卡雷尔机器人学编程：Java环境下的入门教程

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"卡雷尔机器人学Java(中文)" 是一个教育工具，旨在通过一个简单的环境教授编程基础知识，特别是使用Java语言。这个概念源于斯坦福研究生Rich Pattis在1970年代的设计，受到LOGO项目的启发。卡雷尔机器人是一个虚拟角色，学生可以通过编写指令集来教授它执行任务，从而学习编程。这种方法将复杂编程语言的难点简化，让学生能够专注于理解编程的核心概念。在"Chapter1：Introducing Karel the Robot"中，我们了解到卡雷尔机器人是为了解决初学者在面对复杂编程语言时可能遇到的困难而创建的。它的设计灵感来源于Seymour Papert的LOGO项目，该项目通过 Turtle 图形化编程来教授编程思维。卡雷尔的名字来源于捷克作家Karel Capek，他的作品《R.U.R.》首次引入了“机器人”这个词到英文世界。卡雷尔机器人的成功在于它被广泛应用于全国的入门计算机科学课程中，Rich Pattis的教材也因此流行。通过教授卡雷尔执行简单的任务，学生可以学习如何组织逻辑、解决问题和创建算法，这些都是编程的基础。在卡雷尔的环境中，学生会发现，即使是最简单的命令序列也能引导机器人完成复杂的操作，这有助于他们建立对程序控制流的理解。在学习Java语言时，卡雷尔机器人提供了一个直观的平台，允许学生以面向对象的方式思考。例如，学生可以定义类来扩展卡雷尔的能力，创建方法来表示不同的行为，如移动、转向或捡拾物品。通过这种方式，学生在学习编程语法的同时，也学习了面向对象编程的概念，如封装、继承和多态性。此外，卡雷尔机器人的教学方法强调实践和探索，鼓励学生试错，通过调试代码来找出问题并修复它们。这种交互式的教学方式有助于提高学生的解决问题能力和批判性思维，让他们更好地适应不断发展的技术领域。 "卡雷尔机器人学Java(中文)" 提供了一个寓教于乐、以实践为主的编程学习体验，使初学者能够轻松地掌握编程的基础，并为更高级的编程概念打下坚实的基础。通过这种方式，学生不仅学习了Java语言，还掌握了编程的核心思维方式，这在他们未来的计算机科学学习和职业生涯中都将发挥重要作用。

BeeperPickingKarel 类的实例也将是一个机器人，它生活在同样类型世界里，并具有相同的状态属

性。

2. Any instance of the BeeperPickingKarel class will automatically respond to the same commands as an

instance of the Karel class. Because every robot in the Karel class knows how to respond to the

commands move(), turnLeft(), pickBeeper(), and putBeeper(), it follows that a instance of

BeeperPickingKarel will understand that same set of commands.

2.任何 BeeperPickingKarel 类的实例将会自动的响应与任何 karel 类的实例相同的命令，因为每一

个 karel 类的机器人都知道如何响应 move(), turnLeft(), pickBeeper(), 和 putBeeper()这些命令，作为

它的跟随者，BeeperPickingKarel 类的实例也能明白这同一套命令。

In other words, the new BeeperPickingKarel class automatically acquires the state attributes and the

behavior of the Karel class from which it is derived. The process of taking on the structure and behavior

of the parent class is called inheritance.

在其它世界里，新的 BeeperPickingKarel 类自动获得 karel 类派生出的状态属性和行为。这个从它

的父类取得结构和行为的过程被称为继承。

When a class is defined by extension, the new class is said to be a subclass of the original. In this

example, BeeperPickingKarel is therefore a subclass of Karel. Symmetrically, Karel is said to be a

superclass of BeeperPickingKarel. Unfortunately, this terminology can be confusing for new

programmers, who are likely to make the intuitive inference that a subclass is somehow less powerful that

its superclass when in fact the opposite is true. A subclass inherits the behavior of its superclass and can

therefore respond to the entire set of commands available to that superclass. A subclass, however, usually

defines additional commands that are unavailable to the superclass. Thus, the typical subclass actually has

more functionality than the class from which it was derived. This idea is expressed much more clearly by

the notion of extension: a subclass extends its superclass and can therefore add new capabilities to it.

