mandag 24. mars 2014 Basic Scheme Lisp Kata
I posten Spillkata: Word startet jeg med et konsollbasert spill utviklet i BASIC i 1978, og implementerte min egen variant i Chicken Scheme. I denne posten her tar jeg for meg et nytt spill fra den samme kilden...
Spillet heter Kinema, og er på kun 34 linjer BASIC. Kinema er et kunnskapsspill hvor en ball kastes opp i luften med en gitt hastighet, og du skal svare på tre spørsmål:
Denne gangen vil jeg i litt mere detalj vise hvordan jeg oversetter programmet linje for linje.
Her er et eksempel på hvordan det ser ut når en kjører Kinema-spillet mitt:
$ ./kinema
KINEMA
Adaption of BASIC computer game from 1978
A ball is thrown upwars at 30 meters per second.
How high will it go (in meters)? 40
Close enough.Correct answer is 45.0
How long until it returns (in seconds)? 5
Not even close....Correct answer is 6
What will its velocity be after 4.5 seconds? -33
Not even close....Correct answer is -15.0
1 right out of 3.
Etter at jeg er ferdig med disse tre spørsmålene genereres en ny, tilfeldig velocity, og spillet begynner på nytt.
Her følger den orginale BASIC-koden. Den er ikke så veldig vanskelig å forstå. Hver linje starter med et linjenummer, og strukturen i programmet skapes gjennom kommandoene GOSUB, GOTO og IF .. THEN.
10 PRINT TAB(33);"KINEMA"
20 PRINT TAB(15);"CREATIVE COMPUTING MORRISTOWN, NEW JERSEY"
30 PRINT; PRINT; PRINT
100 PRINT
105 PRINT
106 Q=0
110 V=5+INT(35*RND(1))
111 PRINT "A BALL IS THROWN UPWARDS AT";V;"METERS PER SECOND."
112 PRINT
115 A=.05*V^2
116 PRINT "HOW HIGH WILL IT GO (IN METERS)";
117 GOSUB 500
120 A=V/5
122 PRINT "HOW LONG UNTIL IT RETURNS (IN SECONDS)";
124 GOSUB 500
130 T=1+INT(2*V*RND(1))/10
132 A=V-10*T
134 PRINT "WHAT WILL ITS VELOCITY BE AFTER";T;"SECONDS";
136 GOSUB 500
140 PRINT
150 PRINT Q;"RIGHT OUT OF 3.";
160 IF Q<2 THEN 100
170 PRINT " NOT BAD."
180 GOTO 100
500 INPUT G
502 IF ABS((G-A)/A)<.15 THEN 510
504 PRINT "NOT EVEN CLOSE...."
506 GOTO 512
510 PRINT "CLOSE ENOUGH."
511 Q=Q+1
512 PRINT "CORRECT ANSWER IS ";A
520 PRINT
530 RETURN
999 END
Hvis du er ung og ikke har sett noe sånt som dette før så er du kanskje litt overrasket - men sånn som dette kodet altså mange for snart 40 år siden.
Legg merke til at linje 500 til 530 brukes som en prosedyre (som kalles med GOSUB på linje 117, 124 og 136).
Strategien jeg velger for å implementere en versjon av spillet i Scheme, er å begynne med BASIC-varianten (utkommentert), og så implementere linje for linje så godt jeg kan.
Først må jeg importere et par moduler og skrive koden for å printe ut spillets header:
(use srfi-13) ; String library
(use extras) ; random, printf
;; 10 PRINT TAB(33);"KINEMA"
;; 20 PRINT TAB(15);"CREATIVE COMPUTING MORRISTOWN, NEW JERSEY"
;; 30 PRINT; PRINT; PRINT
(display (string-pad "KINEMA\n" 33))
(display (string-pad
"Adaption of BASIC computer game from 1978" 51))
(newline)(newline)
BASIC-programmet bruker noen variabler: Q, V, A og T. Disse må jeg definere før jeg kan fortsette:
;; Variables needed...
(define Q)
(define V)
(define A)
(define T)
For å kunne loope programmet tilbake til start hver gang man har svart på de tre spørsmålene (180 GOTO 100) implementerer jeg det som en rekursiv prosedyre som hele tiden kaller seg selv som det siste den gjør. Jeg kaller prosedyren for main:
(define (main)
;; 100 PRINT
;; 105 PRINT
(newline) (newline)
; ....
Så kommer initialiseringen av Q og V...
;; 106 Q=0
(set! Q 0)
;; 110 V=5+INT(35*RND(1))
(set! V (+ 5 (random 35)))
...informasjon om ballen...
;; 111 PRINT "A BALL IS THROWN UPWARDS AT";V;"METERS PER SECOND."
;; 112 PRINT
(printf "A ball is thrown upwars at ~A meters per second.\n\n" V)
...og så kommer det første av de tre spørsmålene.
