艺术家们 | 像程序员一样思考 第五集

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这是我们的动画系列 《像程序员一样思考》的第五集。该故事共十集，讲述了女孩艾斯克和她的机器人伙伴海吉努力拯救世界的故事。 两人从收集三个神器开始，并且必须通过解决一系列编程谜题，才能完成这一使命。

课程讲解：亚历克斯·罗森塔尔（Alex Rosenthal），动画执导：Kozmonot Animation 工作室。

[ 像程序员一样思考 ]

[ 地点：198 树林 ]

[ 第五集 艺术家们 ]

破晓时分，火车停下，
艾斯克和海吉抵达了树林。

这两位冒险者
已找到第一件神器 ——

能量晶石，

现抵达 198 森林，
来找寻第二件神器，

殖民首领奥克塔维亚
欢迎他们的到来。

机器人把人们从工作中解放后，

她建立了这个树屋保护区。

这本应是人们追随自己激情、

从事手工业，获得成就感的港湾，

一开始，人们也确实是这么做的，

但几年前，大家都忘记了初衷，

他们放弃了艺术和手工，

只是不停地画自己，
并展示自己的照片，

日复一日，年复一年。

第二件神器的位置众所周知，

位于一个万丈深谷的塔里，

由机器人看守，
有众多不为人知的陷阱。

藏有能量晶石的塔高耸入云，

整个地球的人类交流
在该塔建成后从此中断。

奥克塔维亚关注它好几年了，

但无论她怎么尝试，
都无法突破其防御系统。

艾斯克团队为到达塔下，
需要分散守卫的注意力。

奥克塔维亚有个主意：

通过一些善意的破坏公物行为，
来煽动人们（从而转移守卫视线）。

居民画像是大小不一的正方形，

每个方向的像素数都是奇数。

机器人助手收集画完的肖像，

并挂在公共场所供大家欣赏。

海吉只有极短的时间窗口
能接触到这些画，

如果它在每幅画上涂个 X，

人们就会责怪机器人助手，

从而实现他们
分散机器人注意力的目的，

要是实现起来
也如此容易就好了，

海吉不是如此简单就能画上 X，

它的绘画处理器
需要非常具体的指令。

它把这些画当作正方形网格，

一次只能填一个像素，
即只能填一个小正方形。

它在画布上可以向前移动，
也能进行 90 度旋转，

但不能斜着移动。

艾斯克如何编程，
才能让海吉在自画像上涂上 X 呢?

[ 可暂停播放自行解题 ]

[ 涂画规则 4 ]

[ 涂画规则 3 ]

[ 涂画规则 2 ]

[ 涂画规则 1 ]

[ 思路 5 ]

[ 思路 4 ]

[ 思路 3 ]

[ 思路 2 ]

思路如下：

先画一个正方形网格，如图，

然后模拟海吉的涂画路径。

如何指导海吉完成任务呢？

[ 按暂停自己解题 ]

[ 答案公布 3 ]

[ 答案公布 2 ]

[ 答案公布 1 ]

这里的挑战是如何设计指令组，

以适用任何大小的正方形网格。

幸运的是，编程的优点之一
就是其灵活性，

它并非只能解决一个问题，

而是一次性解决一类问题。

先从一个案例开始着手，
总有助于找到整体方案。

我们假设正方形如图所示，

海吉可测量其边长，
并保存为变量值。

现在，我们需要一个计划，
让海吉把像素逐个画上 X 。

实现方法不止一个，

我们先来看两个方法。

第一种，打字机模式，
让海吉一行一行地画。

如果画像是 9 X 9 像素，

它先画第一行第一格，
跳过七格，然后画一格，

第二行，他跳过第一格再画，
跳过五格再画，

继续画下一行。

规则是，每行开始跳过的像素 +1，

中间跳过的像素 -2，

海吉画到中心点时，
情况变得更加复杂。

这一行只画一个像素。

然后，画的顺序就全反了 ——

左边跳过的像素数每行 -1，

每行中间跳过的像素数 +2。

海吉执行这组循环指令是可行的，

且是完美解决方案。

主要缺点是其中涉及的逻辑很多——

每行中间做什么、何时反向操作，

以及如何精确反向操作。

那么，我们如何操作，

才能使逻辑始终一致呢?

关键是把网格
看作是一系列的同心正方形。

每个正方形遵循相同模式——

只画四个角的像素，
其余像素不变。

因此，如果我们能找到
绘制一个嵌套正方形的方法，

即可应用到下一个，不断重复，
就能把它们全部绘制出来。

最外层正方形最容易绘制。

从一角开始，先画该角的像素。

假设画的长度为 n 像素，

就向前移动 n - 1 格，

再画一个像素，然后右转。

接着再做一次循环操作 ，
接着再做一次，

现在向前少移动一格，
右转，再向前移动一格，

海吉正好位于
下个同心正方形一角，

即可重复下一个循环过程。

每个正方形的长宽
都比上一个少 n - 2 像素，

继续该螺旋模式，

通过变量和循环控制海吉的步伐，
最终一直画到中心点。

两种方式哪种更优呢?

这取决于你的侧重点。

螺旋循环的优点在于，
它简单地找到一个模式，

并从头到尾循序相同逻辑。

打字机方法的优点在于，

它是一个更通用的解决方案，

即它容易适应任何模式。

对艾斯克来说，哪种都能达成目的。

所以结果是这样的，

海吉很快弄脏了所有的肖像，

不一会儿，

痛苦的哭声响彻整个森林。

守卫塔的守卫们
离开了他们的岗位，

以安抚骚动的人们，

艾斯克、海吉和奥克塔维亚
悄悄穿了过去 ——

差一点掉进幽幽深谷，

那位于他们和塔之间的万丈峡谷。