Topic outline

  • General

    logo Das Konzept = Niki der Roboter=

    Feld
    Niki der Roboter ist eine geschlossene Programmierumgebung mit eigenem Compiler und Editor für den Anfangsunterricht in PASCAL.


    NIKI ist das Modell eines programmierbaren Roboters    , der sich auf einem Arbeitsfeld der Größe 10 x 15 bewegen und dort Gegenstände aufnehmen und ablegen kann.


  • Topic 1

    logo Bezugsquellen

  • Topic 2

    logo Was kann dieser Roboter Niki?

    infoZugegeben, es ist noch nicht sehr viel. Ganze 4 Anweisungen kann er abarbeiten:

    vor
    		... geht einen Schritt nach vorn
    drehe_links
    		... dreht sich um 90° nach links
    gib_ab ... legt einen Gegenstand ab
    nimm_auf ... hebt einen Gegenstand auf

  • Topic 3

    logo 1. Erweiterung: Prozedurkonzept

    infoDas Prozedurkonzept erlaubt es uns, den Quellcode des Programms in nützliche Prozeduren (Bausteine) zu zerlegen. Den Prozeduren gibt man aussagekräftige Bezeichner (Namen), die man dann wie neue Niki-Anweisungen benutzen darf.

    Syntax: procedurdeklaration
    prozedur

    Beispiel:

    PROGRAM neue_prozedur;
    PROCEDURE drehe_rechts; {hier wird die Prozedur deklariert}
    BEGIN

    drehe_links;
    drehe_links;
    drehe_links

    END;
    BEGIN {hier beginnt das Hauptprogramm}

    drehe_rechts {Aufruf der Prozedur}

    END .

  • Topic 4

    logo 2. Erweiterung: Sensoren

    info Um Niki auch in unbekannten Arbeitsfeldern einsetzen zu können, wurde er mit Sensoren ausgestattet. Das sind logische Ausdrücke in Form von Bedingungen, die er prüft und die ihm die Rückmeldung WAHR oder FALSCH liefern.

    Hindernis-Sensor
    		vorne_frei  -  rechts_frei  - links_frei
    Material-Sensor
    		hat_Vorrat  - platz_belegt
    Richtungs-Sensor
    		nordwaerts -  ostwaerts -  westwaerts - suedwaerts

     

    Nun fehlen noch Anweisungen, die diese Bedingungen (Sensoren) abfragen, damit Niki darauf reagieren kann. Näheres folgt im Block Kontrollstruktur Schleife.

    • Topic 5

      logo Kontrollstruktur Schleife 1: WIEDERHOLE-BIS

      • repeat1Niki soll nun selbständig das Material finden und aufnehmen. Die Anzahl der Schritte und die Stückzahl des Materials müssen durch seine Sensoren erkannt werden. Die Anweisungen vor und nimm_auf müssen wiederholt ausgeführt werden.

        info         Syntax: repeat-until-schleife
        repeat

        Übung

        Teste folgenden Code in einem Programm mit dem beschriebenen Arbeitsfeld.

        struktogramm

        REPEAT
        vor;
        UNTIL platz_belegt;
        REPEAT
        nimm_auf;
        UNTIL not platz_belegt

        info Mit Schleife und Prozedur lassen sich nun nützliche Bausteine programmieren:

        Procedure Gehe_bis_zur_Wand;
        		Procedure Nimm_alle_auf;
        		Procedure Gib_alle_ab;
        Begin
        Repeat
        vor
        Until not vorne_frei
        end;
        		Begin
        Repeat
        nimm_auf
        Until not platz_belegt
        end;
        		Begin
        Repeat
        gib_ab
        Until not hat_Vorrat
        end;

        Übung
        Schreibe nun ein Programm zur Lösung des folgenden Problems und unter Nutzung der besprochenen Prozeduren:

        n5-2 Niki soll alle Steine in die gegenüberliegende Grube legen und zum Ausgangspunkt zurückkehren.

