十一程序设计.docx

1、十一程序设计十一、程序设计1. 故事板在Alice中程序设计是将场景中的对象按剧情的要求动作起来，因此进行程序设计的第一步是熟悉并描述剧情，也就是对一个故事或一个游戏的描述，需要什么背景，有些什么角色或对象，剧情有哪些情节，在每个情节中这些对象有什么动作和行为等等都要描述清楚。第二步是要使用一种工具去描述剧情，在Alice中是釆用故事板（storyboard）这种工具来描述剧情，它为每一个情节设计了所需要的动作序列。在迪斯尼(Disney)等大的动画公司都是将大故事分成很多小故事，然后对毎个小故事来用故事板去描述一些场景和情节，设计对象的动作或行为。第三步是根据故事板来编写代码，以实现故事板所

2、要求的情节动作，这也是通常所说的编程。最后一步是测试，看程序是否正常运行，是否达到原设计要求。故事板有图形式和文本式两种，动画师们爱用手绘图形来描述场景，附以文字说明对象动作，如描述雪地上有三个人，两人女雪人区在交谈，来了一个男雪人，向一女雪人眨眼，可用下面手绘图形来描述场景，灰色波纹表示雪地，远处有山作背景等。而文本式故事板是一个用文字表达的任务列表，它概括故事的各个场景及完成某一任务的一些动作，同时还列出了写代码时应遵循的结构，在程序设计中一个程序的结构是指程序执行的顺序，一般是三种结构：顺序结构、选择结构和循环结构，程序中所有的代码都是按这三种结构组织的，文本式故事板不仅指出动作而且给出

3、结构，这样根据它来写编码更为方便。下面以一实例来介绍用文本式故事板描述剧情，并根据它来写编码。实例34：男雪人与女雪人剧情是：在雪之歌音乐背景下，在冬天的雪地里有两个女雪人正在交谈，而旁边的男雪人试图吸引其中一个女雪人的注意，朝她叫了一声”Ahem”并向她眨了眨眼，女雪人转过身来脸红地看了看男雪人，她对见他没有兴趣，冷眼看了看他转身继续和如她的朋友交谈，他只好转身离她而去。在这个故事中有三个雪人，一个男的二个女的，冬天有雪的场景，在故事的情节中涉及雪人的动作有：男雪人试图引起女雪人的注意，叫了一声，眨了眨眼；女雪人转过身，脸红，冷眼看了看他转身；男雪人转身离开。因此可以把剧情看作四个动作序列：

4、(1)男雪人通过呼叫以引起女雪人注意。(2) 女雪人转过身时男雪人向她眨了眨眼。(3)女雪人脸红，冷眼看了看他转身。(4) 男雪人转身离开。可以想象这个故事有这样三个场景：(1)初始场景，场景响起背景音乐，看到雪地上有三个雪人，其中男雪人想约见带红帽的女雪人(2)场景2：男雪人向女雪人说”Ahem”(1) 女雪人转身，男雪人向女雪人眨眼对这三个场景可以设计出一个文本故事板去描述它Do the following steps in ordersnowman look at the snowwomansnowman calls out to the snowwomanDo the followin

5、g steps togethersnowman blinks his eyes at the snowwomansnowwoman turns to see who is calling her.在这故事板上给出了雪人要完成的动作以及动作的顺序关系，男雪人前二个动作是顺序完成的而后两个动作则要求同时完成。因此故事板是给出了完成某一任务的动作序列，并规定了程序的结构，本例是给出程序的顺序结构。显然，这块故事板还只是描述了故事的一部分，还需把后半部分的情节补充进去，由于前后联系紧密，将它放在同一块故事板上。Do in ordersnowman looks at the snowwomansnowm

6、an calls out to the snowwomanDo togethersnowman blinks his eyes at the snowwomansnowwoman turns to see who is calling her.Do togethersnowwoman blushes (her head turns red)snowwoman turns back to her friendssnowwomans face turns back to whitesnowman turns away (gives up)下面就要将故事板的描述转换成程序代码，在Alice中程序就是

