Черепашка. Структури даних

У попередніх серіях

LVL 1

Де ви знайомитесь з віртуальним роботом-черепашкою і керуєте ним за допомогою команд.

LVL 2

Де ви знайомитесь з процедурами, першим потужним способом організації програм, та параметрами процедур, способом об'єднання процедур для зменшення кількості коду.

LVL 3

Де ви знайомитесь з подіями (events) та хуками (процедурами, які прив'язуються на події).

LVL 3.5. MEGA PROGRAM

Завдання

Зробити одну велику мега програму, яка буде складатись з усіх ваших маленьких програм (окрім інтерактивних). При натисненні на клавішу (abcdefghijklmnop…) черепашка очищує екран і малює фігуру з одного з завдань.

Наприклад, a –- малює квадрат, b –- малює шестикутник, c –- малює сітку, d –- малює зигзаг, і так далі.

Для цього потрібно буде, щоб кожна ваша програма стала процедурою у мега-програмі.

Завдання

В черепашці є команда turtle.write("blabla"), яка малює текст на екрані. Але, ця команда не вміє робити поворот тексту.

Щоб зробити поворот тексту, нам потрібно свою команду super_write(). А для цієї команди нам потрібно усі букви алфавіту.

Це завдання групове. Кожен отримує як завдання список букв, які треба зробити черепашкою, і потім все це об'єднати у одну мега-програму АЛФАВІТ.

Деталі:

• кожна буква повинна бути у своїй процедурі
• малюємо великі букви (ABCDEF…), а не маленькі
• коли черепашка починає малювати букву, треба вважати що вона знаходиться у лівому верхньому кутику букви
• коли черепашка закінчує малювати букву, вона повинна перейти у місце, де має починатись наступна буква (правий верхній кут + відступ). На картинці вище –- точки старту позначені червоним квадратиком
• у процедури букви є один параметр –- height, який відповідає за висоту букви. Буква не повинна бути більша за height (і, бажано, не повинна бути менша). Це потрібно для того, щоб не сталось як на картинці –- одна буква більша за інші

LVL 3.8. MOVE

Ось програма, яка заставляє черепашку рухатись по формулі, описаній в процедурі move(). Параметр x означає скільки секунд пройшло після старту програми, а отже, цей параметр з часом змінюється (постійно росте).

Як нові використано дії:

• import math –- додає різні математичні формули
• import time –- додає різні функції та процедури для роботи з часом
  • time.time() –- повертає кількість секунд, які пройшли з 1 січня 1970 року. Результат кожен раз змінюється коли ви запускаєте програму (постійно росте)
  • time.sleep(x) –- поставити програму на паузу на x секунд. Це дозволяє контролювати FPS. Наприклад, time.sleep(0.01) у вічному циклі означає, що максимальний FPS буде встановлено як 1сек / 0.01cек = 100.
• a*b –- помножити два числа і повернути результат
• a**b –- піднести a в степінь b. Наприклад, x**2 це
  $x^2$, (a+1)**3 це
  $(a+1{)}^3$

import turtle
import math
import time

turtle.tracer(0,0)

def move(x):
    turtle.goto(x*10, 10*x**2 - x*20)

def scene(t0):
    while True:
        move(1 * (time.time() - t0))
        time.sleep(0.01)
        turtle.update()

scene(time.time())

Завдання

Знайти де змінюється швидкість черепашки та збільшити швидкість у 10 разів.

Завдання

Знайти місце, де написана формулу руху черепашки і змінити її параметри так, щоб виглядало як на малюнку:

Завдання

Перевірити інші формули, подивитись як вони працюють:

• turtle.goto(10*x, 100*math.sin(x))
• turtle.goto(10*x, 100 / x)
• turtle.goto(10*x, 100*(math.sin(x) + math.sin(2*x) + math.sin(7*x)) )
• turtle.goto(-x, -x)
• turtle.goto(10*x, 10*x + 5*math.sin(10*x))
• turtle.goto(100*math.sin(x), 100*math.cos(x))
• turtle.goto(100*math.sin(x), 100*math.cos(x)**2)
• turtle.goto(math.sin(x)*(10*math.sin(x) + x**2- 50), 100*math.cos(x)-x)
• turtle.goto(x*math.sin(x), x*math.cos(x))
• turtle.goto((int(x) % 10)*10, 0)

Колір також можна змінювати по формулі, наприклад:

• turtle.color(0, abs(math.sin(x)), abs(math.cos(7*x)))

Завдання:

• запам'ятати (або записати) як будуються найважливіші криві:
  • пряма лінія — вміти її направляти в будь-яку сторону
  • парабола — це крива польоту снаряду
  • хвилька (синусоїда) — вміти міняти кількість гребенів (частоту), і розмір гребенів (амплітуду)
  • коло — це рух повороту. Дуже важлива штука. Розуміти як міняти радіус
  • спіраль
• розуміти, як направити криву у зворотньому або дзеркальному напрямку
• розуміти як управляти швидкістю анімації
• розуміти, що формулу можна поставити будь-де — навіть колір може бути по формулі, і формула може бути інша
  (для кольору є обмеження, що кожен елемент R, G, B має бути >= 0 та <=1)

LVL 4. Many turtles + Random

Окрім руху по формулі, існує також хаотичний, випадковий рух. Для створення хаосу потрібно використати додаткові функції Пайтона:

• import random –- підключає рандом. Після того, як рандом підключено, можна запускати такі функції:
  • random.random() –- випадкове число з 0 до 1, наприклад, 0.377. Може використовуватись у команді turtle.color()
  • random.randrange(a, b) –- випадкове число >= a та < b. Наприклад, random.randrange(10, 15) може бути будь-яким з 10, 11, 12, 13, 14.

Щоб зробити нову черепашку, потрібно написати так:

carl = turtle.Turtle()

joe = turtle.Turtle()

Тепер carl та joe –- імена для двох черепашок. Кожну з них можна окремо рухати через, наприклад, carl.forward(100) та joe.goto(-100, -100).

Завдання

Зробити багато черепашок, всі з яких рухаються по особливим правилам:

• всі черепашки мають різні імена
• всі черепашки мають різні кольори
• дві черепашки рухаються по формулі спіралі (по різним формулам)
• 5 черепашок рухаються у випадковому напрямку
• 1 черепашка рухається у випадкові точки екрану
• 1 черепашка завжди рухається вперед, але клавішами можна управляти напрямком її руху
• 1 черепашка, яка рухається фіксовано як п'ятикутна зірочка

Якщо натиснути пробіл ("space"), то всі шляхи всіх черепашок стираються і починають малюватись наново.