Programmieren lernen mit Robot Karol – ComeniusWiki (2024)

Robot Karol ist eine Programmierumgebung mit einer Programmiersprache, die zum Erlernen des Programmierens und zur Einführung in die Algorithmik in der Schule gedacht ist. Das Programm ist Freeware und kann über den Link Karol heruntergeladen werden (Kurzanweisung mit Downloadmöglichkeit (zip-Datei) auf der letzten Seite).

Die Programmoberfläche von Karol ist zweigeteilt: Auf der linken Seiten befindet sich der sogenannte Editor, in dem die Programme geschrieben werden. Auf der rechten Seite ist Karols Welt, in der das verfasste Programm ausgeführt werden kann.

In Karos Welt gibt es einige Objekte, die von Karo verteilt und wieder eingesammelt werden können.

• Ziegel

Karol kann Ziegel vor sich hinlegen. Sollte vor ihm bereits ein Ziegel liegen, wird der nächste Ziegel auf den anderen drauf gelegt.

Wenn Karol vor einem Ziegel steht und einen Schritt macht, steigt er auf den Ziegel. Allerdings kann er nicht über 2 Ziegel auf einmal steigen.

Das heißt um auf einen 2er Ziegelturm zu kommen, muss er über einen davorliegenden einzelnen Ziegelstein "klettern".

• Marke

Marken werden direkt auf das Feld unter Karol gelegt. Sie dienen zur Orientierung und haben keinen Einfluss auf Karols

Bewegungsmöglichkeiten; er kann einfach darüber laufen. Im Gegensatz zu Ziegeln können nicht mehrere Marken übereinander gestapelt werden.

• Quader

Quader versperren Karol den Weg. Er kann nicht über sie gehen. Außerdem lassen sie sich nicht stapeln.

Die Bewegungsmöglichkeiten von Karol sind recht übersichtlich. Mit den angegebenen Anweisungen kann das entsprechende Verhalten gesteuert werden.

Auf der rechten Seite der Karoloberfläche befindet sich Karols Welt. Durch Aufruf von Welt - Neue Welt kann die gewünschte Ausdehnung der neuen Welt festgelegt werden. Wenn die Ausgangsposition vom Standardstartpunkt (1,1) abweicht oder Hindernisse zur von Karol zu lösenden Welt gehören, dann empfiehlt es sich, die Welt über Welt - Welt speichern mit der Endung .kdw abzuspeichern.

Das Programm "Robot Karol" ermöglicht es uns, dem Roboter, der sich in seiner Welt bewegen und Aufgaben erfüllen kann, Anweisungen zu geben.

Durch eine Anweisung (z.B. "Schritt") sendet man eine Botschaft an ein Objekt (z.B. Karol), das darauf mit der zugehörigen Methode reagiert (z.B. Schritt() ).

• 2 mal vorwärts
• Linksum
• 2 mal vorwärts
• Linksum
• 2 mal vorwärts

Schritt
Schritt
LinksDrehen
Schritt
Schritt
LinksDrehen
Schritt
Schritt

Eine solche Folge von Anweisungen bezeichnet man als Algorithmus.

Ein Algorithmus ist eine endliche Folge aus eindeutigen und ausführbaren Anweisungen zur Lösung eines allgemeinen Problems.
Ein Programm ist ein Algorithmus, der in einer formalisierten Sprache abgefasst ist und maschinell ausgeführt werden kann.

1. Karol soll ein Rechteck ablaufen und am Ende wieder in der Ausgangsposition stehen.

2. Damit man besser erkennt, ob Karol auch ein „U“ durchläuft, soll er dabei Marken setzen. Es soll also eine „U-Form mit Markierungen“ gebildet werden.

3. Karol soll vier Ziegel in einer Reihe nebeneinander legen.

Die Fähigkeiten von Karol können durch neue, zusätzliche Methoden erweitert werden. Diese selbstdefinierten Anweisungen müssen vorher vom Programmierer festgelegt werden.Neue Methoden beginnen stets mit dem Wort Anweisung und dann mit dem Bezeichner der Methode. Es folgt eine Sequenz von Anweisungen, die beim Aufruf der Methode abgearbeitet werden. Die Festlegung der Methode endet mit dem Schlüsselwort *Anweisung.

