Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF168Raspberry Pi. Про­грам­ми­ро­вание:

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)

Raspberry Pi: Про­грам­мы

Содержание

Raspberry Pi Про­грам­ми­руй­те свой Pi на Scratch и Python

Бен Эве­рард по­мо­га­ет осво­ить два стан­дарт­ных язы­ка, вхо­дя­щих в Raspbian, и на­пи­сать па­ру про­стых про­грамм.

(thumbnail)
> Рис. 2. По умол­ча­нию пе­ре­мен­ным при­сваи­ва­ет­ся зна­че­ние 0, а за их те­ку­щим зна­че­ни­ем мож­но сле­дить в об­лас­ти ри­со­ва­ния
(thumbnail)
Наш эксперт Бен Эве­рард ос­та­вил ра­бо­ту IT-кон­суль­тан­та и на два го­да от­пра­вил­ся в Тан­за­нию ус­та­нав­ли­вать сис­те­мы на ба­зе Ubuntu в ме­ст­ных шко­лах. Те­перь его зна­ния на­хо­дят при­ме­не­ние в бур­ля­щем кот­ле от­кры­тий – ре­дак­ции Linux Format.

На этом уро­ке мы вернем­ся к из­на­чаль­ной идее Raspberry Pi: обу­чению поль­зо­ва­те­лей но­вым тех­но­ло­ги­ям. На сле­дую­щих че­ты­рех страницах мы крат­ко прой­демся по двум язы­кам про­грам­ми­ро­вания, вхо­дя­щим в Raspbian, ре­ко­мен­дуе­мый ди­ст­ри­бу­тив для Pi. Ес­ли у вас нет Pi, вы все рав­но мо­же­те сле­до­вать за на­ми – про­сто уста­но­ви­те эти язы­ки че­рез менед­жер па­ке­тов. Ес­ли вы не про­грам­ми­ро­ва­ли рань­ше, не пе­ре­жи­вай­те: мы начнем бу­к­валь­но с ну­ля [англ. from scratch, – прим. пер.].

Scratch – пре­крас­ный язык для изу­чения основ про­грам­ми­ро­вания: с ним не нуж­но бес­по­ко­ить­ся о со­вер­шен­ст­ве ко­да. Так как про­грам­ма пи­шет­ся пу­тем пе­ре­тас­ки­вания бло­ков в скрипт, не при­дет­ся за­по­ми­нать ни од­ной ко­ман­ды.

Мы на­пи­шем про­стую про­грам­му для ри­со­вания линий на эк­ране с по­мо­щью кла­виш управ­ления кур­со­ром. Пер­вое, что нам нуж­но – соз­дать код, ко­то­рый по­зво­лит пе­ре­ме­щать по эк­ра­ну кар­тин­ку с ко­том. Мы восполь­зу­ем­ся тре­мя от­дель­ны­ми бло­ка­ми, ка­ж­дый из ко­то­рых бу­дет за­пускать­ся по на­жа­тию кла­ви­ши.

(thumbnail)
> Рис. 1. Бло­ки ок­ра­ше­ны в раз­ные цве­та — что­бы бы­ло по­нят­нее, из ка­ко­го ме­ню их вы­брать.

На­жми­те Control [Управ­ление], за­тем пе­ре­та­щи­те в скрип­ты блок When Space Key Pressed [При на­жа­тии кла­ви­ши про­бе­ла]. Так соз­да­ет­ся скрипт, ко­то­рый за­пуска­ет­ся по на­жа­тию поль­зо­ва­те­лем этой кла­ви­ши. В вы­па­даю­щем спи­ске из­мените Space [Про­бел] на Right Arrow [Стрел­ка впра­во] и пе­ре­та­щи­те под него Move 10 steps [Пе­ре­мес­тить на 10 ша­гов]. Тогда при на­жа­тии стрел­ки впра­во кот бу­дет пе­ре­ме­щать­ся. За­тем соз­дай­те по­хо­жие скрип­ты, с ко­то­ры­ми кот бу­дет сво­ра­чи­вать вниз при на­жа­тии стрел­ки вниз и вверх при на­жа­тии стрел­ки вверх. На рис. 1 по­ка­за­но, как это долж­но вы­гля­деть. Те­перь мы мо­жем пе­ре­ме­щать­ся во всех на­прав­лениях, и оста­лось до­ба­вить блок, от­ве­чаю­щий за про­ри­сов­ку линий. Мы не бу­дем ри­со­вать постоянно, по­это­му восполь­зу­ем­ся дей­ст­вия­ми Scratch pen up [под­нять ка­ран­даш] и pen down [опустить ка­ран­даш]. Когда ка­ран­даш опу­щен, кот остав­ля­ет за со­бой след, когда поднят – не остав­ля­ет.

