Moduly: úvod Přehled po ročnících Přehled učiva Přehled pokrytí RVP Přehled výsledků učení

Shrnutí blokového programování a ukázka Pythonu

Typický ročník	9.
Interval vhodných ročníků	9. – 2. SŠ
Učivo	shrnutí blokového programování, Python – proměnné, cykly, podmínky, čtení kódu, želví grafika, ladění programů
Předcházející moduly	Blokové programování V (funkce) Logické výroky a odvozování
Navazující modul	Programování v Pythonu I
Bezprostřední výsledky učení	Shrne klíčové koncepty blokového programování a uplatní je při řešení náročnějších úloh. Vytvoří program v blokovém jazyce kombinující cykly, podmínky, proměnné a funkce. Přečte jednoduchý kód v jazyce Python a vysvětlí jeho funkci. Porovná blokový a textový zápis algoritmu a určí jejich společné prvky.
Související RVP výsledky učení	INF-INF-002-ZV9-006 Rozdělí problém na jednotlivě řešitelné části a navrhne postupy a algoritmy pro jeho řešení. INF-INF-002-ZV9-007 V blokově orientovaném programovacím jazyce vytvoří přehledný program, používá opakování, větvení programu, proměnné. INF-INF-002-ZV9-008 Průběžně ověřuje správnost vytvářeného postupu, zkouší program, opravuje chyby, posoudí efektivitu postupu, programu.

Modul završuje výuku blokového programování shrnutím klíčových programátorských konceptů (cykly, podmínky, proměnné, funkce) a představuje žákům textové programování na příkladu jazyka Python. Cílem je posílit dovednosti v oblasti algoritmizace a nabídnout plynulý přechod mezi vizuální a textovou formou zápisu. Python je představen v jednoduché formě jako „ochutnávka“, která má žákům ukázat, že základy textového programování jsou pochopitelné a dosažitelné. Téma přesahuje rámec výstupů RVP pro ZŠ, ale může být vhodným rozšířením výuky.

Bloky a dosažený postup

Seznam Náhledy

1. Průřezová rozcvička z vizuálního programování

2. Ladění a úprava programů

3. Záludné programování

4. Python: čtení kódu

5. Python želva

6. Python základy

1. Průřezová rozcvička z vizuálního programování

2. Ladění a úprava programů

Ladění, hledání chyb

Souhrn tématu

Jen málokdy napíšeme napoprvé bezchybný kód. Riziko chyb snižuje snaha o kvalitní kód, chybám se ale zcela nevyhneme, proto je potřeba chyby aktivně hledat. Chyby v kódu se někdy označují anglickým termínem bug. Proces ověřování správnosti kódu nazýváme testování, proces zjišťování příčiny chyby a její odstranění nazýváme ladění (někdy též „debugování“, angl. „debugging“).

Typy chyb

Rozlišujeme chyby syntaktické (chybný zápis programu – program nelze spustit) a sémantické (program se vykoná, ale nesplňuje požadované chování). Speciálním případem sémantické chyby je zacyklení (program se nikdy nezastaví, např. protože podmínka cyklu nikdy nepřestane platit).

Příklady chyb

Několik příkladů častých sémantických chyb:

prohození pořadí příkazů (např. pořadí zatáčení a posunu vpřed)
chybný počet opakování cyklu
chybné vymezení těla cyklu (např. chybí odsazení příkazu, který se má opakovat)
záměna cyklu a podmíněného příkazu (dokud místo pokud)
záměna ostré a neostré nerovnosti (x < y místo x ≤ y)
záměna logické spojky (P a Q místo P nebo Q)
prohození srovnávaných proměnných (x < y místo y < x)
prohození přiřazované proměnné a hodnoty (x ← y místo y ← x)
záměna proměnných (použití chybné proměnné, hrozí zejména při nevhodném pojmenování)
použití špatného typu proměnné (řetězec “3” místo čísla 3)
chybná hodnota parametru (např. nesprávný úhel, o který je potřeba zatočit)
záměna argumentů při volání funkce (f(a, b) místo f(b, a))
záměna výpisu a vrácení z funkce (vypiš místo vrať)

Znalost běžných chyb umožňuje zaměřit při ladění pozornost na místa, kde by se mohla chyba ukrývat.

Úprava programů

Souhrn tématu

Kvalitní kód je takový, který se snadno čte, testuje a upravuje. Kvalitu kódu je vhodné průběžně vylepšovat opravami následujících problémů.

