Scratch 编程

2022-03-02 少儿编程

Scratch

计算机是一种输入/采集、存储、处理和输出数据的机器。数据通过键盘、鼠标、摄像头、传感器输入/采集，被存储于硬盘和内存中，通过 CPU 进行运算处理，最后通过屏幕、打印机、扬声器、机器臂等设备输出。这些数据可以是数字、文本、图像、声音等各种形式。无论是科学计算、媒体处理、数据分析、通信还是娱乐，计算机都扮演着关键的角色，它们能够以极快的速度和准确性处理数据。

仅从“输入-存储-计算-输出”模型上看，人类与计算机是一样的，人类通过眼睛、鼻子、皮肤和舌头等各种器官采集数据，通过大脑存储和计算数据，然后通过嘴巴、四肢及其他身体部位响应大脑计算好的数据。人类与机器的最大区别在于人类拥有自主、感知、智能、情感、创造力和伦理判断等高度复杂的特征，而机器只是工具，受限于编程和数据，缺乏这些特征。

机器能学习，独立思考问题和解决问题，拥有自我意识，有自己的价值观和世界观体系，有和生物一样的各种本能（比如生存和安全需求）等待一系列，这被称为人工智能 AI (Artificial Intelligence)。人工智能普遍用于自动驾驶、人脸识别、语音识别、聊天机器人等场景，现阶段人类还未到达强人工智能（Strong AI）时代。

语言是用来交流表达的，不管是自然语言还是计算机语言。人类之间通过自然语言进行交流，人类与计算机通过计算机语言交流，为计算机编写程序（编程），程序是一系列指令的集合，它告诉计算机要做什么。

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type Fibonacci<
  T extends number,
  TArray extends ReadonlyArray<unknown> = [unknown, unknown, unknown],
  PrePre extends ReadonlyArray<unknown> = [unknown],
  Pre extends ReadonlyArray<unknown> = [unknown],
> = T extends 1
  ? 1
  : T extends 2
    ? 1
    : TArray['length'] extends T
      ? [...Pre, ...PrePre]['length']
      : Fibonacci<T, [...TArray, unknown], Pre, [...Pre, ...PrePre]>
  
type Result = Fibonacci<6> // 8，(1 + 1 + 2 + 3 + 5 + 8)

计算机语言有很多，大部分程序都是基于文本的，比如 C、Python…，Scratch 是 MIT 开发的一款可视化图形编程语言，以搭积木的形式编写程序，这让学习编程更加容易和有趣。

Scratch 语法

积木是 Scratch 语法的最基本要素，不同的积木代表着不同的编程命令、操作和功能，类似于文本语言中的语句或表达式。积木分为十大模块，运动、外观、声音、事件、控制、侦测、运算、变量、自制积木、扩展积木，按功能又分为命令积木（语句）和功能积木（表达式）。积木可以传参，凹槽的形状决定了参数的数据类型。

命令积木用于控制程序的流程和执行命令。包括流程控制、事件触发、改变程序状态（如移动到某个位置）等积木。功能积木用于执行计算或操作。包括数学运算、逻辑运算、变量操作。功能积木有返回值，可作为参数传递给功能积木或命令积木。功能积木有两种形状，六边形和圆角，前者返回布尔类型值，后者返回数字或字符串类型值。

流程控制

流程控制是编程的最基础要素，循序指重复做一件事情。日常生活等红绿灯、跳绳、购物、穿着选择都是最常见的例子。

注：Scratch 中的循环即支持 for 也支持 while，while 循环更加灵活，适用于循环次数不确定的情况，而 for 循环更适用于已知循环次数的情况。

运算

Scratch 支持的运算包括，算术运算、比较运算、逻辑运算、字符运算（连接、charAt、length、includes）、Math 运算（取余、四舍五入、绝对值等）。运算符（operators）和操作数（operands）组成的一组代码被称为表达式（Expression）。

变量

变量用于存储和表示数据或值。可以理解为一个盒子，其中可以存放不同类型的物品，每个盒子有一个名称，可以通过名称来查找或更改盒子里的内容。变量有两种作用域，私有变量和全角变量，私有变量适用于当前角色，全角变量使用于所有角色。

注意：变量不支持布尔类型的赋值，可通过 0、1 代替。

数据类型

在 Scratch 中支持的数据类型包括：数字、字符串、布尔、列表。

函数

在 Scratch 中，函数通过自定义积木实现，用于封装一段脚本。自定义积木不能跨角色共用，且只支持参数不支持返回值，返回只能通过变量解决。

注意：形参可通过拖拉的方式应用到对应的地方使用。

GUI 编程

在 Scratch 中，对角色或舞台进行编程，脚本必须在角色或舞台下，脚本可不可以应用到多个角色。

运动

角色的中心点（中心点是针对角色的，每个角色都有中心点，跟位置不同，中心点一般用来描述运动的基点）和角色的位置。

外观

外观不但可用来打印输出结果，也可以控制背景、角色、角色造型的显示。

事件

GUI 编程的核心是事件。Scratch 除了支持常见的鼠标事件外，还支持发布与订阅式的自定义广播事件，这在角色间通信非常方便。

侦测

侦测积木实际上是一种事件监听的机制。这些积木用于检测特定的事件或条件，然后触发相应的操作或行为。类似于文本语言中的事件监听器。

扩展积木

扩展积木是 Scratch 内置的，包括画笔、音乐、翻译等。

综合练习