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Logo程序设计 一 Logo系统简介 第一讲结识海龟 一提起Logo语言 人们立刻想到的是那只惹人喜欢的小海龟以及一张张专注于海龟的孩子们的笑脸 在1994年国家教委制定的 中小学计算机课程指导纲要 中 把Logo语言确定为适合小学生学习的一种计算机语言 是小学计算机课程教学内容模块之一 二 Logo系统版本说明 三 启动Logo系统 一 Logo系统简介 Logo语言是美国的科学家西蒙 佩伯特教授领导的人工智能小组于1967年开发出来的 以后又经过了多次修改 升级 20世纪80年代中期 Logo语言作为一门计算机教学的入门语言 进入我国中小学计算机教育领域 教育学家 心理学家和计算机专家从多方面探讨了程序设计语言潜在的优势和对少年儿童的认知能力的关系做了研究 研究结果表明 学习Logo语言有助于少年儿童认知能力的发展 促进了学生空间想象能力的发展 并获得解决问题的能力 Logo语言是一种适合中小学生和初学者学习的程序设计语言 它采用儿童十分喜欢的积木拼图方式 通过海龟绘图来学习编制程序的一般方法 培养学生的逻辑思维和创造才能 Logo语言是一种结构化程序设计语言 它是交互式的 为儿童提供了良好的编程环境 它是模块化的 便于程序的修改与扩充 它是过程化的 包含了过程 参数 变量等重要概念 并允许递归调用 它有丰富的数据结构类型 有生动的图形处理功能 Logo语言不仅具备多种优秀程序设计语言的特点 而且更接近自然语言 生动有趣 简单易学 它能用直观的运动来体现编程的结果 让儿童在游戏中进行思考 在趣味中学习 深受少年儿童的欢迎 通过Logo语言的教学 以学习一种 玩具 为出发点 可以培养学生学习计算机的兴趣 使他们初步了解计算机是如何工作的 为他们今后学习其他高级程序语言设计铺设道路 Logo语言特点 具有绘画 字表和会话功能 过程调用 结构化好 简单易学 形象直观 Logo语言展示了一个自由广阔的空间 可在做中学 在学中玩 展示自己的个性 激发想象力和创造力 二 Logo系统版本说明 Logo系统有两种版本 一种是运行在DOS操作系统之下的Logo4 0软件 另一种是运行在Windows操作系统之下的PC Logo 汉化版 软件 这两种Logo语言的命令大致相同 所列出来的过程也是通用的 LOGO4 0软件 PCforWindows软件 1 在DOS环境下LOGO4 0 2 在Windows环境下Logo系统 3 DOS Logo4 0屏幕状态 说明 所有的命令都可以用大写 或小写 来写 所有的命令都可以用相应的 缩写 来写 所有的命令都可以用相应的 热键 来完成 1 图文混合状态 2 全文本状态 3 全图形状态 全屏幕作图状态下 海龟活动范围 从源点的位置画一条横线 称为X轴 在X轴上 从源点向右数 有0 316个点 从源点向左数 有0 317个点 从源点的位置画一条纵线 称为Y轴 在Y轴上 从源点向上数 有0 237个点 从源点向下数 有0 236个点 4 编辑状态 4 认识PCLogo窗口 菜单栏 工具栏 绘图窗口 原点 命令窗口 提示符 菜单栏及工具栏功能 调入文件 保存文件 打印 编辑 笔色 背景色 填充样式 海龟字型 继续 中断 暂停 三 启动与退出Logo系统 在Windows环境下 双击LOGO图标 在DOS环境下 双击LOGO图标 退出 在 状态下键入BYE 退出LOGO系统 通常有两种方法 命令方式窗口方式 1 窗口方式 2 命令方式 第二讲 海龟作图 海龟就像是一个能听懂命令的机器人 它可以按照我们的命令在屏幕上爬行 还能够留下爬行的足迹 便形成了图形 所以 海龟就仿佛是我们作图的笔 而屏幕就可看作是用来绘图的纸了 我们必须给海龟下达一条条命令 指挥它按命令来执行 因此我们首先要学习用来指挥海龟行动的最基本的命令 一 从画一条线学起 二 从画正方形说起 三 画出奇妙的图案 执行命令形式 1 命令方式 在Logo提示符后输入一条或多条命令 按回车键执行 在这种方式下 一旦发现命令有错或者图形不符合要求要进行修改的话 往往是一切从头做起 2 程序方式 在编辑器里 通常要按先后顺序编排好能完成某种操作的一系列命令 即编写 过程 它可定义 调试 保存 并能被反复使用 在Logo提示符后输入以其过程名作为 