         

      • repeat1Niki soll nun selbständig das Material finden und aufnehmen. Die Anzahl der Schritte und die Stückzahl des Materials müssen durch seine Sensoren erkannt werden. Die Anweisungen vor und nimm_auf müssen wiederholt ausgeführt werden.

        info         Syntax: repeat-until-schleife

        Übung

        Teste folgenden Code in einem Programm mit dem beschriebenen Arbeitsfeld.

        struktogramm

        REPEAT
        vor;
        UNTIL platz_belegt;
        REPEAT
        nimm_auf;
        UNTIL not platz_belegt

        info Mit Schleife und Prozedur lassen sich nun nützliche Bausteine programmieren:

        Procedure Gehe_bis_zur_Wand;
        		Procedure Nimm_alle_auf;
        		Procedure Gib_alle_ab;
        Begin
        Repeat
        vor
        Until not vorne_frei
        end;
        		Begin
        Repeat
        nimm_auf
        Until not platz_belegt
        end;
        		Begin
        Repeat
        gib_ab
        Until not hat_Vorrat
        end;

        Übung
        Schreibe nun ein Programm zur Lösung des folgenden Problems und unter Nutzung der besprochenen Prozeduren:

        n5-2 Niki soll alle Steine in die gegenüberliegende Grube legen und zum Ausgangspunkt zurückkehren.

         

    • Topic 6

      logo Kontrollstruktur Schleife 2: SOLANGE-TUE


      info Repeat
      vor
      Until not vorne_frei      		 n6-1
      Hier klappt es!
      n6-2
      Hier versagt es!


      Syntax: while-do-schleife

      while

      Die WIEDERHOLE-BIS-Schleife führt erst die Anweisung aus und
      prüft anschließend die Bedingung. Niki rennt gegen die Wand


      WHILE vorne_frei DO vor
      n6-2


      Die SOLANGE-TUE-Schleife prüft erst die Bedingung und
      führt anschließend die Anweisung aus. Niki bleibt stehen

      Übung

      Auf dem Arbeitsfeld befinden sich mehrere Wände unterschiedlicher Höhe und mit unterschiedlichen Abständen. Niki soll bei der Markierung hinter der letzten Wand stehen bleiben.
      Das Hauptprogramm soll lauten:
      		wände
      BEGIN
      WHILE not platz_belegt DO
      Begin
      Gehe_zu_Wand;
      Umgehe_die_Wand
      End;
      END.


    • Topic 7

      logo Kontrollstruktur Verzweigung: WENN-DANN-SONST
      Niki befindet sich in einem dunklen Gang, der irgendwo nach rechts oder nach links abzweigen wird. Wie findet er diese Abzweigung? n7-1
      Er benötigt also eine Abfrage von deren Ergebnis der weitere Verlauf des Programms abhängt. Dies nennt man eine Verzweigung. Es kann also sooo oder sooo weitergehen.

      info WENN Abzweigung rechts DANN gehe nach rechts SONST gehe nach links

      Pseudo-Code
      		Struktogramm
      WENN bedingung erfüllt
      DANN anweisung1
      SONST anweisung2
      		 stif


      Syntax: if-then-else-anweisungif
      Hinweis: Der ELSE-Zweig kann entfallen
      Lösung:
      Niki muss nach jedem Schritt die IF-THEN-ELSE-anweisung ausführen.


      IF rechts_frei THEN
      BEGIN

      drehe_rechts; vor

      END
      ELSE
      BEGIN

      drehe_links_frei; vor

      END; ...

      Ü7-1 Schreibe ein Programm zur Lösung des beschriebenen Problems. Bedenke, dass die Gänge verschlossen sind.

      n7-2
      Ü7-2 Niki soll alle Gegenstände aufsammeln und in die Grube legen. Schreiben ein Programm mit Schleife und Verzweigung!

      rohr
      Ü7-3 Niki wird als Rohrleitungsreiniger eingesetzt und soll die Verstopfung beseitigen. Er sucht sich den Weg durch die Rohrleitung, findet die Verstopfung, beseitigt diese und kehrt an den Ausgangspunkt zurück. Das Hauptprogramm soll so lauten:
      begin
      arbeitsfeld(rohr);
      Suche_die_Verstopfung;
      Beseitige_die_Verstopfung;
      Gehe_zurueck;
      end.

    • Topic 8

      logo Komplexe Aufgaben mit allen Kontrollstrukturen

      Übung Am Ende eines spiralförmigen Ganges liegt ein Gegenstand, den Niki holen soll und am Ausgang ablegt.