Beispiel 1: Neue Methode Umdrehen

Anweisung Umdrehen LinksDrehen LinksDrehen*Anweisung

Aufgabe: Karol soll einen Schritt rückwärts gehen.(Die Lösung greift nun auf die Anweisung Umdrehen zu.)

Anweisung Umdrehen LinksDrehen LinksDrehen *Anweisung Programm Umdrehen Schritt Umdrehen *Programm

Aufgaben

1. Bringe Karol mittels einer selbstdefinierten Anweisung bei, einen Riesenschritt auf einmal zu vollführen, der so groß wie drei normale Schritte ist.

2. Schreibe ein Karol-Programm, das ihn dazu bringt immer drei Schritte vorwärts und zwei zurück zu gehen. Nutze dabei die Anweisungen Umdrehen, SchrittZurueck, Riesenschritt und SillyWalk (= 3 vor, 2 zurück).

3. Bringe Karol den Rösslsprung bei, wie ihn die Springerfigur beim Schach ausführt. Erstelle ein Programm, so dass Karol mehrere Rösslsprünge ausführt und nach jedem Sprung eine Marke setzt.

Problem:Karol soll vier Ziegel in einer Reihe hintereinander legen.
Erste Lösung durch sequentielles Anschreiben der Anweisungen:

HinlegenSchrittHinlegenSchrittHinlegenSchrittHinlegenSchritt

Bei größerer Zahl von Wiederholungen erweist sich das Ganze als ungünstig.Bessere Lösung: Wiederholung mit fester Anzahl

Wiederholung mit fester Anzahl
Die Anweisungen im Wiederholungsteil werden nacheinander mehrfach ausgeführt (entsprechend der angegebenen Anzahl).
Sprache Karol:

wiederhole n mal Anweisungen *wiederhole

Die günstigere Lösung für unsere Aufgabe sieht dann wie folgt aus:

wiederhole 4 mal hinlegen schritt*wiederhole

Aufgaben

1. Karol soll mit Ziegeln ein Quadrat auslegen.

2. Die bereits bekannte Aufgabe Karol soll vier Ziegel nebeneinander legen. soll mit einer Wiederholungsanweisung gelöst werden.

3.In einer Welt der Größe 6x6 soll Karol mit Marken eine Diagonale erzeugen.

4. In einer Welt der Größe 9x9 erzeugt Karol ein Kreuz aus Marken.

Bestimmte Problemstellungen lassen sich mit den bisherigen Methoden und Kontrollstrukturennicht zufrieden stellend bearbeiten. Die Lösung der Aufgabe „Gehe bis zur nächstenWand“ hängt von der Startposition Karols ab. Um unabhängig von der Ausgangsstellung zusein, muss Karol eine Methode kennen, die eine Anfrage, ob er noch weitergehen kann, mitWAHR oder FALSCH beantwortet. Der Aufruf derartiger Methoden wird mit „Bedingung“umschrieben.

Karol hat auch Methoden, mit denen er auf eine Anfrage mit WAHR oderFALSCH antwortet. Der Aufruf einer Methode dieser Art heißt Bedingung.

Von Karol vorgegebene Bedingungen sind: IstWand, NichtIstWand, IstZiegel, NichtIstZiegel,IstMarke, NichtIstMarke, IstSüden, IstNorden, IstOsten, IstWesten.

Bei der Bedingung IstZiegel ist auch ein Parameterwert möglich, d.h. man kann z.B. eine Anweisung nur dann durchführen lassen, wenn zwei Ziegel vor Karol liegen (wenn istZiegel(2) dann Anweisung)

Problem: Karol soll, solange er nicht an eine Wand anstößt, vorwärts gehen.

Er muss den Vorgang „Schritt“ solange wiederholen, bis er auf die Frage NichtIstWand mitWAHR antwortet, da man die Anzahl der möglichen Schritte nicht im Voraus kennt. Sie istvon der Ausgangsposition Karols abhängig.

