Table Of ContentHelmut Schauer
Jenseits der Turtle
Springer-Verlag Wien New York
Univ.-ProE Dipl.-Ing. Dr. techno Helmut Schauer
lnstitut fur Praktische lnfonnatik derTechnischen Universitat Wien
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© 1988 by Springer-VerlaglWien
lng. Wolfgang Schmid, A-I230 Wien
Mit 344 Abbildungen
CIP-Tttelaufnahme der Deutschen Blbhothek
Schauer, Helmut:
LOGO. )enselts derTurtle / Helmut Schauer -Wlen ; New
York: Spnnger, 1988
ISBN-13: 978-3-211-82017-9 e-ISBN-13: 978-3-7091-8936-8
DOl: 10.1007/ 978-3-7091-8936-8
Vorwort
Wahrend die Vorztige der Programmiersprache LOGO als leichter Einstieg
ftir Kinder insbesondere in die Turtle-Geometrie hinHinglich bekannt sind, ist
die Ftille von Anwendungsmoglichkeiten von LOGO im Bereich der Text
und Listenverarbeitung bis hin zur Kiinstlichen Intelligenz nahezu unent
deckt geblieben. Gerade der funktionale Charakter von LOGO, gepaart mit
den machtigen Listenoperationen, erlaubt jedoch oft reizvolle Losungen
komplexer Aufgabenstellungen. In dem vorliegenden Buch wird eine Briicke
von einfachsten, spielerischen Anwendungen der Turtle-Geometrie bis hin
zur naherungsweisen Integration von Differentialgleichungen, zur algebra
ischen Formelmanipulation oder zu einer Datenbank geschlagen, urn nur
einige der Anwendungsschwerpunkte zu erwahnen. Das Spektrum der
Anwendungen gipfelt in der schrittweisen Entwicklung eines Experten
systems, das von einer pseudo-natiirlichsprachlichen Schnittstelle tiber einen
Inferenzmechanismus mit Pradikatenlogik bis zu Frage-, Erklarungs- und
Lernkomponenten aile wesentlichen Aspekte wissensbasierter Systeme bein
haltet.
Trotz dieser ehrgeizigen Anspriiche gelingt es zumeist, die Aufgaben mit ver
bltiffend einfachen Programmen zu losen. Die Programmiersprache LOGO
dient dabei als Denkwerkzeug zur Unterstiitzung der Problemlosung. Der
intellektuelle Reiz liegt in erster Linie im Kreativen. DaB die erstellten Pro
gramme auch anwendbar sind, ist vomehmlich Bestatigung, in den wenigsten
Hillen Selbstzweck. Wenn der eine oder andere Leser zu Ideen angeregt wird,
die ibm ohne LOGO verschlossen blieben, so hat das Buch seine Schuldigkeit
getan.
Der verwendete Sprachschatz von LOGO orientiert sich an den auf dem
Markt verfiigbaren LOGO-Systemen, wie LCSI-LOGO von Logo Computer
Systems Inc., DR. LOGO von Digital Research oder IBM-LOGO, Ohne jedoch
systemspezifische Sprachelemente zu verwenden. Ftir Sprachkonzepte, wie
zum Beispiel Propertylisten, die in einigen LOGO-Versionen - wie etwa dem
LOGO-Writer von LCSI oder im Commodore-LOGO - nicht zur Verftigung
stehen, werden einfache Prozeduren und Funktionen angegeben, welche die
fehlenden Sprachelemente zu definieren gestatten.
Obwohl auch LOGO-Systeme mit deutschem Befehlssatz auf dem Markt
erhaltlich sind, werden ausschlieBlich die englischen Bezeichnungen ver
wendet. Es entspricht dies der im Laufe ungezahlter Computer-Camps mit
Kindem und LOGO-Kursen mit Lehrem yom Autor gemachten Erfahrung,
daB die zumeist griffigeren und professioneller klingenden englischen Fach
ausdriicke fUr die Benutzer einpragsamer sind. Vorkenntnisse, insbesondere
im Umgang mit Computem oder anderen Programmiersprachen, werden
vom Leser nicht erwartet. Neugierde im Ausloten der eigenen intellektuellen
VI
Fabigkeiten, spaS am Losen von Denksportaufgaben und Freude am Experi
mentieren mit abstrakten Strukturen sind hingegen wiinschenswert.