При­меним пе­ре­мен­ные

Что­бы пе­ре­во­дить ка­ран­даш из од­но­го со­стояния в дру­гое, нам ну­жен код, ко­то­рый бы помнил со­стояние ка­ран­да­ша. В про­грам­мах для это­го ис­поль­зу­ют­ся пе­ре­мен­ные. Пе­ре­мен­ная – это уча­сток па­мя­ти, ку­да мож­но за­пи­сать и от­ку­да мож­но счи­тать дан­ные.

(thumbnail)
> Рис. 3. Бло­ки If…Then по­зво­ля­ют ва­шей про­грам­ме при­ни­мать ре­ше­ние, и это крае­уголь­ный ка­мень про­грам­ми­ро­ва­ния.
(thumbnail)
> Рис. 4. Точ­но так же мож­но до­ба­вить фи­гу­ры в на­бор ин­ст­ру­мен­тов для ри­со­ва­ния.

Пре­ж­де чем восполь­зо­вать­ся пе­ре­мен­ной, на­до ве­леть ком­пь­ю­те­ру вы­де­лить под нее па­мять. Мы так­же да­дим ей имя, что­бы об­ра­щать­ся к ней в ко­ман­дах. Зай­ди­те в Variables [Пе­ре­мен­ные], на­жми­те Make a Variable [Соз­дать пе­ре­мен­ную] и ука­жи­те ее имя. По­сле это­го вы уви­ди­те на­бор команд для из­менения или ис­поль­зо­вания этой пе­ре­мен­ной. Те­перь мы мо­жем хранить дан­ные, и нуж­но ве­леть ком­пь­ю­те­ру ме­нять свое по­ве­дение в за­ви­си­мо­сти от зна­чения пе­ре­мен­ной. Это де­ла­ет блок If…Else [Если...То]. Он про­ве­ря­ет, ис­тин­но ли вы­ра­жение. Ес­ли да, вы­пол­ня­ет­ся пер­вый блок ко­да, ес­ли нет – вто­рой. В на­шей про­грам­ме мы про­ве­ря­ем пе­ре­мен­ную pen. Ес­ли она рав­на 0, мы опуска­ем ка­ран­даш и уста­нав­ли­ва­ем ее в 1, а ина­че поднима­ем ка­ран­даш и уста­нав­ли­ва­ем ее в 0. Так мож­но пе­ре­клю­чать­ся ме­ж­ду дву­мя со­стояния­ми с по­мо­щью про­бе­ла. Взгляните на рис. 3 – вот как долж­на вы­гля­деть про­грам­ма. Об­ра­ти­те внимание на опе­ра­тор = в вы­ра­жении if. Оно оз­на­ча­ет, что пер­вый блок ко­да вы­пол­ня­ет­ся, толь­ко ес­ли пе­ре­мен­ная pen со­дер­жит (equals) 0, в про­тив­ном слу­чае (else) вы­пол­ня­ет­ся вто­рой блок.

Вве­дение в цик­лы

Те­перь мож­но пе­ре­ме­щать ко­та и ри­со­вать кар­ти­ну, но ведь здо­ро­во бы­ло бы до­бав­лять го­то­вые фи­гу­ры, на­при­мер, круж­ки? Сей­час мы это сде­ла­ем. Хотя с техниче­­ской точ­ки зрения мы до­ба­вим 24-сто­ронний мно­го­угольник – он очень по­хо­ж на круг.

Это де­ла­ет­ся так: сна­ча­ла move forward 10 [пе­ре­мес­тить­ся впе­ред на 10 ша­гов], за­тем rotate 15 degrees [по­вер­нуть на 15 гра­ду­сов], за­тем сно­ва forward 10 [пе­ре­мес­тить­ся впе­ред на 10 ша­гов], за­тем rotate 15 degrees [по­вер­нуть на 15 гра­ду­сов] и так да­лее, по­ка не по­лу­чит­ся ок­руж­ность. Мож­но по­мес­тить в код 24 па­ры строк, и код бу­дет ра­бо­тать, но это не очень хо­ро­шо: и вы­гля­дит некра­си­во, и тре­бу­ет мно­го вре­мени на соз­дание, а ес­ли вы ре­ши­те из­менить раз­мер ок­руж­но­сти, при­дет­ся это де­лать в 24 мес­тах.