新命令 来执行 一 从画一条线学起 1 怎样出现海龟 启动进入LOGO系统 在 Logo提示符后输入 DRAW 知识点 绘图初始化命令 格式 DRAW 功能 屏幕清除干净 并设置为绘图和文本混合的显示状态 海龟显示在屏幕的中央 这个点称为 源点 海龟设置成落笔 绘图的颜色为黑色 绘图笔的宽度为1的状态 屏幕的背景为白色 文本字体的宽度为1的状态 绘图的显示方式设置为 环绕模式 DRAW命令所设置的模式 是LOGO语言最常用的绘画模式 2 怎样藏龟与显龟 在 Logo提示符后输入 HT 海龟从屏幕绘图区中消失 在 Logo提示符后输入 ST 海龟重新显示在屏幕绘图区 知识点 基本的作图命令 3 怎样画一条直线 竖 横 斜 虚 画虚线 CSFD30PUFD30PDFD30PUFD30PDFD30 这条命令中出现清屏命令 CS 抬笔命令 PU 和落笔命令 PD 4 怎样画直角三角形 CSFD50RT90FD80HOME HOME 回家命令 指海龟不管在何处 立即就回到屏幕的中心 在操作中学 画竖线 FD100 海龟按当前方向前进50步 或 BK100 海龟按当前方向后退50步 画横线 RT90FD100 海龟向右转90 后再前进100步 或 LT90BK100 海龟向左转90 后再后退100步 几点注意事项 1 这些命令可分成两类 一类是带有参数的命令 如FD X要有步数 RT N要有角度等 并且在命令和参数之间还必须加上一个空格 另一类是不带参数的命令 如HT ST PU PD等 2 计算机的回车键是一行命令的结束键 在LOGO语言中一行可以只打一个命令 也可以连打几个命令再按回车键 但命令和命令之间要用空格隔开 如FD100RT90 一定要在保证每一命令输入正确后再按回车键 3 当执行完笔擦命令 PE 后 如果还要继续画线 先要执行一下落笔命令 PD 4 在需要重复打某些命令时 可在 Logo提示符状态下 使用 键进行选择 动脑筋 画一画 二 从画正方形说起 1 怎样用学过的FD BK RT LT等命令画正方形 假如要画一个边长为80的正方形 DRAW FD80RT90 FD80RT90 FD80RT90 FD80RT90 DRAW FD80LT90 FD80LT90 FD80LT90 FD80LT90 注意 仔细观察 是否发现用上的四行命令FD80RT90或FD80LT90是完全一样 有没有什么好办法把它简化 2 在LOGO语言中 使用REPEAT命令可以使多次重复的语句变得非常简单 提供方便绘制有规律的图形 DRAW REPEAT4 FD80RT90 知识点 格式 REPEAT N 执行重复的命令 功能 把方括号里的命令重复执行N次 注意 方括号里重复的所有命令必须写成一行 命令间用空格隔开 3 再画正三边形 正五边形 正六边形 怎样使用重复命令 从中找到什么规律 画正多边形 REPEAT边数 FD边长RT360 边数 画正三边形 REPEAT3 FD100RT120 3 120 360画正五边形 REPEAT5 FD100RT72 5 72 360画正六边形 REPEAT6 FD100RT60 6 60 360 重复次数与旋转角度的关系 边数 转角 360 旋转角度 360 边数 旋转图案的旋转角度 360 重复次数 重复命令 4 怎样画圆 试一试 不断增加多边形的边数REPEAT36 FD5RT10 发现 在屏幕上的正36边形看起来和一个圆十分相近 我们常用正36边形表示圆 注意 圆的大小一般是由圆的半径的大小来确定的 圆周长与它的半径关系 值 即可改为 REPEAT36 FD半径 3 14 18RT10 推出 用圆的半径来画圆 R表示圆的半径 PI代替 的值 REPEAT360 FD R PI 180RT1 REPEAT360 FD R PI 180LT1 5 怎样画弧 N表示弧度 R表示弧的半径 左弧 REPEAT N FD R PI 180LT1 右弧 REPEAT N FD R PI 180RT1 6 怎样画长方形 A表示宽 B表示长 REPEAT2 FD ART90FD BRT90 7 怎样画平行四边形 REPEAT2 FD B1RT JFD B2RT180 J 8 怎样画正多角星 画五角星 REPEAT5 FD80RT144 画七角星 REPEAT7 FD90RT720 7 画正多角星 REPEAT