Samtliche im Text verwendeten Sprachelemente werden sowohl in ihrer
syntaktischen Schreibweise als auch in ihrer semantischen Wirkung beschrie
ben und auch in einem Anhang systematisch zusammengefaSt. Die Gramma
tik von LOGO wird anhand von Syntaxdiagrammen erklart, bei denen jeder
Weg durch das Diagramm einem grammatikalisch richtigen LOGO-Befehl
entspricht.
Viele Ideen zu den Programmbeispielen sind in Computer-Camps und
Seminaren entstanden. Ich darf mich bei den Teilnehmern an diesen Veran
staltungen - Kindem, Studenten und Lehrem - an dieser Stelle fur die zahl
losen Anregungen und Diskussionen herzlich bedanken. Ganz besonderen
Dank schulde ich Meinen beiden Kollegen Dipl.-Ing. Dr. Gerald Futschek und
Dipl.-Ing. Dr. Werner Staringer fUr die Hilfestellungen beim Entflechten
manch krauser Gedankenverwicklungen. DaS aus den Fragmenten Meiner
Manuskripte letztendlich tatsachlich ein Buch entstanden ist, verdankt dieses
ausschlieBlich dem ungebrochenen Durchhaltevermogen von Frau Raphaela
Sigmund, die die Widerwartigkeiten des Desktop-Publishing-Systems ebenso
erfolgreich gemeistert hat, wie sie Meine permanenten Anderungswiinsche
zugeln konnte. Moge der geneigte Leser das Vorhaben fortsetzen und die
skizzierten Ideen mit jener Perfektion realisieren, die diesem Buch versagt
bleiben muBte.
Wien, im August 1988 Helmut Schauer
Inhalt
1. Turtle-Geometrie ... . .. ... . .. ... ... . . . ... ... ... ... .... .. . .. . . . ... ... . .. . . . .. . . .. 1
2. Prozeduren ..................................................................... 16
3. Funktionen ..................................................................... 33
4. Textverarbeitung ............................................................... 57
5. Listenverarbeitung ............................................................ 76
6. Propertylisten .................................................................. 121
7. Projekte in LOGO ............................................................ 144
7.1. Natiirliches Wachs tum ................................................ 144
7.2. Lebensspiel ............................................................ 149
7.3. Kombinatorik ......................................................... 154
7.4. Folgen und Reihen ................................................... 163
7.5. Numerische Integration ............................................. 170
7.6. Differentialgleichungen ............................................. 175
7.7. Peanokurven . . . ... . .. ... ... . . . . . . . .. ... .. . . .. ... .. .. .. ... ... . . . . .. ... 185
7.8. Ratespiel ............................................................... 191
7.9. Sprachanalyse ......................................................... 196
7.10. Entwicklung eines "Expertensystems" .............................. 228
Alphabetische Befehlsiibersicht ................................................ 279
Sachverzeichnis .................................................................. 301
Die Programmiersprache LOGO wurde am Massachusetts Institute of
Technology (MIT) entwickelt. LOGO erlaubt mit einfachen Befehlen der
"Turtle-Geometrie" insbesondere Anfangem und Kindem einen spielerischen
Zugang zu kreativen Computeranwendungen. Die "Listenverarbeitung" von
LOGO hingegen ermoglicht Anwendungen in der Textverarbeitung, Symbol
verarbeitung und kiinstlichen Intelligenz. Nahezu alle LOGO-Systeme arbei
ten die Programme interaktiv abo LOGO-Interpreter sind fur fast alle Heim
und Personalcomputer verfugbar.
1. TURTLE-GEOMETRIE
Grundidee der Turtle-Geometrie ist die Vorstellung, daB eine mechanische
"Schildkrote" - die sogenannte "Turtle" - yom Computer femgesteuert wird.