Вза­мен мы при­меним цикл. Это блок, ко­то­рый по­вто­ря­ет сам се­бя. Есть несколь­ко ви­дов цик­лов – неко­то­рые по­вто­ря­ют­ся, по­ка некое вы­ра­жение не станет лож­ным (нечто вро­де мно­го­кратно по­вто­ряе­мой ко­ман­ды if); но мы восполь­зу­ем­ся тем, ко­то­рый по­вто­ря­ет­ся за­дан­ное ко­ли­че­­ст­во раз.

Внут­ри цик­ла нам нуж­ны все­го две ко­ман­ды: move forward 10 и rotate 15. Под­роб­но­сти по­ка­за­ны на рис. 4. Ва­ша пер­вая про­грам­ма на Scratch го­то­ва! Файл про­ек­та есть на DVD и на www.linuxformat.com/archives.

Про­грам­ми­ро­вание – не са­мо­цель, а спо­соб за­ста­вить ком­пь­ю­тер де­лать то, что нам нуж­но, и те­перь вас ог­раничи­ва­ет толь­ко во­об­ра­жение. Мо­же­те на­пи­сать стре­лял­ку, ра­бо­чее при­ло­жение или нечто фу­ту­ри­сти­че­­ское, для че­го и на­звания еще нет. Что­бы раз­бу­дить ва­ше во­об­ра­жение, вот несколь­ко про­ек­тов из Ин­тернета (ес­ли у вас уста­нов­лен Flash, их мож­но за­пустить в брау­зе­ре):

» Super Mario Galaxy Бе­гае­те по све­ту, со­би­рая звез­доч­ки. http://scratch.mit.edu/projects/Dolfus555/162167

» Wipeout На осно­ве те­ле­шоу. Гра­фи­ка так се­бе, но иг­рать ве­се­ло. http://scratch.mit.edu/projects/awesomestickdude/1149306

» Space War 4 Ста­рая стре­лял­ка косми­че­­ских ко­раб­лей с вер­тикаль­ной про­крут­кой. http://scratch.mit.edu/projects/illusionist/879463

» Snake Chamber По­зна­комь­тесь с генети­кой и раз­ве­дением змей! http://scratch.mit.edu/projects/DewleafWolf/2758178

» Day Dream Scratch – еще и пре­крас­ный ин­ст­ру­мент для соз­дания анима­ции. http://scratch.mit.edu/projects/cremeglace/40150

Python

Scratch от­лич­но под­хо­дит для изу­чения основ про­грам­ми­ро­вания, но ра­но или позд­но вы уп­ре­тесь в его ог­раничения. Те­перь мы рас­смот­рим по­пу­ляр­ный язык об­ще­го на­зна­чения Python. Пер­вое, что о нем нуж­но знать – в от­ли­чие от Scratch, он пол­но­стью тек­сто­вый. Не то что на нем нель­зя соз­да­вать гра­фи­че­­ские про­грам­мы – про­сто код про­грам­мы пред­став­ля­ет со­бой текст, а не пе­ре­тас­ки­вае­мые бло­ки.

По­это­му, что­бы на­пи­сать про­грам­му, от­крой­те тек­сто­вый ре­дак­тор. По­дой­дет лю­бой; по умол­чанию в Raspberry Pi есть Leafpad, им мы и восполь­зу­ем­ся; но ес­ли вы про­дол­жи­те про­грам­ми­ро­вать, сто­ит по­экс­пе­ри­мен­ти­ро­вать с дру­ги­ми и най­ти са­мый под­хо­дя­щий для се­бя (у но­вич­ков в Python до­воль­но по­пу­ля­рен Geany). Об­ра­ти­те внимание, что тек­сто­вые про­цес­со­ры, та­кие как LibreOffice Write или Abiword, не по­дой­дут: они на­ру­шат фор­ма­ти­ро­вание.

Соз­дай­те но­вый файл в Leafpad и до­бавь­те в пер­вую стро­ку сле­дую­щее:

  1. !/usr/bin/python

Эта стро­ка, несколь­ко за­га­доч­но на­зы­вае­мая «шап­кой», ве­лит сис­те­ме за­пускать наш файл с по­мо­щью про­грам­мы python в ка­та­ло­ге /usr/bin/. Эту стро­ку нуж­но ука­зы­вать в на­ча­ле всех сво­их про­грамм.