N FD BRT K 360 N 说明 一般正多角星的内角角度为NJ N 2K 180 N 其中K为整数 K的范围在1 K N 2 且K与N没有公因数 当K 1时可以画出正N边形 9 怎样画空心正多角星 REPEAT N FD BRT720 NFD BLT360 N 45 动脑筋 画一画 图一 repeat16 fd80bk80rt360 16 图二 repeat4 repeat3 fd40rt90 lt180 图三 Rt15repeat5 fd100rt144 图四 repeat2 fd40rt90fd100rt90 rt45repeat2 fd100rt90fd40rt90 图五 repeat8 fd80rt90fd20bk20lt90bk80rt360 8 图六 repeat4 fd100bk50lt90 图七 lt90repeat5 fd100bk100rt45 图八 repeat6 rt90fd30lt90fd100bk100 图九 repeat12 pufd20pdfd70pubk90rt30 图十 repeat5 fd20rt90fd30lt90 图11 repeat8 rt20fd100bk100purt70fd10lt90pd 图12 repeat20 pufd20pdlt18fd80bk80rt36fd80bk80lt18pubk20rt20 三 画出奇妙的图案 在重复命令中 还可以再使用重复命令 这叫做重复命令的嵌套 Logo语言允许重复命令嵌套多层 即一级一级地嵌套下去 但最经常使用的是二级嵌套与三级嵌套 为绘制各种复杂的有规律的组合图形提供非常简单方法 这就是嵌套的魅力 知识点 重复命令嵌套 命令格式 重复命令1 重复命令2 重复命令3 执行方式 先执行最里层 后逐级向外执行 以正方形作为基本图形为例 分析下列四种组合图形的规律性 组合种类 位置不变 方向改变 图1 位置改变 方向不变 图2 位置改变 方向也改变 图3 位置不变 方向也不变 图4 REPEAT4 REPEAT4 FD100RT90 RT90 REPEAT4 REPEAT4 FD50RT90 FD50 REPEAT4 REPEAT4 FD50LT90 FD50RT90 REPEAT4 REPEAT4 FD50RT90 指导说明 对照海龟起始和画第二图形的着点 判断海龟的位置和方向的变化 在执行内层的重复命令后 注意是否要补上移动距离或旋转角度 图4 动脑筋 画一画 图1 repeat4 fd40repeat4 fd40rt90 bk40rt90 图2 repeat4 fd40repeat3 fd40lt90 fd40 图3 repeat8 repeat3 fd40rt120 fd40rt360 8 图4 repeat8 repeat3 fd30lt120 fd30rt360 8 图5 repeat6 repeat4 fd50rt90 rt60 图6 repeat15 fd35rt24fd35rt156fd35rt24fd35rt204 图7 rt180repeat6 repeat4 fd50rt90 rt8 lt48repeat6 repeat4 fd50lt90 lt8 图8 repeat18 repeat360 fd0 6lt1 rt10 图9 repeat9 repeat6 fd30rt90 rt220 图10 repeat5 repeat18 fd3rt10 lt180 360 5 图11 repeat5 repeat2 repeat70 fd0 5rt1 rt110 rt360 5 repeat5 repeat2 repeat70 fd1rt1 rt110 rt360 5 图12 repeat3 repeat4 fd80rt90 rt90fd60lt90repeat4 fd80rt90 rt90fd80rt150 规律分析 题例 用正方形围成一个正方形 图5 步骤1 画基本图形 1个正方形 图5 1 REPEAT4 FD50RT90 图5 1 步骤2 画5个连续的正方形 图5 2 REPEAT5 REPEAT4 FD50RT90 FD50 步骤3 画用5个连续的正方形围成一个大正方形 REPEAT4 REPEAT5 REPEAT4 FD50RT90 FD50 RT90 图5 2 图5 动脑筋 画一画 图一 repeat3 