卡雷尔机器人编程入门教程

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"karel 中文教程 - 机器人卡雷尔的编程学习介绍" 在这个中文教程中，我们将深入了解“Karel the Robot”这一编程教学工具，它由斯坦福大学的研究生Rich Pattis在20世纪70年代设计。Rich受到Seymour Papert的LOGO项目启发，希望创建一个简单的编程环境，使初学者能无负担地学习编程基础概念，而不会被复杂语言的细节所困扰。他以捷克剧作家Karel Capek的名字命名这个虚拟机器人，因为Capek的作品《R.U.R.》首次引入了“机器人”一词。卡雷尔机器人非常成功，它被广泛应用于全国范围内的初级计算机科学课程中。通过编写指导卡雷尔行动的指令，学生可以学习到编程的基本元素，如顺序执行、条件语句、循环结构以及简单的数据结构。这种教育方式让学生在解决实际问题的过程中理解编程思维，而不只是单纯地学习语法。在第一章“Introducing Karel the Robot”中，我们首先会接触到卡雷尔的基本操作和环境设定。卡雷尔存在于一个网格世界中，它可以移动、拾取或放下方块，这些动作是通过编程指令来实现的。学习者将学习如何编写这些指令，使卡雷尔能够完成特定的任务，例如清理整个网格的所有方块，或者到达网格的特定位置。在后续章节中，教程会逐步引导学生掌握更高级的概念，比如条件语句（如果-那么，如果-那么-否则）和循环（WHILE循环，FOR循环），这些是所有编程语言的基础。通过解决越来越复杂的卡雷尔任务，学生将学会如何组织和结构化代码，这是成为一名优秀程序员的关键技能。此外，Karel the Robot教程还强调了问题分解和逻辑思考，这对于任何级别的程序员来说都是至关重要的。通过为卡雷尔编写程序，学生将学会如何将大问题拆解成一系列小问题，并逐一解决，这是一种强大的问题解决策略。 “Karel 中文教程”提供了一个友好且富有挑战性的学习环境，适合初学者入门编程。它不仅教授基本的编程概念，而且培养了解决问题和逻辑思考的能力，这些是编程和计算机科学领域的核心素养。通过卡雷尔的历练，学生将为更复杂的编程语言和系统的学习打下坚实的基础。

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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