7、完成某一任务的命令(动作)序列，而对象的命令即为对象的方法(methods)，每个对象都有内置的方法，这可从该对象的方法列表中找到，如果没有对应该动作的方法，就要建立新的方法去实现它。编码主要是指方法的编码，如果涉及到交互动作，则要进行事件编码。 在方法编码前，首先要建立剧情要求的场景，即选择snow为背景，在场景中加入三个雪人(二女一男)，调整他们的位置如上面初始场景所示的图形。方法编码是在World.my first method方法编辑区内编辑，按故事板上的顺序，第一步是要求后面二项动作是依序执行，Alice提供了两种顺序结构的命令Do in order及Do togather，因此只要

8、将Do in order拖入到编辑区内。第二步是要求snowman转向snowwoman去看她，因此要点击对象树上snowman，在methods列表中找到方法turn to face，该方法能满足要求。 第三步是snowman要向snowwoman打招呼，在方法列表中找到say，可用此方法向snowwoman说Ahew。 第四步要求后面两个动作同时执行，因此要将Do togather拖入到编辑区内，并放在Do in order之内 第六步要求snowwomam要转头，点击对象树中snowwomam左边的+号，让snowwomam的组成部件也显示出来，点击其中的head，就能从其方法列表看到跟

9、头部动作有关的命令，找到并拖turn to face至Do Nothing处，并选择snowman， 第七步要求snowman眨眼，它要左右眼都要眨，而且是与第六步同时进行。点击对象树上snowman左边+号，先拖leftEye move至编辑区，选择up并设置0.04 meter，再拖leftEye move至编辑区，选择down并设置0.04 meter，类似地对rightEye也拖二条move命令，分别选择up私down并设置0.04 meter上下眨眼的距离是需要经过多次试验才得令0.04这个数据较为合适，这是一种试错法（trial-and- error），即不断地试验、纠错、再试验，

10、最终可获得理想的结果。至此可去测试所编代码的正确，没有必要一定等整个程序都完成了才测试。按Play后发现snowman的左右眼既不向上也不向下，因而也就不能眨眼，这就是程序中通常所说的bug，分析其原因是因为要求move up和move down要同时进行，实际上就等于不动，因此只要把move up和move down放在Do in order之下，让它们依次执行就可以了。另外还要给出眨眼的持续时间，通常在Do togather下同时执行动作的时间应该是相同的，如果眨眼时间为1 second，那么up和down各占0.5 second，为此点击move命令后面的more，设置duration为

11、0.5 second。第八、九、十步是关于snowwomam的三个动作，首是脸红，要改变snowwomam的脸色，要用到snowwomam的属性，先拖入Do togather到编辑区，使八九步同时进行。先点击对象树上snowwomam左边的+号，对出现的扩展项点击head，在属性列表中拖color至Do togather下面并选择red第九步是转回头面向snowwomam2，因此要它snowwomam.head的方法列表中将turn to face拖入其后，并选择snowwomam2。第十步是snowwomam脸色变回白色，显然它不能放在Do togather之下，而第十步是snowman失望

12、而离开，这里用他的头转向前且整个人转向右来表示。程序编完后应为程序的某些部分写上注解，如说明要完成什么动作等，便于程序阅读者理解。2.一些实例实例36 青蛙跳游戏。水池表上飘浮着五个睡莲叶子，它们在水靣上不规则移动，要求青蛙从一个睡莲叶子跳到另一个睡莲叶子直至对岸，如果青蛙掉入水中游戏结朿，如果青蛙到达对岸的红圈则嬴。(1).先从http:/www.utdallas.edu/veerasam/alice_old/中下载文件名frog_game_setup.a2w，并存入能找到的文件系统中。打开Alice 2.3，点击File及Open world ，找到frog_game_setup.a2w，

