SnakeがOOPを導入する方法：単純な単語の複雑な概念

こんにちは オンラインプログラミングトレーニングサービスであるGeekBrains.ruの編集スタッフに歓迎されています。 Habréでブログを開始することにしました！ プログラミング、IT、オンライン教育の世界から多くの興味深いことを語り、議論する時間はまだあると確信しています。 しかし、多くのプレリュードなしで、学生の一人からのC＃とOOPの基本に関する無料コースのレビューから、非常に簡単に始めましょう。 コースのスローガンには、「単純な言葉の複雑な概念」と書かれています。 これがどうなるか見てみましょう。







リスナーに関するいくつかの言葉：手続き型プログラミング、Web開発、SQLに精通したITプロジェクトマネージャー。 ビジネスプロセスでの深い実装には、OOPの詳細な知識が必要でした。 卒業生に一言。



「このようなプログラミングのジョークがあります。プログラミング言語は習得が簡単です。外国語とは異なり、単語がほとんどありません。 実際、コマンド、関数、ライブラリ、データ型、さらには構文の名前を学ぶことは、特にそれらの多くが異なる言語で類似しているため、それほど難しくありません。 ただし、このステートメントがジョークと呼ばれるのは理由がないわけではありません。特定のプログラミング言語で作業するには、原則、パラダイムの基礎、および言語標準を知る必要があります。 あらゆるプログラミングパラダイムと同様に、オブジェクト指向プログラミングには、すべての言語に有効であり、いずれの場合にも役立つ一連の原則とルールがあります。



私自身は、オブジェクト指向プログラミングの原則を習得するための習熟コースを選択しました。これは、C＃で動作するプロジェクト（コンソールゲーム「Snake」）の作成に基づいています。 これは、いくつかの世代が講義で時間をつぶし、テトリスやノキアの白黒携帯電話で遊んでいた同じ蛇です。 しかし、あなたのおもちゃを書くことは、はるかに楽しく、そして最も重要なことには、より便利だと言わなければなりません。 ゲームの作成中に、教師はOOPのすべての原則を明らかにするため、各原則は、課された退屈な理論としてではなく、頭の中ですでに発生した質問に対する解決策として認識されます。



プログラムの開始時に、私はすぐに開発者が使用する2つの最新ツールに突入しました。

• Visual Studioは、多くのプログラミング言語用の統合開発環境です。 ソースコードエディター、クラスデザイナー、デバッガー、およびコンソールに精通できるのはVisual Studioです。
  
  
  
  
• GitHubは、Gitバージョン管理システムに基づいて、ITプロジェクトとその共同開発をホストするためのWebサービスです。 これを知っていると、プロジェクトがどのように配置されているかを理解し、必要に応じてオープンソースに切り替えてコピーし、以前のバージョンのコードを表示できます。 開発環境とコードリポジトリを通信するために、Smartgitアプリケーションが使用されます。

選択した言語はC＃ですが、すでに実践から理解しているように、OOPの原則は同じであり、別の言語を学習するときに簡単に適用できます。



最初は、教師は製品が開発されるという事実に焦点を合わせます。 蛇に落ちた選択は偶然ではありません-誰もがゲームのロジック、その機能と要件を知っています。 また、開発では、初期段階で将来のプロジェクトの全体像を把握することが重要です。 このようなビジョンは、それを意味のある段階に分解し、多くの省略を回避するのに役立ちます。



最初の2つのレッスンは、プログラミングにまったく慣れていない人でも簡単に理解できるものです。 伝統的に、仕事は幸せな「Hello、world！」から始まります。

namespace Snake { class Program { static void Main( string[] args ) { Console.WriteLine("Hello world"); Console.ReadLine(); } } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

もう一度、関数とは何か、どのように機能するか、変数はどのように作成されるかを繰り返しました。 コードを記述するために、手続き型のアプローチが使用されます-入力で指定されたパラメーターを使用して、関数が順次適用されます。 mainのmain関数内にすべてのコードを作成することの2つの欠点がすぐに明らかになります。コードの成長と、この関数内での変数の宣言です。

 namespace Snake { class Program { static void Main( string[] args ) { int x1 = 1; int y1 = 3; char sym1 = '*'; Draw( x1, y1, sym1 ); int x2 = 4; int y2 = 5; char sym2 = '#'; Draw( x2, y2, sym2 ); Console.ReadLine(); } static void Draw(int x, int y, char sym) { Console.SetCursorPosition( x, y ); Console.Write( sym ); } } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

