TurtleEditから「亀場」を使うための準備

教育情報基盤センターの演習室においてテキストエディタTurtleEditを用いてプログラミング学習を行う際に， 発展教材「亀場でプログラミング」を使うための準備について，以下に説明する。

ステップ1. TurtleEditを開いて設定を変更する

Linuxデスクトップの左上の「アプリケーション」メニューをクリックし，「アクセサリー」や「プログラミング」の中からTurtleEditを選び起動する。

TurtleEditのウィンドウが表示されたら，「実行」メニューの中から「設定」を選ぶ。 すると，以下のようなウィンドウが現れるはずだ（細かい点は若干異なるかもしれない）。

tedit4icl-tfield-pref

ウィンドウの中程にある以下の設定項目を確認する：

  1. 「亀場のパス」の欄が/opt/cite/bin/tfield-linuxになっていることを確認
  2. 「亀場を自動起動」にチェックを入れる（初期状態ではチェックは入っていない）

設定が終わったらOKを押して完了。

「亀場」を使わないときは，「亀場の自動起動」のチェックを外しておく。

ステップ2. 動作を確認する

以下のサンプルプログラムをTurtleEditのウィンドウにコピーし、保存する（ファイル名は rect.cとする）。

rect.c

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "turtle.h" /* 必ず必要なおまじない */
main()
{
  CON("localhost") ; /* 亀場との通信を開始する */
  CLR() ;     /* 画面とゾンビ亀を一端消去する */
  RST() ;     /* 亀の位置を初期設定する（亀は原点に居る） */

  PD() ;      /* ペンを下げる */
  FD(100.0) ;   /* 前進 100 */
  LT(90.0) ;    /* 左回転 90 */
  FD(100.0) ;   /* 前進 100 */
  LT(90.0) ;    /* 左回転 90 */
  FD(100.0) ;   /* 前進 100 */
  LT(90.0) ;    /* 左回転 90 */
  FD(100.0) ;   /* 前進 100 */
}

この箇所重要！

次に、turtle.hをダウンロードして、rect.cと同じ場所に保存する。

TurtleEditのコンパイルボタンを押す。もしエラーが表示されたら、コピーし忘れている箇所が無いか、 turtle.hがrect.cと同じ場所に保存されているかを確認する(その際、作業ディレクトリ確認ボタンを使うのが便利)。

コンパイルが成功したら、実行ボタンを押すと、四角いウィンドウ（「亀場」）が現れ、そこに四角形が描かれるはずだ。

tfield-first-rect-example

ステップ3. 亀場の扱いに慣れる

亀場の四角いウィンドウは、そのまま表示しておいても構わないが、手動で終了させたい場合は、 「亀」が表示されているウィンドウの上をマウスで右クリックして、メニューから Exit を選ぶ。

その他、亀場を操作するためのいくつかの機能も同じメニューで操作できる。

詳しい使い方は亀場でプログラミングのページを参照のこと。 特に、亀場に「ゴミ」が残っているときは、メニューから"Clear Field"（描画内容をクリア）、 "Erase Zombie"（居残っている亀を消去）を選んで、手動で消去しなければならない場合があるので注意。

亀場の四角いウィンドウが画面から「消えて」しまった場合、ウィンドウを「最小化」して見えない状態になっていないか確認すること。 デスクトップの下側に起動中のアプリケーションを表す「箱」が表示されているので、その中に亀場のそれが無いか、クリックして、確かめると良い。

１台のパソコンで起動可能な亀場は１つだけである。２つ目を起動すると、画面に赤い字で英文の警告が表示されるので、そのウィンドウは閉じておくこと。


この課題は、Cプログラミングの「反復処理」あたりまでを勉強した後に挑戦すること。

tfield-icon亀場で練習：花模様を描く

以下は、反復処理を使って、下図（左）のような６角形を亀場に描くプログラムの例である：

あらかじめturtle.hをダウンロードして、このプログラムと同じディレクトリ内に保存しておくこと。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "turtle.h"

main()
{
  int n ;
  CON("localhost") ; /* 亀場と接続 */
  CLR() ;            /* 画面をクリア */
  RST() ;            /* 亀を中央・右向きにリセット */
  PD() ;             /* ペンを下ろす */
  for (n=0; n<6; n=n+1) {
    FD(100) ;        /* 100前進 */
    LT(60) ;         /* 左に60度回転 */
  }
  PU() ;             /* ペンを上げる */
}