repeat5 repeat540 fd0 2rt1 rt180 rt180repeat120 fd0 2rt1 lt180 图二 repeat4 repeat5 fd10repeat4 fd10lt90 fd10 rt90 图三 repeat4 repeat4 repeat4 fd8rt90fd8lt90 fd8rt90 rt90 在操作中学 1 画 三叶草 是一组三角形组成的 方法2 图6 2 DRAWRT30 REPEAT3 REPEAT3 FD60RT120 RT120 动脑筋 画一画 画 风筝 是由4个长方形所组成的 图7 一种图形采用多种不同的画法或命令 可以锻炼我们深入思考问题的能力 方法1 图6 1 DRAWRT30 REPEAT3 FD120RT120FD60RT120 图6 1 图6 2 REPEAT4 FD140RT90FD40RT90FD100RT90 REPEAT4 REPEAT2 FD100RT90FD40RT90 RT90 图7 2 怎样画圆 知识点 方法1 图8 1 REPEAT360 FD50 PI 180RT1 方法2 图8 2 STAMPOVAL5050 图8 1 图8 2 3 怎样画矩形 方法1 图9 REPEAT2 FD40RT90FD100RT90 方法2 图9 STAMPRECT10040 图9 动脑筋 画一画 图一 STAMPOVAL3080图二 STAMPOVAL8030 true 图三 repeat3 repeat4 fd40rt120 rt120 图五 repeat4 repeat3 fd80rt90fd20rt90 rt90 图六 repeat4 fd100rt105repeat3 fd40rt120 lt15 图七 repeat12 pufd20pdrepeat120 fd0 5rt1 rt180purepeat120 fd0 5lt1 fd20rt150 图八 repeat3 repeat90 fd0 5lt1 rt90repeat180 fd0 5rt1 rt90repeat90 fd0 5lt1 lt60 图九 repeat4 repeat5 repeat3 fd20lt120 fd8 fd12rt90 图十 rt210repeat3 repeat3 repeat4 fd40rt120 rt120 rt120pufd40pd 图11 lt45repeat4 repeat4 repeat6 fd20rt90 rt180 lt90fd20rt180 第三讲过程编辑 在文本窗口中直接输入命令画图虽然比较简便 但也有缺点 在输入了比较复杂的图形之后 不但无法对这些命令进行保存 也难以进行补充修改 在学会使用Logo系统提供的Editor 编辑器 之后 我们编写各种Logo图形的程序就更加容易了 一 使用编辑器 二 带参数的过程 三 海龟的定向定位 一 使用编辑器 1 怎样进入编辑窗口 窗口方式 如图1 单击工具栏里的 编辑按钮 命令方式 如图2 在命令窗口中的 Logo提示符后输入EDIT 屏幕上都可弹出编辑窗口 说明 在编辑窗口里输入程序的方式和Word中输入其他文本的方式是基本一样的 编写的程序都是以 过程 的形式出现的 过程结构 一个过程是由3个部分组成的 引入 由TO引入 再加过程名 过程名一般都使用易于理解的汉字拼音或英语单词 不能使用Logo已有的命令 而第一个字符必须是字母 后面可以是字母或数字 过程名的字符数不得超过8个字符 主体 由一系列Logo命令或其他命令组成 要使整个过程层次非常清楚 每行过程体的开头都加入2个空格 或按一下 Tab 跳格键 最基本笔划或图形分行来编写构成比较复杂的图形 结束 用END来表示编辑工作完成 2 什么是过程 Logo过程是命令的集合并冠以一个名字 知识点 编写Logo程序的步骤 编写过程 定义过程 调用过程 3 过程的编写及定义 编写画正方形的过程 TOZFXREPEAT4 FD100RT90 END 在命令窗口中直接输入 TOZFX REPEAT4 FD100RT90 ENDZFXdefined 使用编辑窗口 单击工具栏里的 例题分析 编程画一个边长为100的正方形 4 过程的调用 所定义的过程ZFX已经成为Logo的一个新的命令了 在命令窗口键入ZFX 图形窗口中马上就会画出一个正方形 5 在操作中学 