May 23rd, 2020

moose, transparent

язык программирования и его рамки

Когда обучаешь ребенка программированию с нуля, это, наверное, хороший способ узнать, какие важные принципы или правила кажутся само собой разумеющимися, но на самом деле их надо перенять и впитать. Я писал уже в прошлый раз о том, что очень важно на мой взгляд работать над прослеживанием работы программы у себя в голове. Следующий урок с моей дочкой заставил меня задуматься о том, как мы вообще представляем себе инструкции, которые даем компьютеру. Язык программирования это *язык*, но в отличие от человеческих языков он требует от нас сознательно ограничить себя в том, что мы пытаемся сказать.

Я начал урок с нескольких заданий растущей сложности. Ребенок уже знает, что такое PRINT "something", PRINT X, INPUT X, IF/THEN/ELSE, GOTO, и выражения типа X=X+1, хотя я не уверен пока что, что твердо понимает, что такое переменная в отличие от просто числа.

- Итак, начинаем с программы, которая просто печатает имя JULIA.
- Это легко: 10 PRINT "JULIA".
- Теперь пусть программа распечатает это пять раз подряд.
- Тоже легко: 10 PRINT "JULIA JULIA JULIA JULIA JULIA JULIA".
- Нет, пусть каждое имя будет отдельно на своей строке.
- Хорошо, тогда 10 PRINT "JULIA", 20 PRINT "JULIA" итд.

- Теперь следующее задание. Пусть программа спросит у меня число, и если например это 4, то она четыре раза напечатает JULIA.
- Хорошо, начинаем с 10 INPUT X, это мы умеем. А теперь...

И тут ребенок серьезно завис, причем не так, как я ожидал. Мы не учили еще циклы, но она уже знает, как что-то делать снова и снова и остановиться по условию (IF ... THEN END, а потом GOTO назад на нужную строку). Я думал, что она пойдет в эту сторону, но будет сложно переоткрыть идею переменной-счетчика. Оказалось - нет, она пыталась найти способ "сказать" компьютеру сделать именно то, что надо, за один раз. Например, может PRINT X "JULIA"? Нет, так это не работает. А если PRINT "JULIA" * X? Нет, это же умножение, а "JULIA" это не число (да, я знаю про Питон). Папа, а как будет "раз" по-английски, чтобы написать "X раз"?

То есть сложной является сама идея того, что язык программирования - "интерфейс" разговора с компьютером - твердо ограничен некоторыми рамками, и надо в них укладываться. Да, мы не учили конечно еще весь язык, только малую часть, но у нее не было интуитивного ощущения того, что есть эта граница, мы просто до нее не добрались еще. Я несколько раз старался объяснить, что надо решить это задание, пользуясь только тем, что мы уже знаем, и составляя это вместе, но ей, кажется, было сложно понять, как это вообще. Сказали "распечатай X раз", надо найти способ сказать компьютеру это, чтобы он сделал. Идея "сознательно разбить задание на более элементарные шаги, про которые мы уже знаем, что компьютер умеет их выполнять", оказывается сложной и неинтуитивной.

Но я не хотел подсказывать всю идею или тем более писать за ребенка всю программу, хоть она наверняка бы все хорошо поняла, если бы я написал. Мне хотелось сохранить элемент "открытия", поэтому я решил пойти в обход.

- Давай сделаем что-то другое. Начнем с программы, которая просто печатает 1 2 3 4 5, каждое число отдельно.
- Это легко. 10 PRINT 1, 20 PRINT 2 итд.
- Хорошо, теперь, как сделать, чтобы программа печатала 1 2 3 4 5 6 итд. и не останавливалась, до тысячи и дальше?

Тут пришлось подумать. Я напомнил "как мы делали, чтобы программа делала что-то снова и снова, как в игре про 4 2 1?". Да, точно, GOTO. Первая попытка: 10 PRINT 1, 20 GOTO 10. Очевидно неверно. Что нужно делать, чтобы число все время менялось? Да, точно. Следующая попытка: 10 X=1, 20 PRINT X, 30 GOTO 20. Опять не то, да, забыла увеличить число. Следующая попытка:
10 X=1, 20 PRINT X, 30 PRINT X=X+1, 40 GOTO 20. Что-то не так, что? Нет четкого разделения PRINT и присваивания в уме, оба что-то делают с X. Подумай, что надо изменить. Следующая попытка наконец верна: 10 X=1, 20 PRINT X, 30 X=X+1, 40 GOTO 20. Наслаждаемся бегущим рядом чисел. (все это занимает вместе считанные минуты, просто мне показалось интересным записать подробно эти попытки, и первый опыт по сути отладки программы).

- Хорошо, а теперь можешь сделать так, чтобы она печатала не до бесконечности, а когда дойдет например до 20, остановилась?

Подумала, вспомнила про IF ... THEN END, перечитала прошлую программу, где это использовала, и вставила 35 IF X=20 THEN END. Работает!

- А можно теперь сделать так, чтобы программа сначала спросила у меня число, а если я сказал например 15, она потом остановилась, когда дойдет до 15?

Подумала, вставила 5 INPUT Y, и заменила условие IF X=20 на if X=Y. Работает!

Но не совсем. Если я ввожу 20, она печатает до 19 и останавливается. Что не так? Почитала еще раз программу, подумала, и заменила условие на IF X=Y+1 (лучше было передвинуть условие раньше, перед увеличением, но это уже мелочи).

ОК, теперь у нас есть программа, она работает. Запустили несколько раз, проверили, все хорошо.

- Хорошо, теперь я тебя попрошу сделать небольшое изменение, ты только не пугайся, если это немного взорвет мозг. Попробуй вместо 20 PRINT X написать 20 PRINT "JULIA". Что тогда будет?

Стала изменять это в программе, еще до запуска появилось подозрение. Запустила. Шок, изумление на лице, "Папа, ты взорвал мне мозг! Это же делает то, что ты от меня хотел. Действительно, это же так просто!"