Java: cтворення нескладної комп'ютерної гри з використанням змінних

Розробка уроку — практичної роботи

Тема: cтворення нескладної комп'ютерної гри з використанням змінниї величин мовою Java

Мета: навчитися складати та виконувати алгоритми з використанням змінних для розв’язування задач мовою Java.

По завершенню навчання учень уміє:

застосовувати отримані знання під час вирішення практичних завдань;
надавати значення змінним та змінювати їх, у тому числі програмним шляхом;
створювати та застосовувати інформаційні моделі різних типів із використанням змінних.

Обладнання: ПК із встановленою ОС і середовищем програмування мовою Java (наприклад, Eclipse або Netbeans), дана інструкція.

Структура уроку

Організаційний момент
Актуалізація опорних знань
Вивчення нового матеріалу
Інструктаж з ТБ
Вироблення практичних навичок
Підбиття підсумків уроку
Домашнє завдання

Хід уроку

1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання.

Мотивація навчання. Протягом цього уроку ми навчимося створювати застосунки з графічним інтерфейсом. І зробимо це, розробивши ігровий проект.

Теорія ігор — математична теорія, спрямована на пошук оптимальної (виграшної) стратегії (поведінки) в умовах конфлікту інтересів: у грі в казино, конкуренції компаній на ринку, військовому протистоянні. Сторони, які беруть участь у конфліктній ситуації, у межах цієї теорії називають гравцями. Гру описуть сукупністю правил: які є позиції (стани) гри і з яких позицій у які можна робити хід, яку кінцеву позицію, з якої немає жодного ходу, вважати виграшною (і який виграш), а яку — програшною (і який програш). Ходи бувають двох видів:

зроблені гравцями;
результат випадкового втручання (експерименту): підкидання монети, грального кубика, роботи датчика випадкових чисел.

На початковій стадії знайомства з теорією ігор використовують прості ігри. Сьогодні ми розробимо гру «Вгадай число». Суть гри заключається в тому, що комп'ютер генерує випадкове ціле число від 1 до n. метою гравця є вгадати число за якомога меншу кількість спроб.

2. Актуалізація опорних знань
Описати поняття, виділені жирним шрифтом, і порівняти з очікуваним.

Метод у мові java — частина коду в описі класу, що має свою назву й містить опис дій, які може виконати представник класу.

Оголошення та визначення методу має такий вигляд:

тип_повернення назва_методу (список_параметрів) { вказіка₁; //тіло методу вказіка₂; … вказіка_n; }

Тип повернення — це тип величини — результату застосування методу. Якщо метод нічого не повертає, то вказують ключове слово void.

Виклик методу здійснюють так:

об'єкт.метод(список_параметрів)

або

об'єктна_змінна.метод(список_параметрів)

Типи даних

Назва	Довжина у байтах	Діапазон зміни
boolean	не визна- чено	{true, false}
byte	1	−128..127
char	2	0..2¹⁶−1, тобто 0..65535
short	2	−2¹⁵..2¹⁵−1, тобто −32768..32767
int	4	−2³¹..2³¹−1, тобто −2147483648..2147483647
long	8	−2⁶³..2⁶³−1, тобто приблизно −9.2·10¹⁸..9.2·10¹⁸
float	4	−(2−2⁻²³)·2¹²⁷..(2−2⁻²³)·2¹²⁷, тобто приблизно −3.4·10³⁸..3.4·10³⁸
double	8	−(2−2⁻⁵²)·2¹⁰²³..(2−2⁻⁵²)·2¹⁰²³, тобто приблизно −1.8·10³⁰⁸..1.8·10³⁰⁸

Оголошення змінних розпочинають з обов'язкового вказання типу даних, після чого йде назва змінної. Оголошення змінної завершують крапкою з комою.

Логічні оператори застосовують до величин типу boolean з таким самим типом результату:

Позначення	Опис
&	Логічне «і» (AND)
\|	Логічне «або» (OR)
^	Логічне виняткове «або» (XOR)
\|\|	Коротке «або»
&&	Коротке «і»
!	Логічне заперечення «не» (NOT)
&=	Логічне «і» з наданням значення
\|=	Логічне «або» з наданням значення
^=	Виняткове «або» з наданням значення
==	Рівність (еквівалентність)
!=	Не рівність (нееквівалентність)
?:	Тернарний if-then-else (якщо-тоді-інакше)

Таблиця істинності логічних операторів

A	B	A \| B	A & B	A ^ B	!A
False	False	False	False	False	True
True	False	True	False	True	False
False	True	True	False	True	True
True	True	True	True	False	False

Умовний оператор (неповна форма)

if (умова) вказівка; Якщо умова справджується (true), буде виконано вказівку, записану в операторі, інакше її не буде виконано. Якщо при справдженні умови необхідно виконати не один, а багато операторів, усіх їх розміщують у блоці:

if (умова) { оператор₁; … оператор_n; }

Якщо необхідно здійснити певну дію і в разі не виконання умови, то застосовують умовний оператор у повній формі.

Умовний оператор (повна форма)

if (умова) оператор₁ else оператор_2; Алгоритм створення і виконання проекту Java в інтегрованому середовищі програмування Eclipse з використанням контексного меню.

3. Вивчення нового матеріалу

Для створення і програмування інтерфейсу ігрового проекту необхідно використати елементи мови Java для подійно-орієнтованого програмування щодо елементів керування. За вказаними у попередньому реченні гіперпосиланнями викладено істотно більше, ніж потрібно безпосередньо для виконання проекту. Обмежимося лише тим, що є необхідним безпосередньо для даного проекту.