実際、最初の2つのクラスの後は、かなり複雑なことを理解することから喜びを感じています。 自分でチェックしたので、聴衆のコメントを購読しました。







3回目の講義では、クラスの概念、データ型について知りました。 クラスはOOPの基本概念の1つであるため、その学習には細心の注意が払われます。 変数は、クラスのインスタンス、つまりオブジェクトとして作成され始めます（したがって、OOPの名前）。



リスナーが初心者の場合、彼はコードの言語と式を理解することを学びますPoint p1 = new Point（）; 「オブジェクトp1はPointクラスのインスタンスとして作成され、入力で座標を取得します」と認識され始めます。

 namespace Snake { class Point { public int x; public int y; public char sym; public void Draw() { Console.SetCursorPosition( x, y ); Console.Write( sym ); } } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

同じレッスンで、生徒はコンピューターのように考えることを学びます。 これは、ブレークポイントを使用し、デバッガーを介してコードを渡すことで発生します。ステップごとに、クラスオブジェクトの作成、変数の初期化、関数の操作（Drawメソッドの呼び出し）を確認できます。







4番目のレッスンでは、Pointクラスのコンストラクターを作成します。これは、何も返さない特別な構文を持つ明示的に作成されたコンストラクターです。

 public Point(int _x, int _y, char _sym) { x = _x; y = _y; sym = _sym; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

コンストラクターを作成した後、メインプログラムのコードの量がどのように削減されるかに気付きました。 コンストラクターは、ポイントの座標とその指定のシンボルを入力として受け入れますが、ユーザーには実装の詳細は表示されません-それらはコンストラクター内に隠されています。 そこで私は、OOPの3つの原則の最初であるカプセル化に出会いました。 カプセル化はシステムのプロパティであり、データとメソッドを組み合わせてクラスで使用し、すべての実装の詳細をユーザーから隠すことができます。



5番目の講義では、メモリ構成の問題、プログラムがスタックとヒープでどのように機能するかについて詳しく説明します。 説明は視覚的な図によって補足されます。 その後、作業は標準C＃リストライブラリ（リスト）の新しいクラスから始まります。このクラスでは、要素を追加および削除するための関数が作成され、foreachループが作成されます。

 List<int> numList = new List<int>(); numList.Add( 0 ); numList.Add( 1 ); numList.Add( 2 ); int x = numList[ 0 ]; int y = numList[ 1 ]; int z = numList[ 2 ]; foreach(int i in numList) { Console.WriteLine( i ); } numList.RemoveAt( 0 ); List<Point> pList = new List<Point>(); pList.Add( p1 ); pList.Add( p2 ); Console.ReadLine(); } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

デバッガーでループを操作すると、リスナーはプログラムの構造とシーケンスをより明確に理解します。

ゲームを実装するために、ヘビ用の水平および垂直の障害物ラインを作成しましたが、これらはポイントのリストにすぎません。 私は教師に遅れを取らず、彼のコードを整理し、独自のプログラムを作成し、プログラムでトレーニングしました。

 namespace Snake { class HorizontalLine { List<Point> pList; public HorizontalLine(int xLeft, int xRight, int y, char sym) { pList = new List<Point>(); for(int x = xLeft; x <= xRight; x++) { Point p = new Point( x, y, sym ); pList.Add( p ); } } public void Drow() { foreach(Point p in pList) { p.Draw(); } } } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

先生は、ポイントとラインの両方、そして後に動くヘビ自体が本質的に数字であることに注意しているので、コードを最適化し、コードを再利用して再利用できるソリューションが必要です。 だから私はOOPの2番目の原則である継承について知りました。 継承はシステムのプロパティであり、機能を部分的または完全に置き換えた既存のクラスに基づいて新しいクラスを記述することができます。 したがって、各ライン、スネーク、およびポイントは、クラスFigure：class Horizo​​ntalLine：Figureからの特別なケース（継承）になります。

 namespace Snake { class Figure { protected List<Point> pList; public void Drow() { foreach ( Point p in pList ) { p.Draw(); } } } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

継承されたクラスには必ず親クラスの特性が含まれますが、独自のクラスが含まれることもあります。 継承の例は、教科書とクラスAから継承されたクラスのわかりやすい例によってさらに分析されます。ワーカーは、親クラスから成長と年齢を持ち、自身の特性である給与です。 ところで、OOPでの継承の自己学習の目的のためには、学生カードまたは従業員カードの設計に取り組むのが最善です。これをすぐに理解し、まず自分で知識を修正してから、プロジェクトで作業します。



そして、ヘビはフィールドで移動することを学び、キーボードからの矢印で制御する必要があります。 タスクは難しいように見えますが、私たちはまだコンソールについて話しているので、ヘビの動きの実装は可能な限り簡単であるべきだと思い出しました。 私はすでに、ヘビが4方向、つまり成長または減少する方向に移動する必要があることを知っていました。 そして、ここで抽象化の時が来ます-オブジェクトの選択された重要な特性に基づいてコードが記述され、マイナーな特性が除外される状況。 重要な兆候を選択します。ヘビは、マップ上のポイントからの図形であり、開始位置、座標を持ち、4つの方向のいずれかに移動します。 Snakeクラスは大きく変わり、成長しています。

