INITATION A L'INFORMATIQUE

TP3 : Initiation à la programmation avec le LOGO

Nous allons lors de ce TP nous intéresser à un langage informatique, le LOGO, qui va nous permettre de nous initier à la programmation. Le LOGO est un langage destiné à l'apprentissage des concepts de base de la programmation (notion de variable, de calcul, de séquence, de boucle ...). En LOGO, le but est d'effectuer des dessins. Pour cela on dispose d'une tortue (souvent représentée par un triangle), et de quelques commandes permettant de la déplacer, de la faire tourner, de dessiner ... Dans le cadre de ce TP nous utiliserons une petite applet, qui nous permettra de nous familiariser avec cette tortue.
 
 

I. L'environnement de LOGO.

Le programme qui va nous permettre de nous initier au LOGO à la particularité de pouvoir tourner dans un navigateur. Pour lancer LOGO, il vous suffit de cliquer avec le bouton du milieu de la suris sur le lien suivant : lancement de LOGO (le bouton du milieu déclenchera l'ouverture d'une nouvelle fenetre qui vous permettra de voir à la fois l'environnement et le TP). La figure ci dessous vous présente ce qui devrait apparaitre dans votre navigateur :

Figure 1 : L'environnement Maeho.

L'environnement est constitué de trois parties : un ensemble de boutons et une zone de saisie dans la partie inférieure, et une grande zone blanche contenant un triangle dans la partie supérieure. Comme vous le devinez la partie supérieure est notre zone de travail, on y retrouve notre tortue et l'on remarque qu'elle peut dessiner. La partie inférieure contient les commandes nous permettant de manipuler la tortue :
 

 

 
 

Dans l'ordre, les fonctionnalités suivantes :

Ces boutons (sauf le dernier) nous fournissent les différentes commandes disponibles pour notre tortue. Essayez par exemple de dessiner un carré : pour cela appuyez sur le bouton Forward. Comme vous le voyez, la tortue s'est déplacée et a laissé derrière elle une trace sur le chemin qu'elle a parcouru. Maintenant, appuyez 9 fois sur le bouton Left : la tortue change d'orientation. Vous pouvez maintenant répéter ces opérations pour obtenir le carré.
 
FORWARD 100 
RIGHT 90 
FORWARD 100 
RIGHT 90 
FORWARD 100 
RIGHT 90 
FORWARD 100		 FD 100
RT 90
FD 100
RT 90
FD 100
RT 90
FD 100

 

Essayez maintenant de dessiner un autre carré autour du premier. Pour cela, lever d'abord le crayon, appuyez sur Forward. Ensuite réorientez la tortue vers l'est, abaissez le crayon et dessinez le second carré. Vous devriez obtenir le dessin suivant :
 

 

II. L'éditeur et ses commandes.

Nous avons manipulé la tortue dans un premier temps de manière interactive : c'est à dire que lorsque l'on appuyait sur le bouton Forward, la tortue avançait immédiatement. Cela nous a permis de nous familiariser avec ses différentes capacités, mais ce n'est pas un moyen très pratique ni très efficace de manipuler la tortue pour des dessins plus complexes ... Pour cela, il est possible d'utiliser un mode non-interprété dans lequel on écrit d'abord l'ensemble des commandes les unes à la suite des autres et on demande ensuite à la tortue de les exécuter.

Voici un petit résumé des différentes commandes disponibles. Il est par ailleurs possible d'obtenir de l'information directement de l'interprète LOGO : il suffit pour cela de taper help ou help topic dans la zone d'édition et de valider avec le bouton Enter.
 

Instruction
Paramètre
Description
fd
n
fait avancer la tortue de n pixels
bk
n
fait reculer la tortue de n pixels
lt
n
fait tourner la tortue de n degrés vers la gauche
rt
n
fait tourner la tortue de n degrés vers la droite
pd
  
abaisse le crayon (la tortue laisse une trace)
pu
  
releve le crayon (la tortue ne laisse pas de traces)
st
  
affiche le triangle représentant la tortue
ht
  
cache le triangle représentant la tortue
cs
  
efface la zone de dessin
home
  
repositionne la tortue à son point de départ

Dernière chose importante, nous avons plusieurs points lors du TD, que nous alons reprendre ici :

    La commande repeat

La commande repeat permet de faire exécuter à la tortue un ensemble de commandes plusieurs fois. Ainsi, pour le carré, il est plus simple d'écrire :

repeat 4 [ fd 100 rt 90 ]

Ce qui est quand meme une expression beaucoup plus concise que le programme précédant. D'une manière générale, dès que l'on doit exécuter de manière répétitive une ou plusieurs commandes, il faut se demander si il ne serait pas judicieux d'utiliser un repeat.