Спочатку потрібно забезпечити можливості такого:

створення макету вказаною кількістю рядків і стовпчиків;
опрацювання подій;
роботи зі слухачем подій;
роботи зі Swing — інструментарієм для створення графічного інтерфейсу користувача.

Це можна зробити за допомогою таких вказівок на початку програми:

import java.awt.GridLayout; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import javax.swing.*;

В тексті власне програми потрібно використати наступне (перелічено у порядку використання):

опис елементів інтерфейсу:

JPanel назва_панелі; JLabel назва_напису; JTextField назва_текстового_поля; JButton назва_кнопки;

створення елемента інтерфейсу:
назва_елемента_інтерфейсу = new клас_елемента_інтерфейсу("Напис");
створення схеми розташування у формі таблиці:
GridLayout назва_схеми_розташування = new GridLayout(кількість_рядків, кількість_стовпчиків);
встановлення для панелі схеми розташування:
назва_панелі.setLayout(назва_схеми_розташування);
додавання об'єкта на панель:
назва_панелі.add(назва_об'єкта);
зв'язування кнопки зі слухачем подій:
назва_об'єкта.addActionListener(this);

робота з фреймом:

JFrame назва_фрейму = new JFrame("Напис"); // створення назва_фрейму.setContentPane(назва_панелі); // задання панелі назва_фрейму.setSize(Nx, Ny); // задання розміру назва_фрейму.setVisible(true); // фрейм зроблено видимим

виведення вікна діалогу для підтвердження дії:

JOptionPane.showConfirmDialog(null,"Напис у вікні","Заголовок вікна",JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);

використання методів:
- отримання підпису кнопки — getLabel();
- отримання рядка тексту з текстового поля — getText();
- порівняння (рядка тексту) — equals("з чим порівнюють");
- отримання значення числа, записаного у рядку тексту, — Integer.valueOf(текст);
- отримання випадкового цілого значення від 1 до n — Math.random()*(n+1);
- зміна тексту у текстовому полі — setText("нове_значення");
- зміна тексту напису кнопки — setLabel("новий_текст");

При натисканні кнопки чи іншого компонента програма породжує рядок тексту вказівка дії (action command). Цей рядок (String) дозволяє ідентифікувати компонент, що надсилає подію. Наприклад, як усталено, у JButton вказівка дії збігається з назвою кнопки. Щоб отримати вказівку дії з події, необхідно викликати метод getActionCommand() для цієї. Наступний код визначає чи натиснуто клавішу Yes:

public void actionPerformed(ActionEvent e) { if (e.getActionCommand( ).equals("Yes") { //вказівки до виконання при натиснутій кнопці "Yes" } } Перевизначення базового методу (наприклад, згаданого вище методу actionPerformed) здійснюють за допомогою анотації @Override, яку записуюють безпосередньо перед перевизначенням.

4. Інструктаж з ТБ
5. Вироблення практичних навичок

Завдання розв'язати (складати алгоритм і програму) за допомогою конкурсу ідей, після чого порівнявати отримане розв'язання з демонстраційним. Файли записувати у вказану вчителем теку з такою назвою: Ваше_прізвище.java.

Завдання. Створити програму для гри «Вгадай число» з таким алгоритмом роботи.

Ввести значення цілого числа n.
Згенерувати випадкове значення числа a від 1 до n.
Ввести значення цілого числа b від 1 до n.
Якщо a = b, то вивести повідомлення: «Ти вгадав! Гру закінчено». Інакше:
- якщо a > b, то вивести повідомлення: «Загадане число більше» і перейти до пункту 3;
- інакше вивести повідомлення: «Загадане число менше» і перейти до пункту 3.

Завантажити інтегроване середовище програмування Eclipse і робити таке:

набрати текст програми;
компілювати і виправляти до успішної компіляції;
виконувати програму декілька разів. Результати записати в зошит;
у разі алгоритмічної помилки виправляти коди. У разі невдачі повідомити вчителя;
про успішну роботу програми повідомити вчителя.

Оптимальна щодо кількості ходів поведінка гравця має такий вигляд.

Вважати діапазон 1..n поточним.
Для поточного діапазону l..r вказати середнє b =[(l + r)/2].
Якщо a > b, то змінити поточний діапазон на (b + 1)..r.
Якщо a < b, то змінити поточний діапазон на l..(b – 1).
Перейти до виконання пункту 2.

Після кожного виконання пункту 2 буде удвічі зменшено розмір поточного діапазону. Тому за скінчену кількість кроків буде правильно вгадано значення числа a. Таку поведінку (стратегію) доречно використати при тестуванні програми (див. подані нижче ілюстрації).

6. Підбиття підсумків уроку
Виставлення оцінок.

7. Домашнє завдання
Керуючись описаною вище стратегією, удосконалити гру так, щоб комп'ютер визначав оптимальну кількість спроб і порівнював її з кількістю спроб, що зробив гравець. Узгодити закінчення слова спроб при виведенні останнього вікна.

Текст упорядкував Костюченко Віталій Геннадійович, вчитель Немішаївського НВК Бородянського району Київської області, під час виконання випускної роботи на курсах підвищення кваліфікації з 30.10.2017 по 03.11.2017 року.

Використано матеріали розробок уроків Остапенко Галини Іванівни й Коростельової Євгенії Юріївни, що проходила курси удосконалення з 24 по 28 жовтня 2016 року та Євтехової Ізабелли Євгеніївни, що проходила курси удосконалення з 05.12.2016 по 09.12.2016 року.