Grafik mit der Turtle 🐢

Die Turtle ist eine kleine Schildkröte, die eine Spur zeichnet, wenn sie sich bewegt. Du kannst ihr sagen, sie soll vorwärts gehen oder sich nach links oder rechts drehen. Indem du diese Anweisungen geschickt kombinierst, entstehen Zeichnungen und Bilder.

Minimalprogramm

Bevor du mit der Turtle arbeiten kannst, musst du zuerst eine Bibliothek einbinden. Eine Bibliothek ist eine Sammlung von vorgefertigten Codebausteinen, welche normalerweise nicht im Standardumfang einer Programmiersprache enthalten sind, die du wiederverwenden kannst, um bestimmte Aufgaben schneller und einfacher zu lösen. Um die Turtle zu verwenden, benötigen wir die Bibliothek BulmeSharp.

Das machst du in RoslynPad indem du in der Eingabezeile der "NuGet Bibliotheken" den Text BulmeSharp eingibst und die entsprechende Bibliothek anklickst. Daraufhin wird folgende Zeile automatisch im Code eingefügt.

#r "nuget: TurtleGraphics, 1.0.2"

Um die Bibliothek tatsächlich zu benutzen müssen wir unterhalb noch eine Zeile hinzufügen.

#r "nuget: TurtleGraphics, 1.0.2"
using TurtleGraphics;

Bewegen der Turtle

Die Turtle selbst wird in der Programmierung als ein Objekt bezeichnet. Die Fähigkeiten der Turtle, bezeichnen wir in der Programmierung als Funktionen. Um der Turtle zu sagen, dass sie etwas tun soll, müssen wir diese Funktionen aufrufen.

Funktionsaufrufe der Turtle sind Abkürzungen für englische Begriffe und enden immer mit einer öffnenden und einer schließenden runden Klammer. Zwischen den Klammern können weitere Angaben zum Funktionsaufruf stehen. Diese Angaben nennt man auch Argumente. Selbst wenn keine Argumente nötig sind, muss ein leeres Klammerpaar vorhanden sein. Damit klar ist, dass eine Funktion des Objekts Turtle gemeint ist, schreibt man zuerst den Namen des Objekts, gefolgt von einem Punkt und anschließend den Funktionsaufruf.

In der folgenden Grafik siehst du die wichtigsten Funktionen:

Bewegen und drehen der Turtle

Funktion Beschreibung Beispiel
Forward Anzahl Pixel nach vorne gehen Turtle.Forward(50);
Back Anzahl Pixel nach hinten gehen Turtle.Back(18);
TurnRight Angegebenen Winkel (in Grad) nach rechts drehen Turtle.TurnRight(39.5);
TurnLeft Angegebenen Winkel (in Grad) nach links drehen Turtle.TurnLeft(45);
ShowTurtle Die Turtle wird am Bildschirm sichtbar gemacht und das Ausgabefenster geöffnet Turtle.ShowTurtle();

Zusatz: Die Einheit für Distanzen ist hier Pixel. Ein Pixel entspricht einem einzelnen Bildpunkt auf deinem Bildschirm.

Tipp: Du kannst auch Zahlen mit Nachkommastellen verwenden. Jedoch ist das Dezimaltrennzeichen in C# der Punkt "." und nicht das Komma ",". Das ist deshalb der Fall, da viele der wichtigen Entwicklungen der Informatik aus Nordamerika stammen, und dort der Punkt das gängige Dezimaltrennzeichen ist.

Weitere Funktionen, welche die Turtle ausführen kann sind:

Funktion Beschreibung Beispiel
PenUp Stift wird aufgehoben, Turtle zeichnet nicht mehr Turtle.PenUp();
PenDown Stift wird wieder abgesenkt, Turtle zeichnet wieder Turtle.PenDown();
Dot Turtle zeichnet einen gefüllten Punkt (engl. dot) mit angegebenen Radius Turtle.Dot(10);
SetColor Bestimmt die Farbe mit der die Turtle zeichnet Turtle.SetColor("red");
SetPenWidth Bestimmt die Liniendicke der Zeichnung Turtle.SetPenWidth(3);

Ein größeres Programm

In der folgenden Abbildung siehst du bereits ein größeres Programm und daneben die Ausgabe des Programms.

Code und Ausgabe

Lass uns das Programm Zeile für Zeile analysieren. Programme werden immer von oben nach unten abgearbeitet.

In Zeile 1 und 2 siehst du die bereits bekannten Anweisungen des Minimalprogramms. In Zeile 1 wird die BulmeSharp-Bibliothek eingebunden. Diese Datei enthält Funktionen um mit der Turtle zu arbeiten. Dateien, die wir zusätzlich einbinden können, und die den Funktionsumfang erweitern, nennen wir Module oder auch Bibliotheken. Zeile 2 ist notwendig um auf die Turtle zugreifen zu können.

Zeile 3 ist eine Leerzeile. Wir dürfen beliebig viele Leerzeilen an beliebigen Stellen einfügen. Das wird häufig gemacht um das Programm in Form zu bringen und leichter lesbar zu machen.