    La notion de procédure

Devoir taper repeat 4 [forward 100 right 90] à chaque fois que l'on désire dessiner un carré, devient vite fastidieux, particulièrement lorsque l'on réalise cette commande à l'intérieur d'un autre repeat ... Heureusement il existe un autre moyen : il est possible en LOGO de définir des procédures (ou sous-programmes). Une procedure permet d'introduire de nouveau mot que pourra reconnaitre la tortue. Une procédure est donc constitué d'un nom (le nouveau mot) et d'un ensemble de commandes (qui sont les commandes à exécuter lorsque l'on appelle cette procédure). Par exemple, il serait intéressant de n'avoir à taper que carre pour voir se dessiner à l'écran notre carré. Voici comment procéder :
  1. Taper la commande to carre dans l'éditeur (vous remarquez que le titre de l'éditeur passe de rLogo Command Box à to carre)
  2. Taper les commandes suivantes, qui constituent le corps de la procedure carre que nous sommes en train de définir : repeat 4 [forward 100 right 90]
  3. Maintenant, appuyez sur le bouton Finished en bas de la zone de saisie.
  4. Maintenant, lorsque vous taperez la commande carre, la tortue dessinera un carré ! Si vous désirez modifier la définition de la procédure carre, il suffit de retaper to carre pour revenir dans le mode d'édition de procédures.
Une procédure est donc un ensemble de commandes regroupées sous un nom particulier. Pour créer une nouvelle procédure, ou modifier une procédure existante, il suffit de taper la commande to suivie du nom de la procédure concernée.

    La notion de variable

Une variable en LOGO est l'association d'une chaine de caratères (le nom de la variable) à une valeur numérique (la valeur contenue par la variable). Taper dans l'éditeur :
make length 40
Vous venez de créer et d'assigner la valeur 40 à la variable nommée length. Pour en etre sur, vous pouvez le vérifier à l'aide de la commande show :
N'oubliez pas le : juste avant le nom de la variable !
show :length
Vous pouvez maintenant utiliser la variable length à la place du paramètre numérique d'une commande LOGO. Par exemple :
repeat 4 [forward :length right 90]
produit exactement le meme résultat, que la commande suivante :
repeat 4 [forward 40 right 90]
puisque la variable length a pour valeur 40. Maintenant, changez la valeur de la variable length en tapant :
make length 20
repeat 4 [forward :length right 90]
Bien sur il est possible de modifier notre procédure carre pour pouvoir tirer partie de cette notion de variable :
(Noubliez pas de cliquer sur le bouton Finished)
to box
repeat 4 [ forward :length right 90]

Et maintenant, nous pouvons modifier la taille de notre carré, simplement en modifiant la valeur de la variable length :
home cs
make length 5  box
make length 25 box
make length 50 box

Les variables sont donc crées à l'aide de la commande make et de deux paramètres : le nom de la variable et sa valeur. Les variables peuvent etre utilisées à la place des paramètres numériques, il suffit pour cela d'utiliser le nom de la variable précédée d'un : .