;; 115 A=.05*V^2
;; 116 PRINT "HOW HIGH WILL IT GO (IN METERS)";
;; 117 GOSUB 500
(set! A (* .05 (* V V)))
(display "How high will it go (in meters)")
(sub-500)
Definisjonen av sub-500 kommer litt lengre nede. Her er de to neste spørmålene:
;; 120 A=V/5
;; 122 PRINT "HOW LONG UNTIL IT RETURNS (IN SECONDS)";
;; 124 GOSUB 500
(set! A (/ V 5))
(display "How long until it returns (in seconds)")
(sub-500)
;; 130 T=1+INT(2*V*RND(1))/10
;; 132 A=V-10*T
;; 134 PRINT "WHAT WILL ITS VELOCITY BE AFTER";T;"SECONDS";
;; 136 GOSUB 500
(set! T (/ (+ 1 (* 2 (random V))) 10))
(set! A (- V (* 10 T)))
(printf "What will its velocity be after ~A seconds" T)
(sub-500)
Nå gjenstår det å skrive ut antall riktige svar, og å kalle main på nytt:
;; 140 PRINT
;; 150 PRINT Q;"RIGHT OUT OF 3.";
(printf "\n~A right out of 3." Q)
;; 160 IF Q<2 THEN 100
;; 170 PRINT " NOT BAD."
;; 180 GOTO 100
(when (> Q 2)
(display " not bad!"))
(main)) ; END MAIN
Og så har jeg jo sagt at det som starter på linje 500 i BASIC-koden egentlig er en prosedyre. Så da implementerer jeg den som en prosedyre i Scheme. GOTO-logikken i BASIC kan enkelt gjøres om til en vanlig if, og hele greiene blir til slutt slik:
(define (sub-500)
;; 500 INPUT G
(display "? ")
(let ((G (read)))
;; 502 IF ABS((G-A)/A)<.15 THEN 510
;; 504 PRINT "NOT EVEN CLOSE...."
;; 506 GOTO 512
;; 510 PRINT "CLOSE ENOUGH."
;; 511 Q=Q+1
(if (> .15 (abs (/ (- G A) A)))
(begin
(display "Close enough.")
(set! Q (+ Q 1)))
(display "Not even close...."))
;; 512 PRINT "CORRECT ANSWER IS ";A
;; 520 PRINT
(printf "Correct answer is ~A\n" A)
;; 530 RETURN
;; 999 END
))
Det var det - jeg har en Scheme-implementasjon av KINEMA som fungerer.
Merk at jeg bruker (read) til å lese inn input. Dette er en prosedyre som leser gyldige Scheme-uttrykk. Spillet vil derfor tryne kraftig om det brukeren taster inn ikke er et gyldig tall.
Nå kan jeg gå gjennom programmet og se om jeg kan gjøre noen forbedringer.
Det første jeg tar for meg er variablene. Variabelen T viste seg å kun være i bruk ett sted, så jeg fjerner den globale definisjonen. I stedet bruker jeg let, og døper om variabelen til time.
Variabelen Q døper jeg om til correct-count, og V blir til velocity. Den sistnevnte behøver heller ikke være global, og kan defineres med en let i main.
sub-500 må også få seg et bedre navn, og jeg lander på prompt-and-evaluate. For å skrive ut header velger jeg et here document.
A-variabelen kan jeg egentlig droppe, og i stedet sende inn verdien til prompt-and-evaluate. Jeg kan også sende inn spørsmålet som skal stilles.
Når alle kommentarene er fjernet ser spillet mitt dermed slik ut:
(use srfi-13 extras)
(printf #<<EOF
KINEMA
Adaption of BASIC computer game from 1978
EOF
)
(define correct-count)
(define (prompt-and-evaluate question answer)
(display question)
(display "? ")
(let ((G (read)))
(if (> .15 (abs (/ (- G answer) answer)))
(begin
(display "Close enough.")
(set! correct-count (+ correct-count 1)))
(display "Not even close...."))
(printf "Correct answer is ~A\n" answer)))
(define (main)
(newline) (newline)
(let* ((velocity (+ 5 (random 35)))
(time (/ (+ 1 (* 2 (random velocity))) 10)))
(set! correct-count 0)
(printf
"A ball is thrown upwars at ~A meters per second.\n\n"
velocity)
(prompt-and-evaluate
"How high will it go (in meters)"
(* .05 (* velocity velocity)))
(prompt-and-evaluate
"How long until it returns (in seconds)"
(/ velocity 5))
(prompt-and-evaluate
(sprintf "What will its velocity be after ~A seconds" time)
(- velocity (* 10 time)))
(printf "\n~A right out of 3." correct-count)
(when (> correct-count 2) (display " not bad!"))
(main)))
(main)
Jeg håper du synes dette var sånn passe lærerikt. Jeg synes i alle fall dette er en grei måte å gi meg selv noe å gjøre mens jeg øver meg, og anbefaler deg å gjøre det samme. Du trenger selvfølgelig ikke konvertere til Scheme - velg det språket du har lyst til å beherske bedre!