当一个类是由扩展而来的，这个新类被称为原始类的子类。在这个例子中，BeeperPickingKarel 因

此被称为 karel 类的一个子类。相对的，karel 类被称为 BeeperPickingKarel 类的超级类。

不幸的是，这个称呼可能会引起新程序员的混乱，谁都会直观的认为，一个子类的能力要比它的

超级类小，而事实恰恰相反。一个子类继承了超级类的行为，因此可以响应超级类的整套命令。

但是，一个子类通常会定义一些额外的命令，这些额外的命令超级类不能执行。因此，一个典型

的子类实际上拥有比派生它的原始类更多的功能。这个认识被扩展这个概念表达的更清楚：一个

子类扩展了它的超级类，子类因此获得新的能力。

Now that you have some idea about what class extension means, it now makes sense to look at the body

of the BeeperPickingKarel class. That body consists of the following lines:

现在你对什么是类扩展的意思有了一些概念，它使 BeeperPickingKarel 类的本体看起来产生了一

些意义。这个本体包含下面的这些行：

public void run() {

move();

pickBeeper();

move();

}

These lines represent the definition of a new method, which specifies the sequence of steps necessary to

respond to a command. As in the case of the BeeperPickingKarel class itself, the method definition

consists of two parts that can be considered separately: The first line constitutes the method header and

the code between the curly braces is the method body. If you ignore the body for now, the method

definition looks like this:

这些行代表了一个新动作的定义，其中阐明了响应一个（新动作）命令必要的步骤序列。在

BeeperPickingKarel 类本身的实例里，这个动作的定义由可以被分开考虑的两部分组成：第一行构

成了这个动作的头部，两个括号之间的部分构成了这个动作的本体。如果你现在先忽略本体，这

个动作定义看起来是这样的：

The first two words in the method header, public and void, are part of Java’s syntactic structure, and you

should pretty much feel free to ignore them at this point. The next word on the header line specifies the

name of the new method, which in this case is the method run. Defining a method means that the new

Karel subclass can respond to a new command with that name. The built-in Karel class responds to the

commands move(), turnLeft(), pickBeeper(), and putBeeper(); a BeeperPickingKarel responds to that

same set of commands plus a new command called run. The run command plays a special role in a Karel

program. When you start a Karel program in the Eclipse environment, it creates a new Karel instance of

the appropriate subclass, adds that Karel to a world that you specify, and then issues the run command.

The effect of issuing that command is defined by the body of the run method, which is a sequence of

commands that the robot will execute in order. For example, the body of the run method for the

BeeperPickingKarel class is

在这个动作头部的前两个单词，“public”和“void”是 Java 语法结构的一部分，在这里你差不多可以

忽视它们。下一个单词指明了这个动作的名字，在这个例子里，这个动作的名字是“run”,定义一个

新动作，意味着这个新的 karel 类的子类能响应以这个动作命名的新命令。卡雷尔类内建可以响应

move(), turnLeft(), pickBeeper(), 和 putBeeper()这些命令；一个 BeeperPickingKarel 类可以响应这套

命令加上这个叫“run”的命令。这个“run”命令在卡雷尔程序中扮演了一个特殊的角色。当你在

Eclipse 环境中打开一个这样的卡雷尔程序，它创造出一个相应的子类的卡雷尔实例，添加了一个

你指定的卡雷尔机器人到卡雷尔的世界，它带着你编写的 “run”命令。这个动作的效果是由“run”这

个动作的本体来定义的。这个本体是一组命令的序列，机器人将按顺序执行。例如，为

BeeperPickingKarel 类（编写的）"run" 动作的本体是这样的：

move();

pickBeeper();

move();

Thus, if the initial state of the world matches the example given in Chapter 1, Karel first moves forward

into the corner containing the beeper, picks up that beeper, and finally moves forward to the corner just

before the wall, as shown in the following before-and- after diagram:

因此，如果一个实例的状态和第一章给出的例子一样，卡雷尔首先向前移动到包含一个蜂鸣器的

街角，然后捡起这个蜂鸣器，最后向前移动到墙前面的那个街角。状态像下面前和后（两幅）插

图显示的那样：

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Murat_

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卡雷尔机器人学JAVA（KAREL THE ROBOT LEARNS JAVA）

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