Mit Hilfe eines an der Turtle befestigten Schreibstiftes lassen sich die Bewe
gungen der Turtle aufzeichnen. Am Bildschirm ist die Turtle meist durch eine
Pfeilspitze symbolisiert, die die Richtung anzeigt, wohin die Turtle bewegt
werden kann. In der Ausgangslage befindet sich die Turtle in der Mitte des
Bildschirms und zeigt nach oben
Mit dem Befehl FORWARD (abgekiirzt FD) kann die Turtle eine bestimmte
Schrittanzahl geradeaus gesteuert werden:
Syntax: --c
HL..--_za_h'----l~
FD
Wirkung: Die Turtle bewegt sich urn die angegebene Anzahl von Schritten
geradeaus (dadurch wird eine Strecke der angegebenen Lange gezeichnet).
2 1. Turtle-Geometrie
Beispiel:
FD 100
Der Befehl RIGHT (RT) dreht die Turtle um den angegebenen Winkel
nach rechts:
Syntax:
H ....
_z_ah_' ---II~
--{ RT
Wirkung: Die Turtle wird um die angegebene Gradanzahl nach rechts
gedreht.
Beispiel:
C>
RT 90
Die Turtle wird um 90 Grad nach rechts gedreht.
1. Turtle-Geometrie 3
Durch eine sequentielle Folge dieser Befehle k6nnen einfache geornetrische
Figuren gezeichnet werden. Zurn Beispiel zeichnet die Befehlsfolge
FD 100 RT 90
FD 100 RT 90
FD 100 RT 90
FD 100 RT 90
ein Quadrat der SeitenHinge 100.
(Mehrere Befehle durfen auch nebeneinander in einer Zeile stehen.)
Die Befehlsfolge kann naturlich auch algorithrnisch gesehen werden: Die
Turtle zeichnet ein Quadrat, indern sie 100 Schritte geradeaus geht, sich
danach urn 90 Grad nach rechts dreht, dann wieder 100 Schritte geradeaus
geht und so fort. Die allerletzte Drehung urn 90 Grad ist zwar uberflussig,
bewirkt jedoch, daB die Turtle wieder in die Ausgangslage zuriickversetzt
wird.
Die Befehlsfolge
FD 80 RT 120
FD 80 RT 120
FD 80 RT 120
zeichnet zurn Beispiel ein gleichseitiges Dreieck der SeitenHinge 80.
(Da der AuBenwinkel fur die Drehung rnaBgeblich ist, rnuB die Turtle jeweils
urn 120 Grad gedreht werden, damit ein Innenwinkel von 60 Grad entsteht!)
Da die Turtle beirn Zeichnen eines Vielecks insgesamt urn 360 Grad gedreht
wird, rnuB die Surnrne aller Drehwinkel 360 sein!
4 1. Turtle-Geometrie
Mit dem Befehl CLEARSCREEN (CS) kann die Zeichnung geloscht und
die Turtle wieder in die Mitte des Bildschirms positioniert werden:
Syntax:
--( CS )--
Wirkung: Der Bildschirm wird geloscht und die Turtle in die Mitte positio
niert (der Kopf der Turtle zeigt nach oben).
Bei allen bisherigen und auch den folgenden Beispielen wird angenommen,
daB vor Ausfiihrung der Befehle der Bildschinn mittels cs geloscht worden
ist.
Anstatt die Befehle FD 100 RT 90 zum Zeichnen eines Quadrats vienna!
anzuschreiben, konnen sie auch mittels REPEAT wiederholt werden:
Syntax: P-0-
za_h----'r-0~
.... _Be_fe_hl_ _
--{ REPEATH_ _
Wirkung: Die in eckige Klammem eingeschlossenen Befehle werden so oft
ausgefiihrt, wie es der angegebenen Zahl entspricht.
Beispiel:
REPEAT 4 [FD 100 RT 90]
zeichnet ein Quadrat der Seitenlimge 100.