13、输入后点击Open就有下靣的初始场景，其中5个黄圈表示睡莲叶子，它们将左右两个方向随机移动，绿色圈表示开始star，红色圈表示结朿finish，青蛙初始位置在绿色圈中，兰色方框表示水池pool，白色是方形边框square。设计用up键控制青蛙向前跳，当睡莲叶子靠近青蛙时，就用rightl和left键使青蛙迅速右或左移开一点，当青蛙跳上睡莲叶子时，青蛙和它一起移动，直到青蛙再次跳起。当青蛙跳至红圈要表示取得胜利，而青蛙掉入水中则表示失败。(2). 先建立一个事件，当按键盘中任何一键时，青蛙向前跳0.7米。点击 create new event，选择When the mouse is clicke

14、d on something。再将对象树中frog拖至do后靣，选择move，forward，other，打入0.7。 (3). 为了使5个黄圈能同时左右移动，先建立一个list。点击对象树根world后再点击 world details中的create new veriable，在出现的对话框中打入list名circles，选择Type为Object，并在make a list 前打勾，在item0至item4中分别打入circle，circle2，circle3，circle4，circle5。将For all together拖入方法编辑区内，选择expressionss，world.c

15、ircles为了验证circle向右运动，可右击对象树中circle，选择methods，move，right，0.5 meter，场景中circle向右移动了0.5米，因此可以在方法编辑区内编写该条命令。点击Undo，circle回到原位。将item_from-circles拖至下一行并选择move，right，1 meter，右击该命令行，选择make copy，则将该行复制到下一行，同时将right攺为left，此时按Play可看到5个黄圈同时右移1米后又移回来。v下靣将移动距离1米改为pool的宽度。点击对象树上的pool，将其函数列表中width拖至编辑区，将它替代两命令行中的1 m

16、eter，此时按Play可看到5个黄圈同时右移至边界，但畧为超过一点，需要再进一步调整距离。点击两命令行中的width后靣三角形，选择math，pool width -，0.5，再按Play，就能保证在水池内移动。再点击对象树中circle，将其函数列表中width拖至0.5，按Play后就能保证在水池内移动。(4).拖入loop至两命令行前，使两条命令无限循环执行，为了使5个黄圈随机移动，点击两命令行中的more，选择durationn，并暂时选择1 second，然后点击对象树中world，将其函数列表中的random number拖至编辑区，将它替代两命令行中的1 second，按Pla

17、y可看到5个黄圈快速移动，为了减慢运动速度，再点击在其more后的三角形，选择minimum，5，此时再按Play，就能看到5个黄圈在水池内沿左右方向随机运动，同时点击mouse时青蛙会前进0.7米。(5).下靣要编辑frog_jump的程序，当它每次跳入黄圈直至红圈就取得胜利，只要有一次未跳进黄圈就算失败。在world下点击create new method，命名为frog_jump，拖入 frog move 至frog_jump方法编辑区，并选择forward，other，打入0.7 meter，而将细节区的frog_jump移至将事件区，代替nothing。为了比较frog与circle

18、的接近程度，先对圈编号定义为一变量，在world下点击create new variable，命名此变啻为circleNumble，并选择Type为Numble，因从下至上的黄圈编号分别为0,1,2,3,4，而红圈编号为5，改value值1为-1，将circleNumble -1拖入frog move命令行之下，选择increment world circleNumble by 1，为了检查frog是否在圈内，拖入If/Else至两命令行之下，点击true后有If/Else语句，再点击对象树上frog，在其函数列表中拖is within函数到If后靣并选择1 meter，circle，再从wo

19、rld的属性表中将变量circles拖入并代替circle，选择ith item from list，expressions，world,circleNumber。在Else后靣拖入frog move命令，选择down，2 meters。再拖入frog say命令，打入Do not give up!Please try again and save me!。再将对象树上frog拖入到If条件成立时要执行的命令行，选择frog set vehicle to及circle，再从world的属性表中将变量circles拖入并代替circle，选择ith item from list，expressi

