Algoritmi prin blocuri grafice

Într-un mediu vizual de programare, construiești un algoritm așezând blocuri unul sub altul. Fiecare bloc are o acțiune: spune un mesaj, schimbă o valoare, așteaptă, verifică o condiție sau repetă pași. Calculatorul urmează legăturile dintre blocuri în ordinea indicată. Forma și culorile blocurilor te ajută să le deosebești, dar nu înlocuiesc citirea instrucțiunilor.

Imaginează-ți un personaj care trebuie să ajungă la capătul unui coridor desenat. Poți pune un bloc „mergi un pas” într-un bloc „repetă de 4 ori”. Personajul avansează patru pași. Dacă desenul cere doar trei, blocul trebuie schimbat: repetarea execută exact numărul indicat, nu se oprește singură la perete.

O condiție poate schimba drumul. De exemplu: „dacă atingi marginea, spune «Stop»; altfel, mergi un pas”. Dacă personajul atinge marginea, se execută blocul cu mesajul; dacă nu, blocul cu deplasarea. Ca să vezi dacă ai construit bine algoritmul, urmărește blocurile cu degetul și notează poziția personajului după fiecare pas.

Blocurile pot ascunde detalii de scriere, dar ideile sunt aceleași ca în orice algoritm: secvență, alegere și repetare. Dacă personajul nu se oprește, caută testul care lipsește sau valoarea care nu se schimbă. Dacă face prea mulți pași, verifică limitele repetării. După ce înțelegi pașii în blocuri, îi poți descrie și în cuvinte; metoda nu depinde de forma pieselor colorate.

Exemplu rezolvat — desenarea unui pătrat. Un personaj trebuie să deseneze un pătrat cu latura de 50 de pași. Poți pune câte un bloc pentru fiecare latură, dar mai simplu este un singur bloc „repetă de 4 ori” care conține două blocuri: „mergi 50 de pași” și „rotește-te cu 90 de grade”.

1. Prima repetare: personajul merge 50 de pași și desenează o latură, apoi se rotește cu 90 de grade.
2. A doua repetare: desenează a doua latură și se rotește iar.
3. A treia repetare: desenează a treia latură și se rotește iar.
4. A patra repetare: desenează a patra latură și se rotește a patra oară.

Cele patru rotiri de câte 90 de grade fac împreună $4\cdot 90=360$ de grade, adică un tur întreg: personajul ajunge înapoi unde a pornit, privind în aceeași direcție. Dacă blocul de repetare ar fi spus „de 3 ori”, figura ar fi rămas deschisă, cu trei laturi.

Un program din blocuri vizuale folosește aceleași structuri de bază ca orice algoritm: secvența (blocurile conectate se execută de sus în jos), decizia (un bloc cu condiție și două ramuri) și repetarea (un bloc care conține pașii repetați). Într-o diagramă logică (schemă logică) fiecare structură are simbolul ei: ovalul marchează începutul și sfârșitul, paralelogramul marchează citirea și scrierea, dreptunghiul marchează un calcul sau o atribuire, iar rombul marchează o decizie, cu două ieșiri etichetate „da” și „nu”. Săgețile fixează ordinea de execuție. Un program din blocuri se transpune într-un limbaj text: variabilele devin variabile, decizia devine if, iar repetarea devine for sau while. În clasa a IX-a transpunerea se face în Python.

Exemplul 1 — pătratul, urmărit prin coordonate. Blocurile „repetă de 4 ori: mergi 10 pași, rotește-te 90 de grade la stânga” pot fi simulate cu două liste care dau deplasarea pe orizontală și pe verticală pentru fiecare direcție: est, nord, vest, sud.

dx = [1, 0, -1, 0]
dy = [0, 1, 0, -1]
x, y, d = 0, 0, 0
for _ in range(4):
    x += 10 * dx[d]
    y += 10 * dy[d]
    d = (d + 1) % 4
    print(x, y)

Pozițiile afișate sunt 10 0, 10 10, 0 10 și 0 0. Direcția d crește cu 1 la fiecare rotire, iar operatorul % o readuce la 0 după a patra rotire; ultima poziție coincide cu punctul de pornire, deci figura este închisă.

Exemplul 2 — repetare cu decizie. Variabila pasi arată câte deplasări au fost făcute, iar la al patrulea pas personajul spune „Stop”.

pasi = 0
while pasi < 4:
    pasi += 1
    if pasi == 4:
        print("Stop")
print(pasi)

Corpul buclei se execută de patru ori; la pasul al patrulea se afișează Stop, iar după buclă se afișează 4. În diagrama logică, rombul pasi < 4 are ramura „da” spre corp și ramura „nu” spre afișarea finală.

Exemplul 3 — o variabilă în blocuri. Blocurile „setează scor la 0”, „repetă de 3 ori: schimbă scor cu 5” se transpun în scor = 0 și for _ in range(3): scor += 5. După cele trei repetări scorul este 15, iar blocul „schimbă scor cu 5” este o atribuire de forma scor = scor + 5: partea dreaptă se calculează cu valoarea veche. Dacă blocul de setare lipsește, valoarea de pornire nu este cunoscută și rezultatul nu poate fi prevăzut.

Exemplul 4 — suma numerelor de la 1 la 5, urmărită pe pași. În blocuri: „setează suma la 0”, „setează i la 1”, apoi „cât timp i ≤ 5: schimbă suma cu i, schimbă i cu 1”. Transpunerea în Python:

suma = 0
i = 1
while i <= 5:
    suma += i
    i += 1
print(suma)

Valorile după fiecare execuție a corpului sunt: suma = 1, 3, 6, 10, 15, iar i = 2, 3, 4, 5, 6. Când i devine 6, condiția i <= 5 este falsă, bucla se oprește și se afișează 15. Dacă blocul „schimbă i cu 1” lipsește, i rămâne 1, condiția rămâne adevărată și programul nu se oprește niciodată. Dacă ordinea celor două blocuri din corp se inversează, i crește înaintea adunării și suma devine 20, adică $2+3+4+5+6$.

Când un program din blocuri nu face ce trebuie, urmărește blocurile în ordine și notează valorile variabilelor după fiecare bloc. Cauzele obișnuite sunt o limită de repetare greșită, o condiție inversată sau un bloc neconectat la pornire.

Greșeli frecvente

• Greșit: blocurile se execută în ordinea în care le-ai desenat pe ecran, chiar dacă nu sunt conectate.
  Corect: programul urmărește blocurile conectate la pornire.
• Greșit: „repetă de 4 ori” înseamnă până când personajul pare că a ajuns.
  Corect: corpul se execută de patru ori.
• Greșit: culoarea blocului spune singură ce face.
  Corect: citește instrucțiunea și urmărește valoarea ori poziția după executare.

Înainte și după