Lösung: Wiederholung mit Anfangsbedingung

Die Anweisungen im Wiederholungsteil werden so oft wiederholt, solangedie Bedingung WAHR ergibt. Die Überprüfung der Bedingung erfolgt amAnfang jeder Wiederholung.

Sprache Karol:

wiederhole solange Bedingung Anweisungen*wiederhole

Aufgaben

1. Karol soll in einer rechteckigen Welt von einer Ecke aus genau einmal um die Weltherumlaufen und seine Strecke dabei mit Ziegeln belegen.

2. Wie Aufgabe 1. Aber nun soll Karol an einem beliebigen Ort an der Wand starten.

3. Karol soll die bereits bekannt Aufgabe Kreuz aus Marken (siehe oben) so lösen, dass er das Kreuz in beliebigen quadratischen Welten mit ungerader Kantenlänge erzeugen kann.

Das Programm für die Lösung der Aufgabe "Karol soll von einem beliebigen Punkt an der Wandaus einmal an der Wand entlang genau eine Runde laufen und dabei seine Ziegel hinlegen", lässtsich dadurch vereinfachen, dass wir ihn bei jedem Schritt entscheiden lassen, was er als nächstestut:
Solange er nicht an der Wand anstößt macht er jeweils einen Schritt. Stößt er an der Wand andreht er sich nach links. Der Vorteil ist, dass wir nicht mehr anzugeben brauchen, wie oft Karolsich drehen muss, bis er seine Runde absolviert hat.

Bedingte Anweisung (zweiseitig):
In Abhängigkeit davon, ob die Bedingung erfüllt wird oder nicht, werden dieAnweisungen1 bzw. die Anweisungen2 ausgeführt.

Sprache Karol:

wenn Bedingung dann Anweisungen1sonst Anweisungen2*wenn

Aufgaben

1. Das Beispielprogramm "Karol soll von einem beliebigen Punkt an der Wand aus einmal an derWand entlang genau eine Runde laufen und dabei seine Ziegel hinlegen" soll in ein Programmmit einer bedingten Anweisung umgewandelt und dadurch vereinfacht werden.

2. Wie Aufgabe 1, nur dass Karol von einem beliebigen Feld in der Welt startet und auch wieder anseinen Ausgangspunkt zurückkehrt.
a) Lösung ohne Verwendung der bedingten Anweisung.
b) Lösung unter Verwendung der bedingten Anweisung.

3.

a) Karol hat eine Reihe von Ziegelsteinen vor sich. Dort wo ein Stein liegt, soll er ihn wegnehmen, dort wo keiner liegt, soll er einen Stein hinlegen.
b) wie a), nur dass nun eine beliebige Zahl von Ziegeln übereinander liegen kann.
c) Nun soll Karol das Ganze 4 mal wiederholen, wobei er jeweils an der Wand entlang zurückgehen und zu seinem Ausgangspunkt zurückkehren soll.

Aufgabe:
Karol soll eine lückenhafte Ziegelreihe auffüllen, bis er an der Wandankommt. Vor jedem Schritt muss er nur dann einen Ziegel legen, wennvor ihm keiner liegt. Falls bereits ein Ziegel vor ihm liegt, geschieht nichts.

Bedingte Anweisung (einseitig):Wenn die Bedingung WAHR ergibt, werden die Anweisungen ausgeführt.

Sprache Karol:

wenn Bedingung dann Anweisungen*wenn

Lösung der obigen Aufgabe:

wiederhole solange nicht IstWand wenn nicht IstZiegel dann Hinlegen *wenn Schritt*wiederhole

Aufgaben

1. In einer Welt (9x8) sind 15 Marken beliebig verteilt. Karol soll von einem beliebigenStartpunkt ausgehend, alle Marken mit Ziegelsteinen belegen und dabei keine Markevergessen. Teste das Programm mit verschiedenen Startpunkten von Karol.

2. Karol soll von seinem üblichen Startpunkt eine Welt beliebiger Größe mit Marken kacheln und, wenn er damit fertig ist, das Programm mit dem Befehl beenden abbrechen. Es ist dazu eine Verschachtelung mehrerer bedingter Anweisungen nötig!