Nepoužitý kód

Části kódu, které se buď neprovedou, nebo sice provedou, ale nijak neovlivňují jeho chování, zbytečně komplikují pochopení programu a je proto vhodné je odstranit. Zbytečný může být příkaz, cyklus, podmínka, proměnná i celá funkce.

Příkaz bez efektu

Efekt nemá opakované přiřazení stejné hodnoty (např. nastavení aktuální barvy malující želvy), přiřazení hodnoty do proměnné, se kterou se již dále nepracuje, nebo matematické operace, které nemění hodnotu (přičtení 0, vynásobení 1).

Cyklus provedený jednou/vůbec

Pokud se cyklus provede vždy právě jednou, není potřeba – nedochází k žádnému opakování. Cyklus odstraníme, ponecháme však příkazy, které byly v jeho těle. Pokud se tělo cyklu neprovádí vůbec, lze cyklus odstranit včetně jeho obsahu. Obě tyto situace jsou nejsnáze vidět u cyklu opakuj N×, ale mohou nastat u všech typů cyklů.

Podmínka platící vždy/nikdy

Pokud podmínka platí vždy, nahradíme podmíněný příkaz obsahem větve pokud. Pokud podmínka neplatí nikdy, nahradíme ho obsahem větve jinak (pokud větev jinak nemá, tak celý podmíněný příkaz smažeme).

Prázdná větev podmíněného příkazu

Pokud větev jinak neobsahuje žádný příkaz, lze ji vypustit.

Pokud neobsahuje žádný příkaz první větev, lze větve prohodit (a prázdnou vypustit) negací podmínky.

Nepoužitá proměnná

Proměnná, do které se pouze zapisují hodnoty, ale nikdy se z ní hodnota nečte, nemá na běh a výstup programu žádný vliv a lze ji tedy odstranit.

Nezavolaná funkce

Funkce, kterou pouze definujeme, ale nikde nevoláme, je zbytečná a lze ji odstranit.

Zbytečně složitý kód

Pokud lze kód zjednodušit, zvýší to většinou jeho čitelnost. Relativně jednoduché jsou případy, kdy lze sloučit dva příkazy, cykly, nebo podmínky. Kód lze ale také někdy zjednodušit použitím vhodnější programovací konstrukce (např. cyklu opakuj N× místo opakuj dokud) nebo rozkladem programu (zavedením pomocných funkcí).

Sloučitelné příkazy

Sloučení dvou po sobě jdoucích akcí do jedné. Například dvě otočení o 90° a 30° lze nahradit jediným otočením o 120°.

Sloučitelné cykly

Pokud je v těle cyklu pouze vnořený cyklus, lze je sloučit do jediného. Sloučení lze také provést u dvou bezprostředně následujících cyklů, které mají stejné tělo.

Sloučitelné podmínky

Pokud podmíněný příkaz obsahuje ve svém těle pouze další podmíněný příkaz, lze se vyhnout vnoření použitím složené podmínky.

Sloučit lze také dva podmíněné příkazy s opačnou podmínkou (pomocí úplného podmíněného příkazu).

Zjednodušitelná negace

Pokud lze logické výrazy zjednodušit, je to typicky vhodné udělat. Častým případem je aplikace negace na nerovnost nebo složenou podmínku. (V případě úplného podmíněného příkazu lze alternativně prohodit příkazy ve větvích pokud a jinak a negaci vypustit.)

Nevhodný typ cyklu

Pokud je počet opakování dopředu známý, použijeme cyklus s daným počtem opakování, který je jednodušší.

Cyklus místo podmíněného příkazu

Pokud se má příkaz provést nejvýše jednou, použijeme podmíněný příkaz, nikoliv cyklus.

Chybějící rozklad

Pokud je hlavní program nebo některá funkce příliš složitá, je vhodné program nebo funkci rozložit do více funkcí tak, aby každá funkce měla jasný účel.

3. Záludné programování

4. Python: čtení kódu

5. Python želva

6. Python základy

Náměty na doplňkové aktivity

Projekt

Do tohoto modulu se přirozeně hodí větší otevřený projekt, ve kterém žáci vytvářejí program, pro který si sami vymýšlejí zadání. Pro takový projekt se hodí například nástroj Scratch nebo programování fyzických robotů.

Shrnutí blokového programování a ukázka Pythonu