Художники | Думай по-кодерски — эпизод 5

Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/the-artists-think-like-a-coder-ep-5

Перед вами пятый эпизод нашего мультипликационного сериала «Думай по-кодерски». В этом сериале из десяти эпизодов вы познакомитесь с девушкой по имени Этика и её напарником, роботом Хеджем, которые пытаются спасти мир. Они отправляются на поиск трёх артефактов, но по пути им придётся разгадать множество головоломок, связанных с программированием.

Урок — Алекс Розенталь, мультипликация — Kozmonot Animation Studio.

Светает, и поезд начинает замедляться.
Этика с Хеджем въезжают в лес.

Наши путешественники
уже нашли первый артефакт —

Модуль силы —

и прибыли в лесополосу №1984,
чтобы завладеть вторым.

Здесь их встречает
директор колонии Октавия.

Она основала это поселение
с домами на деревьях

после того, как роботы
взяли на себя всю работу.

Оно должно было стать убежищем для всех,
кто хотел заниматься любимым делом,

творить и самореализовываться.

Так всё и было. Но только сначала.

Несколько лет назад все
забыли, почему они здесь.

Они забросили творчество

и стали рисовать и вывешивать
только свои портреты

снова и снова.

Местонахождение второго
артефакта хорошо известно.

Он находится в башне,
охраняемой гарнизоном роботов

и окружённой бездонным ущельем
и множеством других ловушек.

Как только башня с модулем
была воздвигнута,

связь между людьми прервалась.

Октавия уже много лет
пытается его выкрасть,

но как бы она ни старалась,
оборона всегда побеждает.

Чтобы хотя бы добраться до башни,
нашей команде нужен отвлекающий манёвр.

У Октавии рождается идея:

благонамеренный вандализм,
который должен всколыхнуть народ.

Все портреты художников квадратной
формы, но разного размера,

с нечётным количеством
пикселей по каждой стороне.

Роботы-помощники собирают портреты

и развешивают их в общественных местах,
где ими могут любоваться все.

В течение очень короткого промежутка
времени у Хеджа будет доступ к картинам.

Если он сможет нанести крест на каждую,

люди обвинят в этом роботов-помощников,

и это отвлечёт их внимание
от всего остального.

Но если бы всё было так просто!

Хедж не может просто нарисовать крест.

Его процессору нужны
очень чёткие инструкции.

Рассматривая портреты
как квадратные сетки,

он может заполнять один пиксель,
или одну клетку, за раз.

Он может двигаться по холсту
по прямой и поворачивать на 90 градусов,

но не может перемещаться по диагонали.

Как Этике нужно запрограммировать Хеджа,

чтобы он нарисовал крест
на каждом портрете?

Приостановите видео, если хотите
найти ответ самостоятельно.

Вот подсказка.

Попробуйте нарисовать
вот такую квадратную сетку

и запланировать путь Хеджа.

Какую схему можно использовать,
чтобы направлять его?

Приостановите видео, если хотите
найти ответ самостоятельно.

Задача состоит в том,
чтобы создать набор указаний,

который будет действительным
для любой квадратной сетки.

К счастью, одно из преимуществ
программирования состоит в том,

что, решая одну задачу,

вы одновременно решаете
целую группу подобных ей задач.

Зачастую полезно начать с одного
примера и двигаться к общему.

Представим, что у нас вот такой квадрат.

Хедж может замерить его сторону
и сохранить это число как переменную.

Теперь нам нужен план того,
как Хедж будет рисовать крест

по одному пикселю за раз.

Существуют разные способы это сделать.

Давайте рассмотрим два из них.

Что, если Хедж будет двигаться по строкам,
как каретка пишущей машинки?

Если размер портрета — 9 на 9 пикселей,

в первой строке он закрасит клетку,
пропустит следующие семь

и снова закрасит клетку.

Во второй строке он пропустит
первую клетку, закрасит вторую,

пропустит пять и снова закрасит.

И так далее.

Здесь схема такова, что клетки,
пропущенные в начале строки,

увеличиваются на одну,

а пиксели, пропущенные в середине,
уменьшаются на два.

Всё немного усложняется,
когда Хедж достигает центра.

В этой строке будет закрашен
всего один пиксель.

Затем всё повторяется
в обратном направлении.

Количество пропущенных пикселей слева
уменьшается на один с каждой строкой,

а в середине — увеличивается на два.

Если дать Хеджу такие указания
с помощью серии циклов,

то это вполне приемлемое решение.

Его основной недостаток — то, что тут
необходимо много логических заключений:

нужно знать, что делать в центре,
когда нужно изменить направление,

и как именно это сделать.

Можем ли мы найти способ,

в котором логика остаётся
постоянной от начала до конца?

Основная идея — это рассматривать сетку
как набор концентрических квадратов.

В каждом из этих квадратов
схема одинакова:

закрашенные пиксели в углах
и незакрашенные между ними.

Поэтому если мы сможем найти
способ окрасить один квадрат,

перейти на следующий и повторить это
действие, то мы сможем окрасить их все.

Окраска наружного квадрата очень проста.

Начни в углу и закрась этот пиксель.

Если мы обозначим длину
стороны картины как n,

то нужно переместиться
вперёд на n-1 клеток.

Закрась этот пиксель и поверни направо.

А теперь повтори всё это ещё два раза.

Теперь переместись вперёд на одну
клетку меньше, поверни направо

переместись на одну клетку,

и ты окажешься в следующем
концентрическом квадрате

и сможешь проделать все действия заново.

Каждый квадрат на n-2 пикселей меньше,
чем предыдущий, по длине и ширине,

и эта спиральная схема
продолжается до самого центра

с помощью цикла и переменной, задающей,
на сколько клеток перемещается Хедж.

Какой из этих методов лучше?

Всё зависит от того, что для вас важно.

Преимущество спирали в том,
что вырабатывается одна схема

и от начала до конца
используется одна и та же логика.

Преимущество способа каретки в том,

что это более обобщённое решение,

то есть его гораздо легче адаптировать
под другие схемы рисунка.

Этике подойдёт любой из этих способов.

Происходит следующее.

Хедж быстро перечёркивает все портреты.

В считанные секунды по лесу
разносятся крики возмущения.

Гарнизон роботов, охраняющий
башню, покидает свой пост,

чтобы успокоить взволнованную толпу,

а Этика, Хедж и Октавия
незаметно ускользают...

и чуть не падают в ущелье,

пролегающее между ними и башней.