变色游戏-第15届蓝桥第三次STEMA测评Scratch真题精选

[导读]：超平老师的《Scratch蓝桥杯真题解析100讲》已经全部完成，后续会不定期解读蓝桥杯真题，这是Scratch蓝桥杯真题解析第163讲。

第15届蓝桥杯第3次STEMA测评已于2023年12月17日落下帷幕，编程题一共有6题，分别如下：

• 多变的太阳

• 转动的风车

• 六花阵图

• 变色游戏

• 筛选数据

• 消失的水母

变色游戏，本题是2023年12月17日举行的第15届蓝桥STEMA测评Scratch编程初/中级组编程第4题，题目要求编程创作一个变色游戏。点击任意一个方块，该方块及上下左右邻居方块都会变色，当所有方块变为蓝色时游戏胜利。

先来看看题目的要求吧。

一.题目说明

编程实现：

变色游戏。

具体要求：

1). 每次点击绿旗，舞台中出现了3行3列的红色方块方阵，变量“游戏时长”为0，如图所示；

2). “游戏时长”的值每隔1秒增加1；

3). 当第一次点击方块时，被点击的方块及与其上下左右相邻的方块都会变为蓝色；

例如：第一次点击且点击最中间的方块后的效果如下图。

4). 接下来每次点击任意一个方块后，该方块及与其上下左右相邻的方块改变颜色（红色变为蓝色，蓝色变为红色）；

例如：第二次点击且点击右下角的方块后的效果如下图。

5). 当所有方块都变为蓝色后，显示“胜利”，“游戏时长” 不再变化，程序结束。

评判标准：

• 10分：满足"具体要求"中的1）；

• 5分：满足"具体要求"中的2）；

• 10分：满足"具体要求"中的3）；

• 20分：满足"具体要求"中的4）；

• 15分：满足"具体要求"中的5）。

二.思路分析

先来看看题目提供的角色，一共有两个，分别是方块和胜利，如图所示：

其中，方块角色有两个造型，分别是红色和蓝色，如图：

根据题目的描述，我们可以将整个游戏拆分为3个模块：

• 克隆九宫格方块

• 点击方块变色

• 计时和游戏胜利

其中，计时和游戏胜利相对简单一些，重难点是前面两个模块，尤其是点击方块变色效果，接下来我们逐一分析。

1. 克隆九宫格方块

这是一个典型的多行多列克隆场景，超平老师总结了一个“克隆四兄弟”模型，超级好用。

所谓4兄弟是指下面这4个指令：

其中和x坐标相关的两个兄弟指令负责从左至右克隆一行，而y坐标相关的两个兄弟指令负责从上到下克隆多行。

基本模板如下：

本题中的方块呈现九宫格效果，也就是3行3列，只需要将上面m和n都改成3，设置好起点的x和y，以及行和列的间隔，就可以了。

2. 点击方块变色

当点击任意一个方块时，该方块及与其上下左右相邻的方块都需要改变颜色。当前方块比较容易处理，邻居方块该如何确定呢，这是本题的难点。

为方便说明，我们给每个方块进行编号，编号为1~9，如下：

需要注意，不是每个方块都有上下左右的邻居方块，如果把这些方块进行分类，则可以分成如下3种情况：

中心方块（5）：有上下左右4个邻居，比如方块5，其邻居为2、4、6、8；边方块（2、4、6、8）：有3个邻居，比如方块2，其邻居为1、3、5；角落方块（1、3、7、9）：只有两个邻居，比如方块1，其邻居为2、4；

因此需要分情况讨论，关键是要处理好边界情况，可以分行和列进行讨论，如下：​​​​​​​

第一行：上方没有方块；最后一行：下方没有方块；第一列：左边没有方块；最后一列：右方没有方块；

所以，我们需要解决如下3个小问题：

1). 如何获取当前方块的编号？

2). 当前方块的邻居有哪些？

3). 这些邻居保存到哪儿？

第一个问题相对比较简单，我们可以给方块增加一个私有变量"_ID"，用来表示方块的编号，并将值设为1到9。

第二个问题稍微麻烦一点，需要根据方块的编号来确定它所在的行和列，一般来说，有两种处理办法。

第一种是死方法，直接通过编号来判断，如下：​​​​​​​

第一行：编号等于1、2、3；第一列：编号等于1、4、7；最后一行：编号等于7、8、9；最后一列：编号等于3、6、9；

由于这里的方块数量是固定的，并且每行每列只有3个，使用这种方式是完全可以的。如果方块数量不固定，并且方块较多时，则就不适合了。

第二种是数学方法，稍微转换一下角度：​​​​​​​

如果编号 > 3，则说明有上一行，获取上方方块的编号；如果编号 < 7，则说明有下一行，获取下方方块的编号；如果编号➗3的余数 = 1，则说明有右边的列，获取右边方块的编号；如果编号➗3的余数 = 0，则说明有左边的列，获取左边方块的编号；