      • Übung Niki soll die Durchbrüche in den Schichten finden und den Gegenstand aufnehmen.

      • Übung Niki soll den Hauptgang entlanglaufen und in den jeweils rechten Seitengang einbiegen. Dem Vorratsplatz links entnimmt Niki alle Waren und füllt damit die rechts und links vom Seitengang befindlichen Regale auf. Die restlichen Waren legt er wieder auf den Vorratsplatz. Auf dem Rückweg bearbeitet Niki die andere Seite.

         Program Kaufhaus; (* weitere Prozeduren *)
 PROCEDURE EHE_DEN_HAUPTGANG_ENTLANG;
 BEGIN
 WHILE VORNE_FREI DO
 BEGIN
 IF RECHTS_FREI THEN
 BEGIN { ARBEITE_IM_SEITENGANG }
 GEHE_ZUM_VORRATSPLATZ;
 NIMM_VORRAT_MIT;
 FUELLE_DIE_REGALE_AUF;
 LEGE_DEN_REST_ZURUECK;
 GEHE_ZUM_HAUPTGANG_ZURUECK;
 END; { ARBEITE_IM_SEITENGANG }
 VOR;
 END;
 END; 

         BEGIN { KAUFHAUS }
 ARBEITSFELD(KAUFHAUS);
 GEHE_DEN_HAUPTGANG_ENTLANG;
 DREHE_UM;
 GEHE_DEN_HAUPTGANG_ENTLANG;
 DREHE_UM;
 END
        kaufhaus

      • Übung Niki soll die Durchbrüche in den Schichten finden und den Gegenstand aufnehmen.

      • Übung Niki soll den Hauptgang entlanglaufen und in den jeweils rechten Seitengang einbiegen. Dem Vorratsplatz links entnimmt Niki alle Waren und füllt damit die rechts und links vom Seitengang befindlichen Regale auf. Die restlichen Waren legt er wieder auf den Vorratsplatz. Auf dem Rückweg bearbeitet Niki die andere Seite.

         Program Kaufhaus; (* weitere Prozeduren *)
 PROCEDURE EHE_DEN_HAUPTGANG_ENTLANG;
 BEGIN
 WHILE VORNE_FREI DO
 BEGIN
 IF RECHTS_FREI THEN
 BEGIN { ARBEITE_IM_SEITENGANG }
 GEHE_ZUM_VORRATSPLATZ;
 NIMM_VORRAT_MIT;
 FUELLE_DIE_REGALE_AUF;
 LEGE_DEN_REST_ZURUECK;
 GEHE_ZUM_HAUPTGANG_ZURUECK;
 END; { ARBEITE_IM_SEITENGANG }
 VOR;
 END;
 END; 

         BEGIN { KAUFHAUS }
 ARBEITSFELD(KAUFHAUS);
 GEHE_DEN_HAUPTGANG_ENTLANG;
 DREHE_UM;
 GEHE_DEN_HAUPTGANG_ENTLANG;
 DREHE_UM;
 END
        kaufhaus

    • Topic 9

      logo Programmier-Praktikum Zeitraum:

      • Bearbeite folgende Aufgaben und lade die Arbeitsergebnisse auf den Server (siehe unten)! Die Dateinemen sollen deinen Familiennamen tragen.

        übungAufgabe-1 (Keine Gruppenarbeit!)

        Entwickelt eine Aufgabenstellung für Niki und stellt ein passendes Arbeitsfeld zur Verfügung. Schreibt dazu einen Lösungsvorschlag als Struktogramm und Quelltext in (Niki-)Pascal.
        Alles muss in ein Dokument (z.B. Word-Datei) eingebunden werden. Diese Datei muss dann auf den Server geladen werden.

      • feld2
        übungAufgabe-2

        Niki soll die Straße vor der Schule von Kippen befreien. Der hebt alles auf und legt den Unrat in den Behälter.
        Schreibe den Quelltext, speichere ihn unter deinem Namen ab und lade die Datei auf den Server.

    • Topic 10

      Dieser Kurs enthält 9 Einheiten, die entsprechend der Behandlung im Unterricht sichtbar gemacht werden!