§ 19. Исполнители и их наборы команд. Исполнитель Транспортёр

Определения и обозначения

Исполнитель — объект, который понимает ограниченный набор команд и выполняет их в определённой среде. Это может быть робот, программа или учебная модель. Понятие нужно, чтобы точно описывать, кто выполняет алгоритм и какие действия ему доступны.

Система команд исполнителя — полный перечень команд, допустимых для данного исполнителя. В неё входят не все действия, которые можно представить, а только заранее заданные. Система команд нужна, чтобы отличать правильную программу от набора произвольных указаний.

Транспортёр — исполнитель, который перемещается по рабочему полю и выполняет операции с грузами. Он может подъехать к грузу, взять его, перевезти и выгрузить в нужном месте. Такой исполнитель помогает учиться составлять точные алгоритмы для движения и перевозки.

Программа — последовательность команд, задающая исполнителю порядок действий. Каждая команда занимает своё место и выполняется в определённый момент. Программа нужна, чтобы получить требуемый результат без постоянных дополнительных указаний.

Как это устроено

Работа любого исполнителя определяется его средой, системой команд и исходным состоянием. Среда задаёт, где происходят действия, система команд — что разрешено делать, а состояние показывает положение объектов до начала работы. Если изменить хотя бы одну из этих частей, одна и та же программа может привести к другому результату.

Команды Транспортёра делятся на команды перемещения и команды работы с грузом. Такое разделение удобно, потому что движение меняет положение исполнителя, а взятие или выгрузка меняют отношения между Транспортёром и грузом. Чтобы доставить груз, обычно нужно соединить обе группы команд в правильной последовательности.

Каждая команда изменяет положение Транспортёра, состояние груза или оба состояния одновременно. После шага исполнитель может оказаться в другой клетке, а груз может перейти из состояния «лежит на поле» в состояние «перевозится». Поэтому после каждого действия можно проверить, что именно изменилось и соответствует ли это цели.

Транспортёр выполняет команды последовательно, поэтому порядок команд влияет на результат. Сначала он должен оказаться в подходящем месте, а уже потом выполнить действие с грузом. Перестановка тех же команд может сделать программу невыполнимой или привести груз не туда.

Программа для Транспортёра должна учитывать размеры поля, расположение препятствий, грузов и конечного пункта. Эти условия ограничивают возможные маршруты и действия. Если заранее проверить карту поля и состояние объектов, можно убрать команды, которые приведут к столкновению или остановке.

Исполнитель Транспортёр и его команды

Таблица помогает перед составлением программы проверить, какие условия нужно учитывать. По ней удобно описать начальную ситуацию, выбрать допустимые действия и сравнить результат с целью. Если какая-либо команда не подходит текущему состоянию, программу нужно изменить.

Разбор задач

Перемещение на одну клетку вправо и на одну клетку вверх

Условие. Транспортёр должен переместиться на одну клетку вправо, а затем на одну клетку вверх. Предположим, что справа и сверху нет границы или препятствия. Нужно записать команды так, чтобы каждое движение было выполнимым.

1. Проверяем начальную клетку и соседнюю клетку справа.
2. Записываем команду движения вправо и мысленно переносим Транспортёр в новую клетку.
3. Проверяем клетку над новым положением.
4. Записываем команду движения вверх.

Ответ. Программа состоит из двух команд: движение вправо, затем движение вверх. После её выполнения Транспортёр окажется на клетке, расположенной на один шаг вправо и на один шаг вверх от начальной. Если любой путь закрыт, соответствующая команда будет невыполнима.

Доставка груза по маршруту

Условие. Груз нужно переместить из исходной клетки в указанную клетку, а маршрут содержит несколько горизонтальных и вертикальных шагов. Транспортёр уже находится рядом с грузом или может сначала подъехать к нему. Нужно превратить маршрут в точную последовательность команд.

1. Отмечаем начальную клетку Транспортёра, положение груза и пункт назначения.
2. Разбиваем путь на отдельные шаги вправо, влево, вверх или вниз.
3. После каждого шага проверяем границы поля и препятствия.
4. Сверяем последнюю клетку маршрута с пунктом назначения.

Ответ. Программа получается как последовательность проверенных перемещений. Если груз ещё не взят, к маршруту нужно добавить команду взятия в подходящей клетке. Такой способ позволяет обнаружить ошибку до выполнения всей программы.

Подъезд, взятие, доставка и выгрузка

Условие. Транспортёр должен подъехать к грузу, взять его, доставить в пункт назначения и выгрузить. В поле могут быть свободные клетки и препятствия. Необходимо учесть не только маршрут, но и изменение состояния груза.

1. Прокладываем безопасный маршрут от начальной клетки до клетки, где разрешено взять груз.
2. Выполняем команду взятия и проверяем, что груз теперь перевозится.
3. Прокладываем второй маршрут до пункта назначения, не проходя через препятствия.
4. Выполняем команду выгрузки и проверяем, что груз остался в нужной клетке.

Ответ. Программа имеет структуру: перемещения к грузу, взятие, перемещения к цели, выгрузка. Нельзя менять местами взятие и подъезд или выполнять выгрузку раньше прибытия. Успешным считается результат, при котором груз находится в пункте назначения, а все команды выполнимы.

Типичные ошибки

Ученик считает исполнителем человека или компьютер вообще, хотя исполнителем является объект с конкретной системой команд. Так происходит из-за слишком широкого понимания слова «исполнитель». Проверка проста: назовите допустимые команды и среду, в которой объект действует.

В программу включают команду, которой нет в системе команд Транспортёра, потому что заменяют точную команду обычным описанием действия. Например, фраза «доставь груз» не показывает отдельные шаги алгоритма. Нужно сверить каждую запись с системой команд исполнителя.

Нарушают порядок действий: пытаются взять груз не в той клетке или выгрузить его до прибытия в пункт назначения. Ошибка возникает, когда ученик думает сразу о результате и пропускает промежуточные состояния. Проверьте программу по шагам и задайте вопрос: может ли команда выполниться прямо сейчас?

Не проверяют столкновения с препятствиями и границами поля, поэтому отдельная команда оказывается невыполнимой. Часто маршрут кажется правильным, если смотреть только на начало и конец. Нужно проверить каждую клетку пути и каждое изменение положения.

Связь с другими темами

До темы нужно знать, что алгоритм состоит из команд, выполняемых в определённом порядке. Это помогает понимать, почему программа Транспортёра записывается пошагово, а не одной общей фразой. Каждая команда должна быть однозначной и проверяемой.

Тема подготавливает к изучению записи программ, пошагового выполнения алгоритмов и использования циклов и ветвлений. Позже одинаковые перемещения можно будет сокращать циклами, а выбор маршрута связывать с условиями. Сейчас главное — научиться видеть состояние исполнителя после каждого шага.

Навыки пригодятся при решении задач на маршруты, моделировании действий роботов и разработке алгоритмов. Такой подход используется и в компьютерных играх, и в управлении автоматическими устройствами. Умение проверять команды помогает находить ошибки до запуска программы.

Что запомнить

• Исполнитель понимает только команды из своей системы команд.
• У каждого исполнителя есть рабочая среда и допустимые действия.
• Транспортёр перемещается по полю и работает с грузами.
• Программа является последовательностью команд исполнителя.
• Порядок команд определяет результат работы программы.
• Перед выполнением команды нужно проверить, возможна ли она в текущем состоянии.