はじめに
本記事の目的は、ゲームの製作を通じてプログラミング技能を習得してもらうことです。
想定する読者は、次の通りです。
- 余りの計算を学習済み(小学校4年生以上)の方
- Scracthに触れたことのある方
- ブラインドタッチができて、1分あたり140キーの速さで打鍵できる方
実際に教えた(教える方がつまづいたことを反映した)内容を記述します。
ゲームとしては花札の花合わせを題材に、要件は「役が覚えられないので、手札から揃いそうな役を示して欲しい」でした。以下、1.2.と発展的に作っていきたいと思います。
- 今の手札から揃いそうな役を示す
- 人同士の対戦ゲーム化
プログラミングとは
概要
-
コンピュータ上で動作するプログラムを作る行為
-
プログラム ＝ データ + ロジック1
- 入力データと出力データを対応づけるロジックの集合のこと
- 入力は人間が行う場合と、他のロジックの出力が入力となる場合がある
- 出力も人間に行う場合と、他のロジックの入力となる場合がある
-
データ ＝ 基本データ + 集成体2
- 基本データの種類: 整数/文字/論理/小数/列挙/参照
- 集成体: 基本データを要素とする列のこと
- 配列: 同じ基本データを要素とする有限列
- 特に文字の配列は「文字列」
- リスト: 同じ基本データを要素とする無限列
- タプル: 異なる基本データを要素とする列
- 配列: 同じ基本データを要素とする有限列
-
ロジック: 入力データと出力データを対応づける計算のこと3
- 命令型プログラミング: Scrachはこれに該当
- ロジックを実行順序で記述する方法
- 順次(sequence)と選択(selection)と反復(repetition)の3つの制御構造を持つ
- 関数型プログラミング
- ロジックを関数で記述する方法
- 論理型プログラミング
- ロジックを推論で記述する方法
- 命令型プログラミング: Scrachはこれに該当
花合わせゲームのプログラミング#1
花合わせ
プログラミング対象である花札を使った花合わせゲームは、次の通りである。
- 花合わせは花札４８枚のカードゲーム
- 光、種、短冊、カスの４種類の札から構成4
- 札の組み合わせで役を構成
| 役 | 説明 |
|---|---|
| カス |  |
| 短冊 |  |
| 赤短 |  |
| 青短 |  |
| タネ |  |
| 猪鹿蝶 |  |
| 三光 |  |
| 四光 |  |
| 雨四光 |  |
| 五光 |  |
| 花見で一杯 |
 
|
| 月見で一杯 |
|
| 月札 | 各月4枚そろった場合 |
手札が構成し得る役を示すプログラム
例えば、手札に猪札がある場合、猪札が含まれる役には「猪鹿蝶」がある。したがって、手札が構成し得る役を示すには、役「猪鹿蝶」を計算結果とすればよい。
手札の1枚がどの役になるのか/条件if-thenブロック
手札に含まれる札を大括弧[]、役を構成する札を小括弧()を使用すると、役「猪鹿蝶」は次の通りである。
- 例１) 役「猪鹿蝶」
- 手札[猪札] なら 猪鹿蝶(猪札, 鹿札, 蝶札)
- 手札[鹿札] なら 猪鹿蝶(猪札, 鹿札, 蝶札)
- 手札[鹿札] なら 猪鹿蝶(猪札, 鹿札, 蝶札)
これをScratchでは制御if-thenブロックで次の通りに記述できる。
if-thenブロックの中が同じなら、演算orブロックでまとめることもできる。
同様に、役「花見で一杯」と「月見で一杯」を考える。
- 例2) 役「花見で一杯」
- 手札[菊種札] なら 花見で一杯(菊種札, 桜光札)
- 手札[桜光札] なら 花見で一杯(菊種札, 桜光札)
- 例3) 役「月見で一杯」
- 手札[菊種札] なら 月見で一杯(菊種札, 坊主光札)
- 手札[坊主光札] なら 月見で一杯(菊種札, 坊主光札)
つまり、手札が菊種札である場合両方に該当するため、計算結果として「花見で一杯」と「月見で一杯」が得られなければならない。ここで、花見で一杯や月見で一杯に限らず他にも役があることを考えると、役の全てを通して特定の1枚の札に対して、該当する役を示す計算が必要なことがわかるだろう。
Scratchプログラミング演習#1: ブロック
- 例1,2,3以外の役を判定するロジックをブロック5を使って作ろう
- カス/タネ/短冊/青短/赤短
- 三光/四光/雨四光/五光
復習: プログラム＝データ＋ロジック
プログラムは、データとロジックの集合であった。ロジックは入力データと出力データを伴う。今回の場合のロジックは共通して次の通りである。
- 入力データ: 札
- 出力データ: 該当する役
役は複数あるので、示す役を計算するロジックは役の数だけ必要となる。演習#1では、役の数だけ必要なロジックを作成した。
ロジックは入力データと出力データの対応づけだと言及した。
- ロジックを考える前に、プログラミング対象からどんなデータを識別するか
- そのデータをどのようなロジックに切り分けていくか
- 切り方は方法論といい、今回はScrachを前提としているので命令型プログラミングの方法論-実行順序で切り分けた。
- 命令型プログラミングの方法論とは順次、選択、反復の組み合わせでロジックを構成する方法である
小まとめ: プログラミングの学習要素
- 実行順序の制御構造
- 条件ブロック/if-then
- 演算
- 比較ブロック/==
- 論理和ブロック/or
- モジュール
- 定義ブロック/procedure
花合わせゲームプログラミング#2
おさらい
データ構造の導入と定回反復
花札ゲームは少なくとも次のデータで構成されている、と考える。
- 札データ: 1月から12月まで各月4枚計48枚。
- 手札データ: 札データを要素とする集合
- 役データ: 各々の役を構成する札データの集合。手札データと同じで、札データを要素する集合
- 役データをリストで構成して、「リストになにか含まれるか？」式を使ってみよう
- 「何が含まれるか」式は定回反復と同等
制御の繰り返しを使って、手札が複数の場合に拡張してみよう
* 計算結果がどうなるかな？
手札[菊種札, 猪札, 鹿札]の場合、役としては、花見で一杯・月見で一杯・猪鹿蝶の3つでなければならない。
しかし、演習#1のプログラムのままでは、計算結果として花見で一杯・月見で一杯・猪鹿蝶・猪鹿蝶と四つの結果を得てしまう。これを正しく、「花見で一杯・月見で一杯・猪鹿蝶」3つにするにはどうすればよいか？