【scratch】class_5_编程基础知识

在scratch的学习过程中，我们需要掌握一些编程的基本知识，下面给大家逐一介绍

数据类型 Data Type

实际编程环境中会涉及很多数据类型，但在scratch中数据类型基本就三种：数字、字符串和布尔

数字 Decimal

输入一个数字很简单，在任何椭圆形的输入框内都可以输入数字。scratch甚至提供了专门的运算工具来处理数字

我们注意到在绝对值的指令块的下拉选项中，还有很多数学函数，包括三角函数、反三角函数、指数函数和对数函数，这些是高中数学中要学的东西。

随机数 Random

这些指令块中还有一个比较特殊的是随机数，它用于生成一个1-10之间的随机整数。想一想，如果我们想生成一个任意区间之内的随机数，应该怎么操作？比如我想生成1-100之内的随机数。

生成1-100的随机数

• 首先，系统只提供了1-10的随机数，我们用这个随机数乘以10，就得到了10-100的10的倍数
• 然后，用1-10的随机数减1，就得到了0-9的随机数
• 最后用第一步的结果减去第二步的结果，就得到了1-100的随机数。
  
  那要想得到1-1000呢，同理，用上面的结果乘以10，再减去0-9。想得到1-10000呢，用1-1000的随机数乘以10，再减去0-9。依次类推。

二进制、十进制、十六进制 Binary Decimalism Hexadecimal

• 我们日常生活中用到的数字都是十进制的，为什么呢，因为我们人类有十个手指头，最初的计数就是数手指。然后阿拉伯数字1-10代替了手指的功能。

• 计算机只“认识”二进制的数字，也就是只认识0和1。为什么呢，因为计算机是集成电路组成的，电路需要开关来控制，而开关只有“开启”和“关闭”两个状态。而二进制中的1就代表开启，0就代表关闭。

• 除了二进制外，还有八进制，十六进制。因为二进制虽然简单，但是计数起来位数很多有点麻烦，所以就有了八进制和十六进制，一般用于位计算和编码。

• 这里仅以十进制、二进制和十六进制的对比来说明它们的计算方法
  

字符串 String

在任何输入框中也能输入字符，包括英文字母、汉字甚至其它语言文字。scratch也提供了专门处理字符串的方法

布尔 boolean

布尔型的变量只有两个值，true或者false（真或假）。就像它的值一样，布尔型的变量用于判断真假。
比如 （1+2=3），这句话是真的，是true；（1+3=2），这句话是假的，是false.

在scratch中所有“六角形”的代表的值都是布尔型的变量。

逻辑运算

就像数字有加减乘除四则运算一样，布尔型的变量也有自己的运算，叫做逻辑运算。
最基本的逻辑运算包括与、或、非

操作名	英文名	操作符	举例	总结
与	and	&	true&true=true; true&false=false; false&false=false	全真为真，有假为假
或	or	|	true|true=true; true|false=true; false|false=false	全假为假，有真为真
非	not	￣		真变成假，假变成真

在scratch工具中，与、或、非对应的命令是：

一切六角形的孔中都可以镶嵌布尔型的积木块

• 一个与操作的例子，找出1-100以内所有能被3整除的单数。能被3整除意思是这个数除以3的余数等于0；单数意思是这个数除以2余数不为0
  
  可以看到，其中“不等于0”这个判断就是用“不成立”这个命令实现的。

---

数据结构 Data Structure

以下两种数据结构在之前已经介绍过了
数据结构_数组和列表

数组 Array

列表 List

---

对象 Object

在scratch中，对象最直观的表现就是角色。
一个角色有：
角色名称，x坐标，y坐标，显示/隐藏，大小，方向

以上这些可以称为角色的属性。

一个对象，最主要的特点就是它的属性，以及对于它的属性的改变的操作。
所以，世界上任何一个物体都可以是一个对象，它都有自己的属性。
比如一个人，他有年龄，有身高，体重，长相等等。
比如一部手机，它有尺寸、使用寿命等等。
当我们了解了现实世界中物体的属性后，我们就可以用编程的方法把它抽象为一堆数据

比如在打砖块的游戏中，我们为砖块建立的“仅适用于当前角色的变量”，就属于砖块的属性。

---

流程控制 Process Control

流程控制，简单来讲就是根据条件的判断，使程序运行到不同的分支上去。
例如：我明天准备去旅游，但前提是明天不要下雨，如果明天下雨，我就不去旅游了；如果明天不下雨就去。这就是一个根据某个条件来决定接下来的进程的例子。

顺序结构

顺序结构就是程序执行过程中没有分支，比如用上面的例子来做顺序结构，明天下不下雨我都要去旅游

Created with Raphaël 2.2.0 开始 去旅游 结束

选择结构

选择结果需要有条件来使程序分支执行，条件成立时和条件不成立时程序会走不同的路径

Created with Raphaël 2.2.0 开始 去旅游 下雨? 去 不去 yes no

循环结构

循环结构顾名思义，就是需要重复执行某个操作，分为有条件的循环和无条件的循环。有条件的循环在条件成立或者不成立时循环就要停止，而无条件的循环会一直循环下去，直到程序被强制结束。
比如上面的例子，如果下雨我就等待，一直等到不下雨为止

