Напишем свою собственную программу

Нашей задачей не является сделать из вас программистов. Однако одно занятие можно потратить на то, чтобы показать, как же создаются программы для компьютера. В 18 кабинете на одном из компьютеров есть хранитель экрана - мыльные пузыри.

Мы напишем 16 строчек, которые реализуют основную функциональность этого хранителя экрана - движение круга по экрану и отражение его от стен. Работать будем на GWBASIC - языке, специально разработанном для обучения программированию. На рабочем столе должен быть ярлык на эту программу. Запустив её вы увидите чёрный экран - в 1983 году, когда создавалась эта среда, в нём не было ни поддержки Ctrl+С/Ctrl+V ни мыши. Однако, для короткой программки сойдёт.

Что нужно знать для того, чтобы задать положение круга на экране?

Положение его центра (Х, Y) и радиус R. Для красоты круг можно рисовать некоторым цветом C

Что нужно знать, чтобы круг двигался?

Проекции его скорости на оси х и у: VX и VY.

На компьютере движение тела моделируется следующим образом:

Выбирается небольшой шаг времени DT, и с этим шагом каждый раз вычисляются новые координаты тела. Для прямолинейного движения формула будет:

X=X+VX*DT

Y=Y+VY*DT

Т.е. координата по оси Х будет той, что была, плюс то расстояние, на какое тело успело переместиться за время DT. Аналогично и для игрека.

Теперь как математически выразить отражение круга от края экрана?

Рассмотрим четыре его положения:

В положениях левее круга 1 и правее круга 3 происходит отражение от вертикальных границ. Это значит, что скорость VX должна поменять знак.

Если круг будет левее положения 1, то для него будет верным неравенство X<=R. Если он правее круга 3, то верно неравенство X>=600-R.

Поэтому команда отражения от вертикальных стенок будет выглядеть так:

IF X<=R OR X>=600-R THEN VX=-VX

В положениях ниже круга 2 и выше круга 4 менять знак должна скорость VY.

Поэтому, аналогично

IF Y<=R OR Y>=300-R THEN VY=-VY

Теперь сформулируем алгоритм, по которому круг будет летать по экрану

1. Перевести экран в графический режим
2. Инициализировать переменные
3. Стереть старое положение круга
4. Просчитать новое положение круга
5. Нарисовать круг
6. Проверить отражение
7. Перейти к пункту 3

Сделаем на основе алгоритма программу, используя соображения, приведённые ранее.

Пункт 1 реализуется двумя стандартными строками (здесь и далее строки с номерами - это те строки, которые нужно вводить в BASIC. Причём вводить их надо тоже с номерами, как написаны тут):

10 SCREEN 9

20 CLS

Пункт 2: зададим переменным стартовые значения

30 X=200

40 Y=150

50 R=30

60 C=14
70 DT=0.1

80 VX=7
90 VY=5

Таким образом, координата центра круга по оси х будет равна 200,  по оси у – 150, радиус круга – 30, цвет – 14 (жёлтый).

Шаг времени задаём равным 0,1 секунды, если понадобится – отрегулируем потом. Проекции скорости по осям х и у будут равны 7 и 5.

Пункт3. Чтобы стереть изображение, его нужно нарисовать нулевым цветом, т.е. чёрным

100 CIRCLE(X,Y),R,0

Пункт 4. Применяем выведенные формулы

110 X=X+VX*DT

120 Y=Y+VY*DT

Пункт 5 – рисуем круг в новых координатах

130 CIRCLE(X,Y),R,C

Пункт 6 – применяем выведенные формулы отражения

140 IF X<=R OR X>=600-R THEN VX=-VX

150 IF Y<=R OR Y>=300-R THEN VY=-VY

Пункт 7 – возвращаемся к пункту 3 алгоритма, т.е. к 100й строке программы

160 GOTO 100

 
Не забывайте после каждой строки нажимать Enter, чтобы та ввелась в память компьютера.
 

Запускаем программу. Для этого нужно перейти курсором на пустую строку, набрать RUN и нажать Enter. Наблюдаем, наслаждаемся плодами труда своего J

Теперь добавим гравитацию - пусть круг подскакивает как мячик. Прервите программу, нажав Ctrl+Break.

Выведите текст программы. Для этого нужно набрать команду LIST

Вспоминаем физику. При движении брошенного тела, с ускорением g меняется вертикальная составляющая его скорости, VY. Значит, в программу нужно добавить 2 строки (их можно набирать внизу, они встроятся в нужное место)

Инициализируем переменную G

75 G=1

Вычисляем новую вертикальную скорость

135 VY=VY+G*DT

Запускаем программу.

Добавим эффект переливания. Перед каждой отрисовкой будем случайнм образом менять цвет. Дописываем строку:
105 C = INT(1+RND*14)

Запускаем, смотрим. И ещё одна модификация - пусть круг оставляет цветной след. Для этого отключим стирание предыдущего положення круга. Это делается отключением строки 100. Её можно не удалять, а просто поставить после номера строки апостроф:

100 ‘CIRCLE(X,Y),R,0

Запускам программу, наблюдаем за изменениями в движении.

Подумайте, как надо изменить программу, чтобы круг притягивался к верхнему краю экрана? А к правому или левому?