit implementeren?

to schoorsteen;kleur van dak bepalen (zwart)

setfc [0 0 0]

;zwarte rechthoek tekenenbitblock 30 45

end

Maar!Schoorsteen staat verkeerd !Bitblock start altijd RECHTS van de turtle!

25

Huis dak schoorsteen

•De turtle dus eerst enkele positiesnaar links verplaatsen.

•Dan de bitblock tekenen.

•De turtle terug naar rechts verplaatsen.

to schoorsteen;turtle linksonder schoorsteen zettenpusetheading -90fd 30pd

;zwarte rechthoek tekenensetfc [0 0 0]

bitblock 30 45

;turtle terugzettenpubk 30pd

end

Trucje:

26

4. Testen van de toepassing

• We hebben de complexe toepassing stapsgewijs verfijnd en geïmplementeerd met behulp van verschillende procedures.

• De startprocedure was• To huis

….

• End

• Als alles correct is verlopen zou het uitvoeren van het commando huis in de commander van MSWLOGO het volledige huis moeten tekenen.

27

Huis met vaste coördinaten en afmetingen

28

5. Uitbreiding 1: één of meer huizen met variabele afmetingen en coördinaten

• Opgave:– Pas de code van vorige opgave aan zodat het mogelijk wordt om

een huis met variabele afmetingen en coördinaten te tekenen.– Alle afmetingen van het huis worden in functie van de breedte

berekend (zie kopie)

– Sla misschien best de vorige opgave op in het bestand vasthuis.lgo– Kopieer, plak en hernoem het bestand tot variabelhuis.lgo– Pas dan het bestand variabelhuis.lgo aan, zodat het originele bestand

niet wordt veranderd.

– Commando-opdracht: huis x-co y-co breedte• Vb: huis 0 0 300• Vb: huis -200 20 180• Vb: huis -350 40 120

29

Huis met variabele coördinaten en afmetingen

30

Meerdere variabele huizen

31

Werkwijze voor aanpassen van de code

Welke zaken moeten veranderd worden?

•Gebruik van parameters•Welke parameters doorgeven aan welke functies?

•X-co, Y-co, breedte

•Welke individuele commando’s moeten gebruik maken van de parameters?

•Voorbeeld: de functie huis wordt nu…

to huis :x :y :breedte;x=x-coordinaat van referentiepunt van huis (links onder);y=y-coordinaat van referentiepunt van huis (links onder);breedte=de breedte van het huis

;tekenen van muur: muur :x :y :breedte

;tekenen van dakdak :x :y :breedte

end

32

6. Uitbreiding 2: één of meer huizen met variabele afmetingen, coördinaten en kleuren

• Opgave:– Pas de code van vorige opgave aan zodat het nu ook mogelijk wordt

huizen met variabele kleuren te tekenen.

– Sla misschien best de vorige opgave op in het bestand variabelhuis.lgo– Kopieer, plak en hernoem het bestand tot allesvariabelhuis.lgo– Pas dan het bestand allesvariabelhuis.lgo aan, zodat het origineel niet wordt

veranderd.

– Commando-opdracht: • huis x-co y-co breedte [r_muur g_muur b_muur] [r_voeg g_voeg b_voeg]

[r_deur g_deur b_deur] [r_klink g_klink b_klink] [r_venster g_venster b_venster] [r_dak g_dak b_dak] [r_schoorsteen g_schoorsteen b_schoorsteen]

– Vb: huis 0 0 300 [255 0 0] [128 128 128] [0 255 0] [0 0 0] [0 0 255] [0 0 0] [0 0 0] – Vb: huis -50 -100 300 [192 192 192] [0 0 0] [134 7 149] [255 255 255] [0 144 244]

[195 3 26] [4 3 2]

33

Huis met variabele afmetingen, coördinaten en kleuren

34

Werkwijze voor aanpassen van de code

Welke zaken moeten nu veranderd worden?

•Gebruik van parameters•Welke parameters doorgeven aan welke functies?

•X-co, Y-co, breedte, kleuren als 1 parameter [… … … ]

•Welke individuele commando’s moeten gebruik maken van de parameters?

•Voorbeeld: de functie huis wordt nu…

to huis :x :y :breedte :rgb_muur :rgb_voeg :rgb_deur :rgb_klink :rgb_venster :rgb_dak :rgb_schoorsteen

;x=x-coordinaat van referentiepunt van huis (links onder);y=y-coordinaat van referentiepunt van huis (links onder);breedte=de breedte van het huis;tekenen van muur:

muur :x :y :breedte :rgb_muur :rgb_voeg :rgb_deur :rgb_klink :rgb_venster;tekenen van dak

dak :x :y :breedte :rgb_dak :rgb_schoorsteen

end

35

7. Conclusie

• Wat is de conclusie van de toepassingen?– Niet zozeer dat we kunnen huizen tekenen

– Wel…• Het belang van de stapsgewijze verfijning (top

down strategie). Het omzetten van complexe problemen tot eenvoudigere deelproblemen.

• Een goede analyse en bijhorende implementatie stelt ons in staat om makkelijk de toepassing uit te breiden en/of aan te passen.