In Zeile 4 wird die Linienfarbe auf blau gesetzt und in Zeile 5 die Liniendicke auf 3 Pixel.

In Zeile 7 bis inkl. 9 fährt die Turtle 60 Pixel nach vorne, macht dann einen Punkt mit einem Radius von 8 Pixel und dreht sich dann 90° nach links.

In Zeile 11 bis inkl. 13 hebt die Turtle den Stift auf und zeichnet ab hier nichts mehr. Dann fährt sie 30 Pixel nach vorne und setzt den Stift wieder ab, damit sie wieder etwas zeichnet. Man sieht, dass zwischen den zwei Punkten der Stift aufgehoben wurde, da keine durchgezogene Linie zwischen den beiden Punkten zu sehen ist.

In Zeile 15 macht die Turtle wieder einen 8 Pixel großen Punkt, dreht sich in der folgenden Zeile 90° nach links und sieht damit nach unten. In Zeile 17 bis inkl. 19 geht sie 30 Pixel nach vorne, dreht sich 90° nach rechts und geht dann wieder 30 Pixel nach vorne.

In Zeile 21 wird Turtle.ShowTurtle() aufgerufen, damit das Fenster sichtbar wird.

Ein neuer Begriff: "Syntax"

Syntax in der Programmierung bedeutet die Regeln, nach denen Code geschrieben werden muss, damit der Computer ihn versteht. Ähnlich wie Grammatik in einer Sprache festlegt, wie Sätze aufgebaut sind, bestimmt die Syntax, wie Befehle und Strukturen in einer Programmiersprache aussehen müssen. Wenn die Syntax nicht stimmt, kann das Programm nicht ausgeführt werden und es wird eine Fehlermeldung angezeigt.

Uns bekannte Syntaxregeln sind beispielsweise:

  • Eine Anweisung muss mit einem Semikolon (;) abgeschlossen werden
  • Beim Aufrufen einer Funktion müssen hinter dem Funktionsnamen runde Klammern geschrieben werden
  • Falls ein Funktionsaufruf ein Argument verlangt, so muss das Argument in die runden Klammern nach dem Funktionsnamen geschrieben werden

Syntaxfehler finden und beheben

Syntaxfehler entstehen, wenn der Code gegen die Syntax, also den Regeln der Programmiersprache, verstößt – zum Beispiel durch ein fehlendes Semikolon oder eine falsch gesetzte Klammer. Falls ein Syntaxfehler exisitert, wird das Programm gar nicht erst ausgeführt, da der Computer es nicht interpretieren kann.

RoslynPad zeigt uns im unteren Bereich des Programms Syntaxfehler an. In der folgenden Abbildung siehst du einen Ausschnitt eines Programms, in welches wir zwei Syntaxfehler eingebaut haben.

Syntaxfehler

Sehen wir uns die beiden Fehler genauer an.

Die erste Fehlermeldung lautet: "There is no argument given that corresponds to the required parameter 'distance' of Turtle.Forward". Auf deutsch übersetzt könnte man sagen: Es wurde kein Argument für die Distanz bei Turtle.Forward angegeben. RoslynPad zeigt uns hinter der Fehlermeldung noch die Position des Fehlers an. In diesem Fall steht "8,8". Das bedeutet, dass der Fehler in Zeile 8 bei Zeichen Nummer 8 auftritt. Dieser Fehler kann behoben werden, indem man ein Argument zwischen die beiden runden Klammern bei schreibt, also zum Beispiel Turtle.Forward(23);

Die zweite Fehlermeldung lautet: "The name 'test' does not exist in the current context". Auf deutsch also etwa: Der Begriff test ist existiert nicht. Die Fehlerposition ist "9,11". Der Fehler ist also in Zeile 9 beim Zeichen Nummer 11 zu suchen. Tatsächlich sieht man in Zeile 9, dass bei Turtle.TurnRight statt einem Winkel der Begriff "test" geschrieben wurde. Der Fehler kann behoben werden, indem man test durch einen gültigen Winkel ersetzt, also zum Beispiel Turtle.TurnRight(90);

🧭 Zusammenfassung

Wir haben uns die wichtigsten Funktionen der Turtle in C# angesehen.

Funktionen haben am Ende zwei runde Klammern. Zwischen den runden Klammern können Argumente stehen, das sind weitere Angaben zum Funktionsaufruf, beispielsweise die Anzahl der Pixel bei der Funktion Forward(100).

Damit klar ist, dass die Funktion Forward des Objekts Turtle gemeint ist, schreibt man zuerst den Namen des Objekts, gefolgt von einem Punkt und anschließend den Funktionsaufruf: Turtle.Forward(100);.

In C# müssen Funktionsaufrufe mit einem Semikolon (;) abgeschlossen werden, um das Ende der Anweisung zu markieren.

Im nächsten Abschnitt sollst du selbst Programme schreiben, um vorgegebene Grafiken zu erzeugen.

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