Created with Raphaël 2.2.0 开始 去旅游 下雨？ 等待雨停 去旅游 yes no

输入、输出 Input/Output

• 输入与输出是计算机的基础功能，方便我们与计算机互动。
• 输入就是我们要通过什么方式告诉计算机做什么；输出就是计算机告诉我们它做了什么。
• 常见的输入设备包括鼠标、键盘、麦克风、摄像头、手写板、触摸屏、游戏手柄等，这些设备都是要捕捉人类的操作，把这些操作变成指令传递给计算机。
• 常见的输出设备包括显示器、打印机、耳机等，这些设备将计算机的工作展示给我们。

在scratch中，可以捕捉我们的输入的操作有很多，

关于这些命令的应用，在之前的小游戏中已经介绍过，在此不做赘述。
参看以前的小游戏

这里主要说一下“询问”和“说”的命令，它可以帮助我们和计算机进行“对话”，程序需要根据我们的输入进行判断时，就需要询问

此外还有录音的功能，可以把我们自己的声音用在作品当中

I/O

Input/Output的简写，I/O可以简单的理解为文件的导入和导出，这也是输入和输出的一部分。大部分的计算机软件都有I/O的功能，以帮助我们处理文件。

我们曾经说过，计算机是用来处理数据的，而数据在计算机上的具体表现，就是数据文件。一段文字，一张图片，一个视频，都是文件。可以说我们处理数据，其实就是在处理各种数据文件（当然也不是所有的数据都会生成文件，比如网络IO，这个以后再说）

在scratch中，我们保存自己的作品到电脑上，就是导出文件；而从电脑中上传，就是导入文件。
此外，我们导入一张图片作为背景或者角色，导入声音作为素材，都是导入文件。

角色也是可以导出的，而且导出的角色中不止包含造型，还包含代码，比如我们把曾经做过的打砖块游戏中的“砖块”角色导出

注意，导出操作可能会出现下面这个错误，但是并不妨碍导出结果的生成，只要忽视它就好了

他会生成一个.sprite3为后缀的文件，我们可以在别的项目中导入这个角色，就连它的代码一起导入了

所以这个功能可以帮我们复制我们写过的复杂的代码，复杂的东西写一遍就可以了，以后只需要不断的完善

甚至列表也是可以导入和导出的，比如我们把上面例子中1-100以内的3的倍数的单数全部导出。

我们也可以按照它的格式，自定义一个列表然后导入进来，比如我们随便写一个偶数数组

然后建立一个空的列表，就可以导入这个数组了

---

监听 Listening

监听是一个被广泛应用的计算机功能，但是可能有很多同学没有听说过。比如上面讲到的大部分输入操作，都要用到监听的功能。

简单来说，监听就是计算机一直在“监视”你的操作，一旦你做了某个操作，它必须立即回应你。比如你按下键盘鼠标，程序就“看到”你按下了键盘鼠标，它就会有动作。

scratch中的监听大概分为以下三类，一般监听事件都要用到无限循环操作。

键盘鼠标

顾名思义，监听我们的键盘鼠标操作

想一想，为什么我要在程序中加一个“等待0.2”秒的操作

消息广播

这个功能之前在打砖块的游戏中用到过，当球碰到砖块时，我们通知球转向。


这里我们再做一个小功能，令一名老师问一个学生100以内的加法，看是否能回答正确

• 老师的代码
  
• 学生的代码
  
• 效果是这样的
  

事件

其实鼠标键盘操作都可以称为事件。scratch中还提供了很多其它的事件，比如：

---

函数 Function

在编程过程中，对于一些复杂的逻辑编码，我们希望它们能够被重复应用。于是我们把它们“打包”成一个个的代码块，这种被打包的处理某个复杂逻辑的代码块就叫做函数。
函数有几个要素：函数名，参数，返回值
scratch中通过自定义积木，实现了函数的功能。
我们自定义一个判断输入年份是否是闰年的函数

可以看到，我们的回答作为参数传递到了函数内部进行计算。所以，对于使用函数的人来说，他不用关心函数内部的实现方法，他只需要关心的在使用函数时传递正确的参数。

当然一个函数是可以传递多个参数的，比如我们定义一个计算两数相加或者相减的函数，当布尔值传入true时就把两数相加，传入假时就把两数相减


有同学可能注意到自定义积木时有一个选项是“运行时不刷新屏幕”，这个功能是干什么的呢？
要回答这个问题我们可以看一下之前做的打砖块小游戏，还记不记得在绘制砖块的克隆体时出现了一个现象，就是30个砖块的克隆速度其实很慢，是一个一个克隆出来的，以至于球都飞出来了，砖块还没有克隆完。那这个问题怎么解决呢？
我们可以把砖块克隆的代码打包成一个函数，然后勾选执行时不刷新屏幕，就可以解决这个问题了

修改后可以试一下，发现30个砖块被瞬间克隆出来。原因是，克隆时，会重新绘制舞台，这很耗时间，所以把重绘舞台关闭就节约了时间。

一个函数执行结束后，是可以有返回值的，可惜的是，scratch中并不提供这样的功能，以后再讲其它编程语言时，会再提及

以上就是关于编程的一些基本知识，对于从没有接触过编程的同学来说，还是很新鲜的，希望同学们在学习scratch的过程中可以掌握这些知识。