编写一个过程 画出一所小房屋 如图3 TOXFWDRAWREPEAT4 FD100RT90 FD100LT90FD30RT120REPEAT3 FD160RT120 HTEND TOHJDRAWFSREPEAT2 FD100RT90FD50RT90 RT180REPEAT180 FD25 PI 180LT1 BK25REPEAT2 FD100RT90FD20RT90 RT90PUBK70LT90PDREPEAT2 FD100RT90FD20RT90 PURT90FD20LT90FD125PDRT30REPEAT3 FD50RT120 LT30PUBK140PDBK50PUFD90RT90FD25LT90BK40PDBK80PUFD120RT90FD25LT90BK40PDBK50PUFD90LT90FD50RT90PDHTEND 图4 火箭 HJ 编写一个过程 画出一支火箭 如图3 TODFDRAWFSHTFD110RT162REPEAT5 FD80LT72FD80RT144 LT162BK110RT36REPEAT5 FD42BK42RT36FD110BK110RT36 LT72FD42LT54FD15RT70FD35RT90FD15LT90REPEAT2 FD10LT90FD60LT90 FD10RT65FD40LT35FD45LT155FD40RT30FD30RT150FD60LT25FD50LT155FD50RT15FD61RT144FD45LT151FD70LT37FD35LT58FD39RT35FD10LT90FD15RT90FD22RT107FD31LT144FD80RT72FD80LT144FD50RT97FD40LT84FD15LT87FD45PUHOMEPDHTEND 编写一个过程 画出一枚队徽 如图 窗口方式 单击工具栏里的 或 命令方式 使用保存过程命令 格式 SAVE 文件名 功能 把当前工作区已经定义过的所有过程按指定文件名存盘 6 文件的保存 当出现存储文件对话框 可选择 驱动器 文件夹 确定把文件存在什么地方 然后输入文件名 例如ZFX 在单击 确定 按钮后 计算机会自动加上 LOG 扩展名 以ZFX LOG存储起来 首先看画边长为100的正方形过程 TOZFXREPEAT4 FD100RT90 END这个过程只能画边长为100的正方形 如果要想再画其他尺寸的正方形 如图5 那该怎么办 二 带参数的过程 例题分析 怎样改变图形的大小和形状 1 设计具有共同特点的过程 注意观察 大小不同的正方形 其区别在于边长的不同 知识点 事实上 Logo系统就是这样编写出带变量的过程 TOZFX BREPEAT4 FD BRT90 END 说明 在定义过程时 过程名后的变量叫做形式参数 即由冒号 与参数符号组成 之间不能留有空格 ZFX100 ZFX80 ZFX50 ZFX30 再看画边长为60的正方形过程 TOZFXREPEAT4 FD60RT90 END这个过程只能画边长为60的正方形 如果要想再画相同尺寸的其他正多边形 如图6 那又该怎么办 观察与设计 其区别在于边数和转角的不同 TOZFX NREPEAT N FD60RT360 N END 探究 进而设计改变大小或形状的正多边形过程 TODBX N BREPEAT N FD BRT360 N END 图6 DBX360 DBX460 DBX560 DBX660 DBX760 DBX860 DBX4120 格式与不带参数的过程基本相同 所不同的只是这里过程名后面带有参数 称之为 形式参数 即由冒号 与参数符号组成 之间不能留有空格 过程名与参数要留有空格 过程体内的每个参数必须在过程首部出现 同时参数符号要完全一致 执行新定义的带参数过程时 过程名后面也要跟一个实际参数值 实际参数与形式参数不同 它是一个数或有确定值的表达式 但数或表达式前面不再有冒号 在必要时 一个过程可以使用多个参数 在有多个参数的情况下 各个参数数据之间也必须留一个空格 2 编写带参数过程的说明 3 常用绘图工具过程 1 正方形 B表示边长 TOZFX BREPEAT4 FD BRT90 END2 长方形 B表示宽 A表示长 TOCFX A BREPEAT2 FD ART90FD BRT90 END3 三角形 B表示边长 TOSJX BREPEAT3 FD BRT120 END4 