    La notion de procédure paramétrée

Nous avons vu précédemment l'intéret de la notion de procédure, qui nous permet de réutiliser des sous-programmes que nous avons déjà écrit. Cette fonctionnalité est rendue encore plus puissante en l'utilisant en conjonction avec la notion de paramètre. Un paramètre est une variable que l'on va utiliser dans le corps de la procédure pour décrire notre sous-programme, mais à laquelle on ne donnera une valeur que lors de l'appel de la procédure. Ceci nous permet de ne pas avoir à appeler la commande make avant d'appeler une procédure (cf. exemple précédant).
Essayez ceci par exemple :
to rectangle
params [ x y ]
repeat 2 [forward :x left 90 forward :y left 90]
end
Maintenant invoquez la procédure que vous venez de créer, en tapant :
home
cs
rectangle 20 10
rectangle 10 20
rectangle 15 15
En utilisant la notion de paramètre, la procédure carre devient : 
to carre
params [ length ]
repeat 4 [ forward :length right 90]
end

Et il suffit maintenant de taper carre 25 pour qu'un carré de longueur 25 s'affiche à l'écran. C'est beaucoup plus simple que de devoir taper make length 25 avant chaque appel à notre procédure carre !!!

La commande params ne nécessite qu'un seul argument : une liste de nom de variables. Une procédure qui a pour première ligne de sa définition la commande params devra obligatoirement etre appelé avec les paramètres nécessaires. Cees paramètres seront automatiquement associés aux variables de la procédure.

Maintenant que vous avez vu toutes les notions nécessaires, il est temps de passer de la théorie à la pratique !

III. Les exercices ...

Dans la suiet du TP, vous allez devoir réaliser un certain nombre de procédure. Chaque exercice sera présenté à l'aide d'un tableau similaire à celui-ci dessous.
 
Image de la figure à obtenir Signature de la méthode
Description des paramètres
 Description générale de la figure

La première case contient une image de la figure à réaliser. La deuxième case décrit la signature (ou le profil) de la procédure, c'est à dire son nom et ses paramètres. Cette case contient aussi une description des paramètres. Enfin, la dernière case contient une descripion générale de la procédure à réaliser.
 
carre
pas de paramètres
 Cette procédure doit dessiner un carré faisant 100 de longueur
carreVariable l
l : la longueur des cotés du carré
 Cette procédure doit dessiner un carré dont la longueur est passée en paramètre.
rectangle long larg
long : la longueur du rectangle
larg : la largeur du rectangle
 Cette procédure doit dessiner un rectangle de longueur long et de largeur larg.
pentagone long
long : la longueur d'un segment
 Cette procédure doit dessiner un pentagone dont les segments ont pour longueur long.
polygone nbCotes
nbCotés : le nombre de cotés du polygone
 Cette procédure doit dessiner un polygone comprenant nbCotes cotés. Pour cela vous aurez besoin d'introduire une variable locale permettant de calculer l'angle de rotation entre chaque segment.
initiales x y espace
x : la largeur des lettres
y : la hauteur des lettres
espace : la taille de l'espacement entre les deux initiales
 Cette procédure doit dessiner vos initiales, avec une largeur et une hauteur variable. L'espacement entre les différentes initiales est lui aussi passé en paramètre.
parallelepipede x y z angle
x : la largeur du parallelepipede
y : sa hauteur
z : sa profondeur
angle : l'angle de la perspective
 Cette procédure doit dessiner un parallélépipède en fonction de sa largeur, sa hauteur, sa profondeur et l'angle de perspective.
quadrillage long cases
long : la longueur totale du quadrillage
cases : le nombre de cases du quadrillage
 Cette procédure doit dessiner un quadrillage contenu dans un carré de taille longueur. Ce carré est divisé en cases lignes et colonnes.
etoile branche taille
branche : le nombre de branches de l'étoile (2 au minimum)
taille : la longueur d'une branche
 Cette procédure doit dessiner des étoiles possédants branche branches de longueur taille. Vous aurez besoin de variables locales. N'hésitez pas à définir une procédure dessinant une seul branche avant.
cercle rayon segment
rayon : le rayon du cercle
segment : le nombre de segments approximants le cercle
 Cette procédure dessine un cercle de rayon rayon et comportant segment segments. Il faut utiliser ici le fait que la taille des segments est proche de la valeur de l'angle, soit rayon*angle. N'oubliez pas de convertir cette expression en degré (cette approximation n'étant valable que pour les radians).
concentrique rayon n pas
rayon : le rayon du cercle le plus petit
n : le nombre de cercles concentriques
pas : la distance entre chaque cercle
 Cette procédure doit dessiner n cercles concentriques espacés d'une longueur égale à pas.