将当前方块及邻居方块的编号都保存到一个列表中，然后根据列表中的编号对每个方块进行变色即可。

3. 计时及游戏胜利

计时比较简单，重点是如何判断游戏胜利，胜利的依据是所有的方块都变成蓝色。我们可以借助列表，将每个方块的颜色都保存到列表中，如下：

其中1表示红色，2表示蓝色，当点击方块时，就更新列表中对应的颜色。当所有的列表项都变成2，换言之，当列表中没有1时，游戏胜利。

思路有了，接下来，我们就进入具体的编程实现环节。

三.编程实现

根据上面的思路分析，我们分4步来编写程序：

• 准备工作

• 克隆九宫格方块

• 点击方块变色

• 计时和游戏胜利

1. 准备工作

这里的准备工作，主要是定义变量和列表，先创建变量“游戏时间”和“_ID”，如下：

注意，这里的"_ID"是私有变量，并且需要在方块角色中创建。

再创建两个列表，一个是“方块颜色”，一个是“邻居方块”，如下：

2. 克隆九宫格方块

根据前面的思路分析，我们使用“克隆4兄弟”模型来克隆九宫格方块，在方块角色中编写代码如下：

代码不少，简单说明4点：

1). 列表需要初始化，也就是清空操作；

2). 本体默认是隐藏的，并且换成造型1，也就是红色方块；

3). _ID的初始值为0，在每次克隆之前，将_ID增加1，利用克隆体的继承特性，确保克隆体的编号为1~9；

4). 克隆完成，将_ID设置为0，表示将本体的_ID恢复到0，这个不是必须的，但建议你写上，在某些场景下会用到这一小技巧。

针对克隆体，需要显示，同时需要向列表中增加数据，代码如下：

运行程序，效果如下：

3. 点击方块变色

在点击方块时，需要将当前方块及其邻居方块的编号加入到“邻居方块”列表中，根据前面的思路分析，在方块角色中，继续编写代码如下：

代码就不再解释了，可以先测试一下效果。

当点击编号为5的中心方块时，列表中的数据如下：

当点击编号为2的边方块时，列表中的数据如下：

当点击编号为1的角落方块时，列表中的数据如下：

这说明程序完全正确，可以继续下一步了。

在代码最后，发送了一个广播消息，克隆体接收到广播后，需要变色并更新列表数据，继续编写代码如下：

简单说明两点：

1). 之所以使用“广播并等待”指令，是确保所有方块先变色，并且“方块颜色”列表中的数据已经更新完；

2). “邻居方块包含_ID” 指令的意思是，如果当前方块的_ID在“邻居方块”列表中，表示它就是邻居方块，当然也包括被点击的方块自己；

4. 计时和游戏胜利

当“方块颜色”列表中没有1的时候，就表示游戏胜利了，所以每次点击方块更新完列表，都需要判断，在上面的广播指令下面增加如下代码：

对应的，切换到胜利角色，先进行初始化设置和计时功能，代码如下：

当接收到“胜利”广播时，显示角色，并停止全部脚本即可，编写代码如下：

至此，整个作品就创作好了，是时候来体验一下游戏效果啦。

四.总结与思考

本题是初/中级组编程部分第4题，分数为60分，积木块数量75个左右，涉及到的知识点主要包括：

• 克隆编程，重点是多行多列的克隆技巧；

• 循环编程，尤其是嵌套循环；

• 变量的使用，重点是私有变量；

• 列表的运算；

• 事件广播机制；

本题难度中等偏上，完成时间20分钟左右，重难点在于如何找到点击方块的邻居方块并改变其颜色。

为了保存每个方块的颜色及邻居方块，我们使用了列表，这让问题变得更简单，由此也可以看出，列表在编程中的重要性。

类似的九宫格游戏还有很多，比如井字棋、数字华容道、幻方、数独等，它们都可以使用列表来实现，所以，我们一定要熟练掌握列表的各种用法。

超平老师给你留两个思考题：

1). 本题中的九宫格，要全部变为蓝色，最少几步可以完成？

2). 如果要实现4 x 4的16宫格，又该如何实现呢，赶紧动手试试吧。

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