正多边形 N表示边数 B表示边长 TODBX N BREPEAT N FD BRT360 N END5 圆 R表示半径 在LOGO语言中可以直接用PI来代替 的值 TOYUAN RREPEAT360 RT0 5FD R PI 180RT0 5 END6 左弧 N表示弧度 R表示半径 TOLHU N RREPEAT N FD R PI 180LT1 END7 右弧 N表示弧度 R表示半径 TORHU N RREPEAT N FD R PI 180RT1 END8 左叶 N表示弧度 R表示半径 TOLY N RREPEAT2 LHU N RLT180 N END9 右叶 N表示弧度 R表示半径 TORY N RREPEAT2 RHU N RRT180 N END 10 平行四边形 TOPXSBX B1 B2 JREPEAT2 FD B1RT JFD B2RT180 J END11 空心矩形 A表示长 B表示宽 TOKXJX A BSTAMPRECT A BEND12 实心矩形 A表示长 B表示宽 TOSXJX A B STAMPRECT A B TRUE END13 空心椭圆 X表示长半轴 Y表示短半轴 TOKXTY X YSTAMPOVAL X YEND14 实心椭圆 X表示长半轴 Y表示短半轴 TOSXTY X Y STAMPOVAL X Y TRUE END15 空心正多角形 N表示边数 B表示边长 TOKXJ N BREPEAT N FD BRT720 NFD BLT360 N END16 一般正多角星 一般正多角星的内角角度为NJ N 2K 180 N 其中K为整数 K的范围在1 K N 2 且K与N没有公因数 TOYBJ N B KREPEAT N FD BRT K 360 N END 4 过程的嵌套调用 过程调用的最简单方式就是在命令行直接键入过程名 此外 还可以另外一种过程调用的方式 那就是在一个过程中允许使用已定义的过程 即过程的嵌套调用 过程的串式嵌套调用 说明 过程的嵌套调用还允许使用多层及交叉的方法 过程的并式嵌套调用 5 在操作中学 编程画出图形 如右下图 子过程 TOZFX XREPEAT4 FD XRT90 END TOSJX XREPEAT3 FD XRT120 END TOCFX A BREPEAT2 FD ART90FD BRT90 END 小房屋 XFW 一般都要以带参数的过程方式编写 主过程 TOXFWDRAWFSZFX100PURT90FD15LT90PDCFX6030PURT90FD60LT90FD70PDREPEAT4 ZFX15RT90 PUFD30LT90FD85RT120PDSJX120HTEND 动脑筋 如何改变小房屋的大小 提示 只要将主过程加上带参数 X 并把步数100改为 X 其余的按比例类推 新值 原数 100 X 改为带有参数 TOXFW XDRAWFSZFX XPURT90FD X 0 15LT90PDCFX X 0 6 X 0 3PURT90FD X 0 6LT90FD X 0 7PDREPEAT4 ZFX X 0 15RT90 PUFD X 0 3LT90FD X 0 85RT120PDSJX X 1 2HTEND 试一试 画一画 把原来编写的 队徽 过程改为可变幻大小 动脑筋 画一画 三 海龟的定向定位 采用 描点法 让海龟从一点走到下一点 对于不规则的图形也就不难了 关键是如何指定海龟的位置 在绘图过程中 有时很难确定海龟的位置和方向 我们可以使用定位和定向等命令后就方便多了 1 坐标概述用横方向和纵方向两个数来表示一个点的方法在数学中叫 坐标法 在Logo画图屏幕 表示左右位置的数叫X坐标 表示上下位置的数叫Y坐标 海龟起始的位置在屏幕的中心点 海龟的头朝上 为原点 即 0 0 2 基本命令 指导说明 比较SETX SETY与FD BK使用时海龟位置的差异 比较SETH与RT LT使用时海龟角度的差异 走到命令SETXY和画点命令DOT格式中的方括号内的数据只允许使用常数 使用变量或表达式时 要采用以下格式 SETXYSE X YDOTSE X Y 3 在操作中学 画出三个内嵌套的正方形图形 如右图 TOSVQDRAWPUSETXY 100 100 PDREPEAT4 FD200RT90 SETXY 1000 SETXY 0100 SETXY 1