Те­перь пе­рей­дем к внут­рен­но­стям про­грам­ми­ро­вания. У про­грам­ми­стов есть дав­няя тра­ди­ция пер­вой пи­сать про­грам­му, вы­во­дя­щую на эк­ран сло­ва “Hello World!”, и мы не бу­дем из­ме­нять ей. Ос­тавь­те вто­рую стро­ку пустой (это не обя­за­тель­но, но так код луч­ше чи­та­ет­ся), а в треть­ей на­пи­ши­те:

print “Hello World!”

и со­храните свой труд в фай­ле hello.py. Для за­пуска про­грам­мы от­крой­те тер­ми­нал и пе­рей­ди­те в ка­та­лог, где вы со­хранили файл. Вы­полните ко­ман­ду chmod a+x hello.py, что­бы ска­зать сис­те­ме, что файл ис­пол­няе­мый, и вве­ди­те ./hello.py для его за­пуска. На эк­ране долж­но поя­вить­ся Hello World!

Про­грам­ма по­ка­зы­ва­ет, что сис­те­ма ра­бо­та­ет пра­виль­но, но про­ку от нее немно­го. Как и в про­ек­те Scratch, до­ба­вим немно­го поль­зо­ва­тель­ско­го вво­да. Од­на­ко с Python нуж­но до­ба­вить пе­ре­мен­ную для со­хранения то­го, что ввел поль­зо­ва­тель. Уда­ли­те стро­ку Hello World (оста­вив толь­ко «шап­ку») и до­бавь­те стро­ку:

name = raw_input(‘What is your name [Как вас зо­вут]? ‘)

В этой стро­ке соз­да­ет­ся пе­ре­мен­ная name, ото­бра­жа­ет­ся со­об­щение Как вас зо­вут?, и вве­ден­ные поль­зо­ва­те­лем дан­ные со­хра­ня­ют­ся в name. Со­об­щение мы за­клю­чи­ли в об­рат­ные ка­выч­ки, что­бы ком­пь­ю­тер знал, что это од­на стро­ка тек­ста. За­тем мы мо­жем восполь­зо­вать­ся этой пе­ре­мен­ной, что­бы вы­вес­ти чуть бо­лее пер­со­наль­ное со­об­щение опе­ра­то­ром print:

print ‘Hello’, name

Так как ком­пь­ю­тер вы­пол­ня­ет ко­ман­ды по оче­ре­ди, эта ко­ман­да долж­на быть ниже пре­ды­ду­щей. Ес­ли рас­по­ло­жить их в об­рат­ном по­ряд­ке, про­грам­ма вы­даст ошиб­ку, так как мы поль­зу­ем­ся пе­ре­мен­ной до то­го, как она соз­да­на. Те­перь со­храните файл и на­бе­ри­те ./hello.py в команд­ной стро­ке для за­пуска про­грам­мы.

Ре­шения, ре­шения

На­ша про­грам­ма ста­ла чуть бо­лее функ­цио­наль­ной, но все рав­но до­воль­но нежизнен­на. Она лишь вы­пол­ня­ет те же два дей­ст­вия и за­вер­ша­ет­ся. Что­бы она ста­ла по­лез­на, нуж­но до­ба­вить дей­ст­вие с при­ня­ти­ем ре­шения, когда ком­пь­ю­тер смот­рит на то, что ввел поль­зо­ва­тель, и в за­ви­си­мо­сти от это­го вы­пол­ня­ет раз­ные дей­ст­вия.

Помните блок if в Scratch? То же са­мое есть и здесь. Ба­зо­вая струк­ту­ра бло­ка та­ко­ва:

if <expression> :

<indent> code block

Здесь <expression> нуж­но за­менить вы­ра­жением, ко­то­рое мо­жет быть ис­тин­ным или лож­ным. На­при­мер, 1 > 2, или, что по­лезнее, num > 2, где num – пе­ре­мен­ная. В на­шем слу­чае мы про­ве­рим, что в ка­че­­ст­ве имени вве­де­но кон­крет­ное зна­чение:

if name == ‘Бен’ :

По­че­му == ? Ну, ком­пь­ю­те­ры (да и про­грам­ми­сты) не лю­бят неоп­ре­де­лен­но­сти. У ка­ж­до­го сим­во­ла или сло­ва долж­но быть толь­ко од­но зна­чение, ина­че мож­но за­пу­тать­ся. = ис­поль­зу­ет­ся для при­своения пе­ре­мен­ной зна­чения, по­это­му для про­вер­ки на ра­вен­ст­во нуж­но что-то еще. Опять же, «Бен» за­клю­че­но в об­рат­ные ка­выч­ки, что­бы ком­пь­ю­тер знал: это текст. Двое­то­чие оз­на­ча­ет, что вы­ра­жение за­кон­чи­лось и сей­час мы ска­жем компьютеру, что де­лать.

