基礎プログラミングa 第5回 （10/24)

(Basic Programing)

* 力試しテスト

（を兼ねて　目的の図を描くべくプログラムを構想する練習）

• 右側の図は試しに作ってみた例なので、必ずしも 正確にこの通りの形でなくていい。
• 各問とも キーワード def （関数を定義する）を 一回以上使うことが条件。

1. 右上に向けて発達する四角
2. 右向けてぐるぐる
3. 五弁の花（のように円を５つ。つながっていてもいい）

• 答え合わせ（プログラムの提示）は次回行いますが、
• それまでに各自、取り組んでおいて下さい

確認 プログラミングとは

• 例えば 四角を（亀君に）描かせるとき、図右のように ８つの動きを行い、４本の線分を描くことになる。
• この８つの動きをすべて順々に命令として書くことが、 （我々が学ぼうとしている）プログラミングではない。
• この動作は２つの動き（前、左）を４回繰り返すことである、 というパターンを見つけ出して、
  極力コンパクトな記述でコンピュータを使役しよう、 　　というのがプログラミングの考え方である。
• すなわち、人間が楽をして（少ない記述で）、 機械に多くのことをさせる、その発想が必要となる。

０ 補足

これまでの復習として、別ページの解説も、読んでおいて下さい。

補完について（再度）

• 最近になってもなお、関数名などのスペルミス等で ちゃんと動作しないプログラムを作ってしまう人が散見される。
• 最近見た例では repeat を repeetと書いていたケース等。
• これは、（英単語に弱いという遠因もなくはないが、それよりもここで問題なのは）
  すべての名標（関数名等）を自分で打鍵しようとしているのが原因。
• 前に述べたように、何文字か打鍵した時点で Ctrl+Space を押して、 コンピュータに正しい単語を補完させる（自分は候補の中から選択するだけ）という入力スタイルをマスターするといいだろう。

インデントについて

• （以前のバージョンでは メニューバーに source 項目があって、 インデント関連の細かい操作ができましたが、今は削除されてます。代わりに、)
• Ctrl+Shift+F （コンテキストメニューの「Format Source」）で一発でOKです。 （時々このキーをおして見るといい）

インスペクタ機能

• Scala（などの最近の言語）の処理系には、REPLと呼ばれるプログラムがあり、 入力したもの（オブジェクトや式）についての情報（式についてはその評価結果である値） を表示してくれる。
• kojo では、Output Pane がそれと同等の役割を果たす
• Script Editor で 式などを選択（ドラッグして色を反転させる）して、 Ctrl+Enter（またはRunボタン）すると、Output Paneにその情報が表示される

関数の引数について（補足）

• 関数定義は、サービス業（など）に業務を依頼するときの 注文書・命令書のようなものと考えられる。
  • その際に条件として何を指定する必要があるか（数量など）あらかじめ（業者の側が）想定し、
  • それを注文書に記入欄として用意をしておくことが多い、
  • それに相当するものが、関数での”仮引数” （かっこの中）。
• それぞれの記入欄にどんな種類の値が書けるか、についても 欄外に指示をしておくことが多い。
  「ここは漢字で」「ここは整数」「ここはカタカナで」
  • それに相当するのが、引数の型指定である。
• 呼出にあたって、右図のような流れで値が受け継がれていく ことも見ておいて下さい。

型変換について

• （これまで有耶無耶にしていた話だが）実は forward left などの関数は、 Double型の引数を受け取る仕様になっている。
• そのことは、kojo の Script Editor で例えば forw と入力したあと Ctrl+Space を叩いて補完を試みると、その引数の型を含めて選択肢が表示されるので確認できる。
• ところがこれまでのプログラムではこれらの関数に渡す引数として、 Int型の値を渡していた。
• 引数受渡し等の場面で（原則として）受け側と渡す値とで型が一致することが必要。
• これがエラー扱いされずにいたのは、実は言語処理系の内部で 「暗黙の型変換」（ここでは Int→Doubleの変換）が行われていたから。

• 暗黙の型変換は情報（の一部）が消失する方向での変換は行われないので、 Int→Double は変換されるがその逆のDouble→Int は変換されない。

• なお、（例えば）forwardについては、Kojoのソースプログラムに下図のような定義を行っている箇所があり、
  引数なしで呼ばれた場合は、引数つきで呼び直しを行っている。