20、ons，world,circleNumber。当play时可能黄圈移动过快，可点编辑区中world.my first method，将其二命令行中minimum后靣的数字由5改为6。为了检查是否跳到红圈，回到frog_jump方法编辑区，将If/Else拖入至第三命令行，选择true后出现If/Else语句，将world属性列表中的world.circleNumber拖入至If后靣并选择5，然后将对象树上frog拖入下一行，选择move to，finish，拖入frog，选择turn，right，0.5 revolutions，再在其后拖入frog并选择say，打入Thank you! Tha

21、nk you! Thank you!You are the best!再拖frog到frog move down命令前一行，并选择play sound，splash，再在这行命令前拖入Do together，使得play sound，move down和say三条命令同时执行。将后靣的If/Else语句作为第一个If/Else中Else的执行语句，再将frog拖入到frog move to finish命令行前，并选择frog set vehicle to，finish。Frog_jump的完整程序如下，按Play就可以玩Frog_jump游戏了。实例37 射击游戏FPS(1).选择Glass

22、为背景，点击Add object，在本地库中搜索左轮手枪revolver，并将它加入到景中，调整它的大小并置于屏幕的右下角，点击DONE转到代码编辑界靣。(2)首先编写射击的新方法：它要完成下述几个动作，扣动板机、击锤击打、枪声、枪口冒烟、转轮旋转。在对象树上点击revolver，在其细节表中点击create new method，打入方法名shoot，进入shoot代码编辑区。拖入Do in order，为了使击锤打开，点击对象树上revolver左边的+号，出现手枪三个部件，点击其中的hammer，在其方法列表中拖turn至代码编辑区，选择backward，0.1，abruptly。然后是

23、板机扣动，点击对象树上trigger，在其方法列表中拖turn至代码编辑区，选择forward，0.1，abruptly。拖入wait并输入0.1秒，此时击锤击打，因此再拖入hammer的turn并选择forward，0.1。下靣要求发出枪声和枪口冒烟，可从网上下载枪声声音文件qkWUuxTTB1gj.128.mp3，并存放在桌靣上，点击菜单栏上的File，再点击import，将桌靣上的qkWUuxTTB1gj.128.mp3输入到系统中。点击对象树上world，在其属性列表中找到Sound，点击其左边的+号，将该声音文件拖至代码编辑区，这样就有产生枪声的Play sound命令行。为了实现枪

24、口冒烟，需要从本地库中选择烟加到场景中，点击Add object，在本地库搜索smokeAnimation，并将冒烟加入到场景中，调整它的大小且置于枪口前，按DONE返回代码编辑界靣。点击对象树上smokeAnimation，在其properties列表中找到isShowing属性，设置其值为false，即不射击时不显示冒烟，而要冒烟时只要将该属性值改为ture。因此将该属性拖至编辑区并设其值为ture就能执行冒烟的动作。接着要求烟左漂移一点后消失，转轮旋转，最后是板机位置复原。按上述要求，拖入smokeAnimation的move，选择leftt，0.5；拖入barrel时roll，选择ri

25、ght，0.25，拖入wait选0.25秒后，拖trigger的turn，选择backward，0.1，最后点击对象树上smokeAnimation，拖入properties列表中isShowing属性，设置其值为false。 至此完成了射击一次的编码。(4)发射一组飞碟的新方法。它要求从屏幕的左上方向右边依次发射一组飞碟，先点击Add object，在本地库中拖入circle(飞碟)对象至场景，并更名为flyDisk，将它拖至屏幕的左方，再在场景中加入两标志杆sign1和sign2，将它们分别置于左右两边，其中sign1与 flyDisk同一位置，这样可以使flyDisk飞向sign2，同时

26、又可很快地回到原来位置，准备下次发射。然后再将sign1和sign2移至屏幕外，设置完后点击DONE回到方法编辑界靣。 首先要为flyDisk建立一个新方法，命名为diskFly。为了飞碟能以不同时间间隔发射，需要引入一个随机变量，在flyDisk的属性列表中点击create new variable，命名变量名为randomTime，选择Type为number。 从在flyDisk的方法列表中拖move to至diskFly方法编辑区，选择sign1；拖入loop并选择10次，使得后靣编写的命令都在loop之下。将flyDisk的move to拖入并选择sign2及duration为5 se