描画後の亀場の様子

左：「ひな形」プログラムの実行結果。原点で右側を向いていた亀は、６角形を描いた後、再び原点に戻り、右側を向いた状態にある。

右：目標とする図形。

tfield-capture-off-centerd-hexagon tfield-capture-flower-pattern

二重のループ構造を使ってこのプログラムを改修し、６角形を沢山並べることで、上図（右）のような花柄模様を描きなさい。

icon-hint　ヒント

ゴールとなる図形は、６角形を２４回繰り返し描いて作られている。

６角形を描いた後で、亀の方向を変えてから、次の６角形を描く必要があるはず。方向を変えるにはLT(角度);またはRT(角度); を使う。それぞれ、左回転(Left Turn)、右回転(Right Turn)、を表す。

PD();の直前にCOL(赤,緑,青);を指定すると、線の色を変えることができる。 ここで、"赤,緑,青" は、三原色の強度をそれぞれ0から1までの数値で指定。 例えば、 COL(1,1,0);は黄色を指定したことになる。色の指定をしない場合、あらかじめ赤（COL(1,0,0);）が設定されている。


tfield-icon亀場で練習：「植物」の構造のシミュレーション

あらかじめturtle.hをダウンロードして、このプログラムと同じディレクトリ内に保存しておくこと。

右のサンプルプログラムは、
1. カメを左に20度回転し、ペンを下げてstep進みペンを上げる
2. その位置・方向で、stepを現在の値の0.6倍にして、同じ動作を行う
3. 後ろ向きにstep戻って、右に20度回転する
（カメの角度は元に戻る）
4. 次いで、カメを右に20度回転し、ペンを下げてstep進みペンを上げる
5. その位置・方向で、stepを現在の値の0.7倍にして、同じ動作を行う
6. 後ろ向きにstep戻って、左に20度回転する
（カメの角度は元に戻る）
を、stepが10.0以下になるまで、ひたすら繰り返す構造になっている。

tfield-tree

亀場の解説ページには、いくつかのサンプルプログラムが掲載されている。 その中の「ツリーの描画」のプログラムを以下に示す：

#include "turtle.h"
void branch(float step)
{
  if (step<10.0) return ;
  else {    
    LT(20) ;
    PD() ; FD(step) ; PU() ;
    branch(step*0.6) ;
    BK(step) ;
    RT(20) ;

    RT(10) ;
    PD() ; FD(step) ; PU() ;
    branch(step*0.7) ;
    BK(step) ;
    LT(10) ;
  }
}

int main() {
  CON("localhost") ;
  CLR() ;
  RST() ;
  COL(0.1,0.7,0.2) ;
  JUMP(0,-220) ;
  NORTH() ;
  branch(150) ;
}

このサンプルプログラムをTurtleEditにコピー＆ペーストし、ファイル名 tree.c で保存した上でコンパイル・実行してみよ。動作が確認できたら、以下のシミュレーションを行うこと。

  1. コードの中から branch(step*0.6) という箇所を見つけ、0.6を（0から0.6の間くらいの）別の数値に変えてプログラムを実行し、図形の変化を観察せよ。 branch(step*0.7)の箇所についても同様。
  2. 上記の箇所を元に戻した上で、コードの中から LT(20) ; ... RT(20) ; および RT(10) ; ... LT(10) ;の箇所を見つけ、 20と10の数値をペアを別の数に変えて、変化の様子を観察せよ。 LT(7) ; ... RT(7) ; ... RT(30) ; ... LT(30) ; のように、「ペア」同士は同じ数値になるようにせよ。
  3. 左図も参考にして*、それぞれの数値の役割を考えながら生成されるパターンを予想し、シミュレーションで検証してみよ。それを踏まえて、下図（左）のような「樅の木」**を描けるように改修せよ。

* プログラム中に登場する LT( ), RT( ), PD( ), PU(), FD(), BK()などの命令（C言語では「関数」と呼ぶ）の動作についてはこちらのページに説明がある。

** 下図（右）に生成のために必要な情報を示した。元々のサンプルプログラムは、２本の枝の分岐で構成されていたが、「樅の木」は３本の枝の分岐で構成されているので、もう１本、枝を追加しなくてはならない点に注意。

tfield-capture-fir-tree 　 tfield-fir-tree