３ 再帰

注）読みや字面が似ている単語としてがあるが別の言葉なのでご注意。

a) 関数の中でその（同じ名前の）関数自身を呼ぶ（前回参考ページ）

b）条件付きで実行する再帰関数（前回参考ページ）

b_2) 解説 再帰が必ず終了するために

• 上図のように、無限の呼出にならないよう、フェンスを設けることを考える。
• 再帰呼出の引数が、呼出毎に変化していき、遂にはその フェンスとして設定した値を超えたら、その先には行かない （これ以上の再帰呼出を行わない）ようにする。
• そのために、関数を右図のようなスタイルで書くといい。
  • 関数の中身全体が if で囲まれた形にする。
  • if の条件式（仮引数を含む式）が、 再帰呼出を継続するための条件を与えることになる。
• 再帰での引数の変化の方向によって 条件式の使い方が変わる
  • 増えていく方向（上の例のように）なら if(len < 100) のように
    仮引数がある値 より小さい（或いは ある値 を超えない）ことを条件とし (< か <=）
  • 減っていく方向なら 逆に ある値より大きい(或いは ある値 より小さくない）を条件とする（> か >=)

c) 再帰の 練習（その１）

• 別ページ参照
  • また別ページに提示したサンプルも参考にして下さい。

d）回数を決めた繰り返し

• 実は repeat() は Scala言語の固有の関数（あるいは繰り返し構文）ではなく、 Kojo独自のもの。

• ここでは再帰を使った回数指定の方法に限定して解説する

    def countdown(n:Int) {
        if(n>0) {
            println(n) // ＜ 前回紹介した関数（Scalaの標準的な関数 コンソールに印字し
            countdown(n-1)  //　　    改行もする （print+line から名前がついた） 
        }
    }
  

  と定義しておいて、

    countdown(10)
  

  のように、回数を渡すのが一般的。

• 逆に１からスタートして１増やした値で再帰的に呼ぶ方法もある
  （このとき if の条件式はどう書くことになるか？）。
  　＝＞ヒントの図も参照のこと

d_1) 補足

• ループの中のどこかに Thread.sleep(1000) を入れると、 そこで１秒（ずつ毎回）一時停止する。
  • （ここでは確認するのは難しいかもしれない）
  • バッファリングという処理が内部で行われているため、 停止しない再帰呼び出しをしたときにはこれが入っているほうが安心。

課題

• * 力試しテスト の各問は各自で取り組んでおいてください（できた分は後からでも提出）

• c) 再帰の 練習（その１） について、 例題4～7のうち一問（以上）を選び、
  　　再帰を使ってあらためて書いてみる。
  • （前回と同様に）ソースと結果画像（の両方）を メールに添付して提出すること
• 提出物には、そのプログラムの解説と 感想も少し書いて下さい。

（以下は次回扱います）

練習：

（ここは各自考えてみて下さい）

1. println() の代わりに 関数 print()　（やはりScalaの標準関数） を使ったらどうなるか？
2. １からｎまでカウントアップするプログラムを 書いて見て下さい（１からｎまでコンソールに印字する）

　e) 振動させるプログラム

def zigzag(n:Int, ang:Int) {	// nは回数（number ） angは角度（angle ）を想定
   if(i>0) {
      forward(100) ; right(ang)
      zigzag(n-1, -ang)
   }
}
// と定義する　呼び方はそれぞれ考えて見て下さい
// 仮引数が２つの関数なので２つ渡す必要がある

注）上の例は一箇所エラーがあります 実行してみて赤いメッセージが出たら対処して下さい

e’) 練習

• 左右にぐにゃぐにゃと振動する線
  　円弧を描く 反転した円弧を描く …

    def arc(len:Int,ang:Int) {
        repeat(10) {
            forward(len)
            left(ang)
        }
    }
  

  このような下請け関数 arcを 交互の方向に呼び出すといい
  （解説（プログラム例も）のページも参照）

• それがだんだん狭くなる
• 円（他の図形でも）が 互い違いに並ぶ

	　　○  ○  ○  ○
       	　　  ○  ○  ○  ○

• それがだんだん大きくなる

• その他、交互に変化する値を使ってかわった形を工夫してみて下さい

• 上の２例では、引数（再帰をある限度で停止させるために 少しずつ減らした）len を、
  単位図形の描画の際にも式の中で使った。
  • そのため、（単位図形が）少しずつ小さくなる図形になったが、
• len の値を単位図形に使用しなくてもいい。
  • すると同じ大きさの単位図形が（互い違いに？）並ぶ
  • 再帰の第一引数は、回数をカウントするだけのために 使われることになる。（これはこれでプログラムとしては正しい）
  • カウントするために使うときは、引数名として　n などが使われることが多いが。

補足２）

• 亀の歩みが遅いと感じる短気な方は
  kojoの関数リファレンス（レジュメページからリンクあり）に
  setAnimationDelay() 関数があるので使ってみてください。(この項 既出)
• ただし、終了しない再帰関数呼出との併用は避ける方がいいだろう。 （メモリ等の資源消費が激しくなりプログラムが異常終了したりPCの動作が重くなったりする恐れがある）

補足３）

• プログラムは 関数定義 と 関数呼び出し から構成される。
  • （他の要素もあるし 関数定義の中で別の関数を呼び出しているが）
    関数定義だけでは何も動作しない
• 呼び出し側と 呼び出され側とで 引数<=>仮引数 の数と型が一致していること
  • 同じ名前の関数で 仮引数の並びが違うものが複数用意されていることがある
  • そのときは いずれかの並びに合致すればOK

練習 ジグザグ型の描画をするプログラムを作成する

1. １回折れて方向反転
2. ２回折れて方向反転
3. （例えば）２０回折れて方向反転