ウォーミングアップ

今回はウォーミングアップとして， Ｃ言語とタートルグラフィックスの超基本的な使い方を体験しよう．

実習を始める前に， 準備が必要です．（前回，実行済みのハズ．）

Ｃ言語について

現在の世界には，多種多様なプログラミング言語が存在する． その中で最も多く実用されているもののひとつがＣである． 最近開発されたプログラミング言語の多く（C++，C#，Java，等）は， Ｃから派生したものである． また，派生とまでは言えなくとも，Ｃからの影響を強く受けている言語も多い （JavaScript，PHP，Python，等）． つまり，Ｃを勉強しておけば， 他の複数のプログラミング言語の修得は， かなり容易なものとなるだろう．

Ｃ言語の基本的な使い方

まず，ソースファイルを編集する：

$ gedit  hello.c  &	# hello.c はソースファイル名

ソースコード（ソースファイルの内容）の例：

#include <stdio.h>	// 関数 printf( ) 等を使うとき必要

int main(void)			// メイン関数：プログラムの本体
{
	int  i;		// カウンタ変数の宣言

	for (i = 0; i < 10; i++) {	// 10回繰り返し．ここから
		printf("%02d: Hello\n", i);	// 数値 i と文字列「Hello」を表示して改行
	}			// ここまで

	return (0);		// 関数の終了
}

次に，ソースファイルをコンパイルし，実行形式ファイルを生成する：

$ cc  hello.c  -o  hello	# 実行形式ファイル hello を生成

$ ls				# ファイルの存在を確認
hello*	hello.c			# 記号「*」はファイル名の一部ではなく，ファイル種類の識別記号

最後に，実行形式ファイルを実行する：

$ ./hello
00: Hello
01: Hello
02: Hello
...
09: Hello

タートルグラフィックスについて

タートルグラフィックス（turtle graphics）は， 初級者向けプログラミング教材として古（いにしえ）から伝わるものである． 元祖のタートルグラフィックスでは， 専用のプログラミング言語 LOGO が使われていた．

通常のプログラミングでは， コンピュータを制御するための命令を記述する． しかし，コンピュータの内部状態は人間には見えづらいので， プログラミングの学習には， かなりの想像力・推理力・忍耐力が必要となる． つまり，一般人は挫折しやすい．

一方，タートルグラフィックスでは， タートル（カメ）を制御するための命令を記述する． （タートルの代わりに，実物のロボットでもよいし， 仮想の CG キャラクタでもよい．） この方法だと，状態の変化が目に見えるので，多少の試行錯誤を経るだけで， すぐにプログラミングを理解できるようになる． 実際，子供（小学校低学年レベル）でも容易に修得できたそうだ．

さすがに諸君は大人（高専専攻科＝大学高学年レベル）なので， 本授業ではハードルを上げ，タートルをＣ言語で制御することにした． なお，タートルグラフィックスの機能は，本来のＣ言語には備わっていないのだが， 本授業では，担当教員作成の kame3d ライブラリによって提供されている． （前回，インストール済みのハズ．）

タートルグラフィックスの基本的な使い方

まずは，サンプルプログラムを編集・実行してみよう．

ソースファイル sample.c の編集：

$ gedit  sample.c  &

#include "kame3d.h"			// タートル関数を使うとき必要

int main(void)
{
	Init("Kame3D Sample Program");	// ライブラリを初期化し，ウィンドウタイトルを設定

// ここからタートル制御
	Goto(-1.0, -1.732);
	Move(2.0); Turn(120.0);
	Move(4.0); Turn(-120.0);
	Move(2.0); Turn(-120.0);
	Move(4.0); Turn(120.0);
	Goto(0.0, 0.0);
// ここまで

	Play();		// アニメーションを開始
	return (0);
}

コンパイルと実行：

$ cc  sample.c  -o  sample  -lkame3d
	# kame3d ライブラリをリンク（結合）してコンパイル
または
$ cckame  sample.c  -o  sample
	# 省略形のコンパイル．「実習の準備」として ~/.bashrc に設定した

$ ./sample  &

キー操作：

• [Q]：終了（Quit)
• [S]：一時停止／再開（Stop／Start）
• [R]：初期状態（Reset）
• [E]：最終状態（End）
• [C]：軌跡表示変更（Change）
• [V]：視点変更（View）
• [Space]，[B]：ズーム
• [Cursor]：回転

タートルのアニメーション表示やキーボードの入力処理は， 関数 Play() 内にすでに実装されている．

基本的なタートル制御関数

タートルは，次のような制御関数（命令）にしたがって移動し， キャンバスに軌跡を描く：

• Move(距離)：指定された距離だけ前進（負の距離だと後退）
• Turn(角度)：指定された角度だけ回転（反時計方向）
• Goto(x, y)：座標 (x, y) へ移動（中央が原点）
• PenUp()：ペン上げ（軌跡を残さない）
• PenDown()：ペン下げ（軌跡を残す）
• SetColor(色番号)：ペン色変更（色番号は 0 〜 7）

なお，標準の初期状態では， キャンバスサイズは 10×10， 進行方向は右である．

本日の課題

sample.c を元にして， 多角形や文字（氏名やイニシャルなど）を描くような タートルグラフィックスプログラムを自由に作成せよ．

担当教員へレポートを送信せよ：

• To：yanagawa@kushiro-ct.ac.jp
• Subject：ap-0423
• 本文：
• 作品の説明
• ソースコード
• 添付：スクリーンショット画像
• 提出期限：04月27日（金）17:00

スクリーンショットのためのコマンド

• スクリーンショット画像の作成

# 撮影対象ウィンドウを最前面に出しておき...

$ import  ユーザ名.png              # 撮影                  

# 撮影対象ウィンドウ内で左クリック．

• スクリーンショット画像の確認

$ display  ユーザ名.png  &              # 撮影結果の確認

制御構造について

次回の予習...

制御構造とは， 処理手順（プログラムの段取り）の組み合わせパターンのことであり， 次の三種類が基本となる：

• 連接：指示された順序通りに処理を進める． （最も基本的な制御構造．）

• 反復：手順をさかのぼり，処理を繰り返す． （Ｃ言語では，while 文や for 文で指示する．）

• 選択：場合に応じて処理を切り替える． （Ｃ言語では，if 文や switch 文で指示する．）

これらを適切に組み合わせることによって， 動作の複雑なプログラムのソースコードを 短く楽に記述できるようになる．

制御構造の考え方を楽しく理解するために， アルゴロジック を試してみるとよい．