Ко­ман­де if мо­жет по­на­до­бить­ся вы­пол­нять боль­ше од­ной стро­ки ко­да – зна­чит, ну­жен спо­соб объ­е­ди­нять код в бло­ки. В Python для это­го ис­поль­зу­ют­ся от­сту­пы (Python в этом от­но­шении бо­лее или менее уника­лен, и это кость в горле для нена­ви­стников Python). В ка­че­­ст­ве от­сту­пов мож­но ис­поль­зо­вать про­бе­лы или та­бу­ля­цию, но в од­ном про­ек­те важ­но поль­зо­вать­ся чем-то одним, по­то­му что зна­чение име­ет не раз­мер, а чис­ло от­сту­пов. Лич­но я ис­поль­зую от­ступ на два про­бе­ла, по­то­му что ме­ня учи­ли так, и я ниче­го не хо­чу ме­нять.

Итак, что дол­жен сде­лать ком­пь­ю­тер, ес­ли name == ‘Бен’? Ну, ра­зу­ме­ет­ся, мы долж­ны по­при­вет­ст­во­вать Бе­на со­от­вет­ст­вен­но:

if name == ‘Бен’ :

print “Бен, you’re awesome [ну ты кру­той]”

Об­ра­ти­те внимание на два про­бе­ла в на­ча­ле вто­рой стро­ки, а так­же на двой­ные ка­выч­ки. Двой­ные ка­выч­ки нуж­ны по­то­му, что внут­ри фра­зы есть апо­ст­роф. Дру­гим лю­дям мы то­же гру­бить не бу­дем, по­это­му до­ба­вим блок else, вы­пол­няе­мый во всех слу­ча­ях, когда усло­вие в if лож­но:

else :

print ‘Hello’, name

По­след­няя воз­мож­ность, ко­то­рую мы до­ба­вим в про­грам­му – цикл. Он очень по­хож на цикл из про­грам­мы на Scratch, толь­ко что вы­пол­ня­ет­ся не 24 раза, а до тех пор, по­ка мы не ве­лим ему оста­но­вить­ся. Для это­го восполь­зу­ем­ся цик­лом while и сле­дую­щим син­так­си­сом:

while <expression> :

<indent>code block

Мы мо­жем ос­та­но­вить про­грам­му, вве­дя имя quit. По­это­му наш цикл while бу­дет та­ким:

while name != ‘quit’ :

Ре­ше­ние про­блем

Не спра­ши­вай­те ме­ня – по­че­му, но воскли­ца­тель­ные зна­ки в про­грам­ми­ро­вании час­то оз­на­ча­ют от­ри­цание (not). Тем не менее, неболь­шая про­бле­ма все рав­но оста­ет­ся. Ес­ли по­мес­тить цикл перед присвоением name = raw_input…, поя­вит­ся со­об­щение об ошиб­ке: дескать, неиз­вест­но, что это за пе­ре­мен­ная name. А ес­ли по­мес­тить цикл по­сле присвоения, имя бу­дет за­про­ше­но все­го од­на­ж­ды, а да­лее цикл про­дол­жит бес­конеч­но вы­пле­вы­вать при­вет­ст­вия.

Что­бы ре­шить эту про­бле­му, мож­но про­сто при­сво­ить name пустую стро­ку пе­ред цик­лом while. Тогда со­об­щение об ошиб­ке ис­чезнет, и цикл начнет ра­бо­тать. Те­перь на­ша ма­лень­кая про­грам­ма вы­гля­дит так:

  1. !/usr/bin/python

name = ‘’

while name != ‘quit’ :

name = raw_input(‘Как вас зо­вут? ‘)

If name == ‘Бен’ :

print “Бен, ну ты крутой”

else :

print ‘Hello’, name

Об­ра­ти­те внимание: пе­ред ка­ж­дой стро­кой print уже че­ты­ре про­бе­ла – по­то­му, что у ка­ж­дой стро­ки два от­сту­па: один для цик­ла while и один для опе­ра­то­ра if. Мо­же­те со­хранить файл под именем hello.py, как и пре­ж­де, и за­пустить его ко­ман­дой ./hello.py.


Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF168Raspberry_Pi._%D0%9F%D1%80%D0%BE%C2%AD%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%C2%AD%D0%BC%D0%B8%C2%AD%D1%80%D0%BE%C2%AD%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5:&oldid=19440»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика