🤖 Алгоритмы. Роботы как исполнители

🎬 Посмотрим видео: Роботы выполняют сложные задачи

❓ Проблемные вопросы:

• Как робот “знает”, что ему делать?
• Может ли робот принимать решения?
• Кто управляет роботом?
• Что происходит “внутри” робота?

🧠 Мозговой штурм: Запишите ваши идеи о том, как работает “мозг” робота:

🎮 Правила игры:

• Один ученик = “программист”
• Другой ученик = “робот”
• Робот выполняет только точные команды

📋 Задача: Робот должен взять книгу со стола учителя

💻 Команды программиста:

• “Встань”
• “Иди вперед”
• “Остановись”
• “Поверни направо”
• “Возьми предмет”

🎯 Что мы увидим:

• Робот выполняет только те команды, которые получил
• Команды должны быть точными и понятными
• Последовательность команд важна!

📝 Выводы из эксперимента:

✅ Что получилось:

❌ Какие были проблемы:

🧠 Главное открытие: Роботы НЕ думают сами - они выполняют заранее написанные инструкции!

📖 Алгоритм - это точная пошаговая инструкция для решения задачи или достижения цели.

🎭 Простыми словами: Алгоритм - это рецепт действий, написанный так, чтобы любой исполнитель (человек или робот) мог точно его выполнить.

🌍 Примеры алгоритмов в жизни:

• 🍞 Рецепт приготовления бутерброда
• 🎵 Инструкция по настройке радио
• 🚗 Правила дорожного движения
• 📱 Руководство по использованию телефона

1️⃣ Понятность

• Каждая команда должна быть ясной и недвусмысленной
• Исполнитель должен понимать, что именно делать

2️⃣ Пошаговость (дискретность)

• Алгоритм состоит из отдельных шагов
• Каждый шаг выполняется полностью, затем переходим к следующему

3️⃣ Определенность (детерминированность)

• При одинаковых условиях алгоритм всегда дает одинаковый результат
• Нет случайности в выполнении

4️⃣ Результативность

• Алгоритм всегда приводит к результату
• Процесс выполнения конечен

5️⃣ Массовость

• Алгоритм решает не одну конкретную задачу, а класс задач

📐 Алгоритм нахождения площади прямоугольника:

1. Измерить длину прямоугольника (a)
2. Измерить ширину прямоугольника (b)
3. Умножить длину на ширину: S = a × b
4. Записать ответ

🔢 Алгоритм нахождения НОД (наибольший общий делитель):

1. Взять два числа a и b
2. Если a = b, то НОД = a, конец
3. Если a > b, то заменить a на (a - b)
4. Если b > a, то заменить b на (b - a)
5. Вернуться к шагу 2

📊 Проверим на примере: НОД(12, 8)

• a = 12, b = 8
• 12 > 8, значит a = 12 - 8 = 4
• a = 4, b = 8
• 8 > 4, значит b = 8 - 4 = 4
• a = 4, b = 4 → НОД = 4

📝 Составьте алгоритм для одной из задач:

A) Заварить чай:

B) Найти нужную страницу в книге:

🔍 Проверьте свой алгоритм:

• Все ли шаги понятны?
• Можно ли выполнить каждый шаг?
• Приведет ли алгоритм к нужному результату?

🎯 Исполнитель - это объект (человек, робот, компьютер), который может выполнять определенные команды.

🤖 Особенности робота-исполнителя:

• Имеет ограниченный набор команд (система команд исполнителя)
• Выполняет команды точно и без изменений
• Не понимает команды, которых нет в его системе
• Не может додумывать или исправлять ошибки программиста

🎭 Аналогия: Робот как очень послушный, но не очень умный помощник

🚗 Команды движения:

• move_forward(distance) - двигаться вперед на расстояние
• move_backward(distance) - двигаться назад
• turn_left(angle) - повернуть налево на угол
• turn_right(angle) - повернуть направо на угол
• stop() - остановиться

⏰ Команды времени:

• wait(seconds) - ждать указанное время
• repeat(n, commands) - повторить команды n раз

🔧 Команды действий:

• grab_object() - взять предмет
• release_object() - отпустить предмет
• send_signal() - подать сигнал

📡 Команды датчиков:

• read_distance() - измерить расстояние
• read_color() - определить цвет
• read_light() - измерить освещенность

📝 Задача 1: Робот должен проехать квадрат со стороной 1 метр

💻 Алгоритм:

11. move_forward(100)  // 100 см = 1 м
22. turn_left(90)      // поворот на 90°
33. move_forward(100)
44. turn_left(90)
55. move_forward(100)
66. turn_left(90)
77. move_forward(100)
88. turn_left(90)

🔄 Оптимизированный алгоритм с циклом:

1repeat(4, [
2  move_forward(100)
3  turn_left(90)
4])

📝 Задача 2: Робот рисует букву “П”

💻 Алгоритм:

11. move_forward(100)   // вертикальная линия вверх
22. turn_right(90)      // поворот направо
33. move_forward(50)    // горизонтальная линия
44. turn_right(90)      // поворот направо
55. move_forward(100)   // вертикальная линия вниз

🎯 Ваша очередь! Составьте алгоритм для буквы “Г”:

11. ________________________
22. ________________________
33. ________________________
44. ________________________

❌ Ошибка 1: Неточные команды

1Плохо: "повернуть немного налево"
2Хорошо: "turn_left(45)"

❌ Ошибка 2: Пропущенные шаги

1Плохо: 
21. move_forward(100)
32. move_forward(100)  // забыли поворот!
4
5Хорошо:
61. move_forward(100)
72. turn_left(90)
83. move_forward(100)

❌ Ошибка 3: Команды не из системы исполнителя

1Плохо: "подумай и иди в нужную сторону"
2Хорошо: "turn_left(90); move_forward(50)"

❌ Ошибка 4: Бесконечный цикл

1Плохо: repeat(∞, [move_forward(10)])
2Хорошо: repeat(5, [move_forward(10)])

📊 Блок-схема - это графическое представление алгоритма с помощью специальных символов.

✅ Преимущества блок-схем:

• Легко понять логику алгоритма
• Видны все возможные пути выполнения
• Проще найти и исправить ошибки
• Универсальный язык для всех программистов

🎯 Применение:

• Планирование программ
• Документирование алгоритмов
• Обучение программированию
• Анализ сложных процессов

⭕ Начало/Конец

• Овал или круг
• Обозначает начало или конец алгоритма

📦 Процесс/Действие

• Прямоугольник
• Команда или действие исполнителя

🔷 Условие/Решение

• Ромб
• Проверка условия (да/нет)

📥 Ввод/Вывод

• Параллелограмм
• Получение данных или вывод результата

🔗 Соединительные линии

• Стрелки
• Показывают направление выполнения

🎯 Алгоритм “Робот проезжает квадрат”

 1     ⭕ НАЧАЛО
 2        ↓
 3   📦 i = 1
 4        ↓
 5   🔷 i ≤ 4?
 6     ↙     ↘
 7   НЕТ      ДА
 8    ↓        ↓
 9⭕ КОНЕЦ  📦 move_forward(100)
10           ↓
11      📦 turn_left(90)
12           ↓
13        📦 i = i + 1
14           ↓
15           ↑ (возврат к условию)

🔍 Читаем блок-схему:

1. Начинаем с i = 1
2. Проверяем: i ≤ 4?
3. Если ДА: едем вперед, поворачиваем, увеличиваем i
4. Если НЕТ: заканчиваем
5. Возвращаемся к проверке условия

📝 Составьте блок-схему для алгоритма “Поиск предмета”

Условие: Робот должен найти красный предмет, двигаясь по прямой

💻 Алгоритм в виде команд:

11. move_forward(10)
22. color = read_color()
33. if color == "red": grab_object(), stop()
44. else: go to step 1

📊 Нарисуйте блок-схему:

 1     ⭕ _______
 2        ↓
 3   📦 _________
 4        ↓
 5   📥 _________
 6        ↓
 7   🔷 _________
 8     ↙     ↘
 9   ___      ___
10    ↓        ↓
11   ___    📦 ___
12           ↓
13      📦 _______
14           ↓
15        ⭕ ___

🟢 Базовый уровень: Составьте блок-схему алгоритма “Робот едет до стены”

• Команды: move_forward(10), read_distance(), stop()
• Условие: если расстояние < 20 см, то остановиться

🟡 Средний уровень: Составьте блок-схему алгоритма “Робот собирает 3 предмета”

• Команды: move_forward(10), grab_object(), count++
• Условие: собрать ровно 3 предмета, затем остановиться

🔴 Продвинутый уровень: Составьте блок-схему алгоритма “Робот выходит из лабиринта”

• Команды: move_forward(10), turn_left(90), turn_right(90), read_distance()
• Правило: всегда держаться правой стены

📋 Условие: Робот должен убрать комнату размером 3×3 метра, проезжая по всей площади.

🤖 Доступные команды:

• move_forward(distance) - ехать вперед
• turn_left(90) - поворот налево на 90°
• turn_right(90) - поворот направо на 90°

💡 Стратегии движения:

• “Змейка” - зигзагообразное движение
• “Спираль” - движение по спирали от края к центру
• “Полосы” - движение параллельными полосами

📝 Ваш алгоритм:

11. ________________________
22. ________________________
33. ________________________
44. ________________________
55. ________________________

📋 Условие: Робот должен доставить письма в 4 дома, расположенных по углам квадрата, и вернуться на почту (центр квадрата).

🏠 Схема района:

1Дом A ---- 100м ---- Дом B
2  |                    |
3100м      ПОЧТА      100м
4  |         ⭐         |
5Дом D ---- 100м ---- Дом C

📮 Последовательность доставки: A → B → C → D → Почта

💻 Начало алгоритма:

11. move_forward(50)     // к дому A
22. turn_left(90)
33. move_forward(50)
44. deliver_letter()     // доставить письмо
55. ________________________
66. ________________________

🤔 Подумайте:

• Как оптимально построить маршрут?
• Где делать повороты?
• Как не заблудиться?

📋 Условие: Робот должен нарисовать простую картинку, используя движения как кисть.

🎨 Варианты рисунков:

• Домик (квадрат + треугольная крыша)
• Цветок (кружок + 4 лепестка)
• Звезда (5 лучей из центра)
• Спираль (расширяющаяся кривая)

🖌️ Особенности:

• Каждое движение оставляет след
• Чтобы не рисовать, используйте pen_up() и pen_down()
• Можно менять цвет: set_color("red")

💻 Пример - рисуем квадрат:

1pen_down()
2repeat(4, [
3  move_forward(100)
4  turn_left(90)
5])
6pen_up()

📢 Представление работы группы (3 минуты на группу):

1️⃣ Демонстрация алгоритма (1 мин)

• Покажите вашу блок-схему
• Объясните логику решения

2️⃣ Объяснение решения (1 мин)

• Почему выбрали именно такой подход?
• Какие трудности возникли?

3️⃣ Ответы на вопросы (1 мин)

• Другие группы задают вопросы
• Обсуждение альтернативных решений

🎯 Критерии оценки:

• ✅ Правильность алгоритма
• ✅ Оптимальность решения
• ✅ Качество блок-схемы
• ✅ Ясность объяснения

🏅 Лучшие практики:

• Использование циклов для повторяющихся действий
• Четкая структура алгоритма
• Учет особенностей робота-исполнителя
• Оптимизация по времени выполнения

❌ Типичные ошибки:

• Слишком сложные алгоритмы для простых задач
• Забытые команды остановки
• Неучтенные особенности исполнителя
• Отсутствие проверки условий

💡 Улучшения:

• Как можно упростить алгоритм?
• Где добавить проверки ошибок?
• Как сделать алгоритм более универсальным?

1. Определения:

• Что такое алгоритм?
• Кто такой исполнитель алгоритма?
• Какие свойства есть у алгоритма?

2. Свойства алгоритмов: Соотнесите свойство с описанием:

3. Команды робота: Какие из команд может выполнить робот?

• move_forward(100) ✓/❌
• think_about_problem() ✓/❌
• turn_left(90) ✓/❌
• be_creative() ✓/❌
• read_distance() ✓/❌

📝 Задача 1: Исправьте ошибки в алгоритме

Алгоритм “Робот проезжает треугольник”:

1❌ Неправильный алгоритм:
21. move_forward(100)
32. turn_left(120)  
43. move_forward(100)
54. turn_left(120)
65. move_forward(100)

🤔 Что не так? ________________________

✅ Правильный алгоритм:

11. ________________________
22. ________________________
33. ________________________
44. ________________________
55. ________________________
66. ________________________

📝 Задача 2: Оптимизируйте алгоритм

Алгоритм “Робот едет по кругу 3 раза”:

1❌ Длинный алгоритм:
21. move_forward(10); turn_left(10)
32. move_forward(10); turn_left(10)
43. move_forward(10); turn_left(10)
5...
6108. move_forward(10); turn_left(10)

✅ Короткий алгоритм с циклами:

1repeat(__, [
2  repeat(__, [
3    move_forward(__)
4    turn_left(__)
5  ])
6])

📝 Задача 3: Создайте блок-схему

Алгоритм “Робот ищет выход из комнаты”:

11. Двигаться вперед
22. Если впереди стена - повернуть направо
33. Если видит дверь - выйти
44. Иначе продолжать поиск

📊 Нарисуйте блок-схему в тетради

🏆 Задание для продвинутых: Придумайте алгоритм для робота-футболиста:

• Найти мяч
• Довести до ворот
• Забить гол

🎨 Задание для творческих: Создайте алгоритм для робота, который рисует ваш автопортрет (упрощенный).

🧩 Задание для любознательных: Как изменится алгоритм движения по квадрату, если робот может двигаться только вперед и поворачивать только налево?