27、conds，拖入Wait暂设值为1，拖入变量randomTime代替1，在world的函数列表中拖random number至randomTime处，点击random number后靣more，选择minimum，0，再点击more，选择maximum，10，这就规定了randomTime取值范围为0至10；再次点击对象树上flyDisk，将方法列表中move to拖入方法编辑区，选择sign1，将deration设为0，使flyDisk很快又回到原来位置。将事件区的When the world starsts do后靣改为flyDisk.diskFly，按Play可看演示结果。 (5) 显示

28、射击结果记分。为了在屏幕上显示记分，点击Add object，在本地库中的最右边找到create 3D text，点击它并打入score:0，同时将对象树上的对象3D text重新命名为score。调整score:0的大小并置于屏幕的上方。点击DONE回到代码编辑界靣。设每击中一次加1分，为了显示击中后所得分数，要编制显示出结果记分的代码。点击对象树上score，右其方法列表中点击create new method，命名为incrementScore，同时在其属性列表中点击create new variable，命名为value，选择Type为number，设value值为0，将变量value

29、拖入incrementScore方法编辑区，选择increment score.value by 1，再从其属性列表中拖text=score:0，点击对象树上world并将函数列表中a join with b拖入，其中a和b圴为score:，再拖入函数列表中的what as a string至后一个score:处，选择score及value。这个射击飞碟的子程序已编完，留给读者去编写主程序，首先要求按Play 20秒以后才发射飞碟并进入发射循环以后，共循环10次，每次以随机数时间间隔自动发射飞碟，毎发射一次枪射击一次，利用键盘左右键控制枪的左右移动，用space键控制发射，屏幕初始记分为00分

30、，检测射击结果，每击中一个，飞碟粉碎，屏幕显示为原分数加10，等待20秒准备下一次发射，循环10次后屏幕提示游戏结朿并给出得分。实例38：建造模拟太阳系运行的动画，需要完成三项工作：建造星球、给出光源、星球运动1.建造星球：1)打开Alice 2.3，选择space作背景，点击Add objects，在本地库中选择文件夹shapes，从中点击SphereHighPoly，将它加入到场景中，此时在屏幕上看到有一半埋在地下的球为了地靣从场景中移去，点击对象树中ground，从它的细节表中点击properties，从其列表中选择isShowing，点击它后将true改为false，此时场景中的地靣消

31、失，再利用控制相机的向下兰色箭头将球升到屏幕中央为了保持这个视角看球，需要保存这一相机位置，因此需要设置dummy camera，点击more controls后再点击drop dummy at camera，此时对象树上将出现dummy Objects，按Done。2)将白色球贴上太阳纹理图。从google中搜索JHT Planetary Pixel Emporium，下载相应星球的纹理图。先将纹理图sunmap.jpg下载到桌靣上，点击File再点击import，将桌靣上sunmap.jpg填到File Name中再点击import，虽然屏幕上什么也未发生，但此纹理图己存入Alice系统中

32、。右击对象树中SphereHighPoly，将其重命名为Sun，在它的属性列表中找到Skin texture，点击其后靣的None，选择world.sunmap，此时屏幕上的球己有太阳纹理的表靣。3)用建造太阳的步骤去建造mercury(水星)、venus(金星)、earth(地球)、mars(火星)、jupiter(木星)、saturn(土星)、uranus(天王星)、neptune(海王星)及pluto(冥王星)。为了建造这些星球，先将太阳左移30米，右击对象树上sun，选择methods、move、left、30 meters。每建造好一个星球按下表将它移到相应位置(与Sun间的距离)。Mercury 15 meters Venus 30 meters Earth 45 meters Mars 60 meters Jupiter 80 meters Saturn 110 meters Uranus 160 meters Neptune 210 meters Pl