 { class Snake : Figure { public Snake( Point tail, int length, Direction direction ) Direction direction; public Snake( Point tail, int length, Direction _direction ) { direction = _direction; pList = new List<Point>(); for(int i = 0; i < length; i++) for ( int i = 0; i < length; i++ ) { Point p = new Point( tail ); p.Move( i, direction ); pList.Add( p ); } } internal void Move() { Point tail = pList.First(); pList.Remove( tail ); Point head = GetNextPoint(); pList.Add( head ); tail.Clear(); head.Draw(); } public Point GetNextPoint() { Point head = pList.Last(); Point nextPoint = new Point( head ); nextPoint.Move( 1, direction ); return nextPoint; } } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

一般に、抽象化について話し続けると、抽象クラスの概念がOOPで広く使用されます。 現時点で開発者が認識して必要としている機能のみを実装するテンプレートクラスが作成されます。 抽象から派生したクラスは、将来すべての機能を補完できるようになります。

しかし、プロジェクトに戻ります。 別の列挙データ型が使用されるDirectionクラスが表示されます。これは、名前付き定数のセットで構成される列挙です。 私たちの場合、これらは方向定数です：右、左、上、下。 PointクラスにはMoveメソッドがあります。

 public void Move(int offset, Direction direction) { if(direction == Direction.RIGHT) { x = x + offset; } else if(direction == Direction.LEFT) { x = x - offset; } else if(direction == Direction.UP) { y = y + offset; } else if(direction == Direction.DOWN) { y = y - offset; } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

したがって、ヘビの動きは、スペースで尾を磨くと位置のシフトとして実現されます。 ヘビはキーで制御され、制御は次のように実装されます。

 public void HandleKey(ConsoleKey key) { if ( key == ConsoleKey.LeftArrow ) direction = Direction.LEFT; else if ( key == ConsoleKey.RightArrow ) direction = Direction.RIGHT; else if ( key == ConsoleKey.DownArrow ) direction = Direction.DOWN; else if ( key == ConsoleKey.UpArrow ) direction = Direction.UP; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

繰り返しになりますが、カプセル化に遭遇しました-スネーク管理はスネーククラスに入ります。

次の段階で、ヘビが食べ始め、FoodCreator機能を使用して無限のサイクルで獲物が作成され、ヘビの頭の座標と食物を表すポイントがチェックされます。

 while (true) { if(snake.Eat( food ) ) { food = foodCreator.CreateFood(); food.Draw(); } else { snake.Move(); } Thread.Sleep( 100 ); if (Console.KeyAvailable) { ConsoleKeyInfo key = Console.ReadKey(); snake.HandleKey( key.Key ); } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ヘビが無限ループで食事をし、Wallクラスで作業するための障害を作成して、3番目のOOPパラダイム-ポリモーフィズム、さまざまなタイプのデータを処理する機能の能力について学びました。 OOPでは、ポリモーフィズムとは、オブジェクトが基本クラスの作成時に存在しなかった派生クラスのメソッドを使用することです。 実行時に、派生クラスのオブジェクトは、メソッドパラメーター、コレクション、配列などの場所にある基本クラスのオブジェクトと見なすことができます。 これが発生すると、宣言された型は実行時に型自体と一致しなくなります。 ポリモーフィズムはすぐには理解されないので、すぐに予約をしなければなりません。もう一度講義を聴き、長い間手元にあり、翼で待っていたシルトの素晴らしい教科書に目を向ける必要がありました。



最後のレッスンで、ヘビは完全に独立し、障害物や自分のヘビの尾との衝突を処理することを学びました。 講義のコードは生成されなくなりましたが、リポジトリから取得され、逆アセンブルされます。 私は他の人のコードをコピーする誘惑に従わず、しばらくの間、自分で作成したコースを聞いてから、何度も何度も講義に目を向けました。 仕事と理解には知識と知識が必要なので、同じことをすることをお勧めします。 GitHubに行って、メインコードが52行しかないシンプルなゲームを実装する方法を理解できるようにするための十分なティーザーを与えたことを願っています。つまり、OOPのすべての原則が正常に適用されたことを意味します。



要約すると、教師は再びメインのOOPパラダイムに戻り、パブリックおよびプライベートアクセス修飾子に注意を引き、仮想キーワードについて話します。これにより、メソッドを継承クラスで再定義できます。 プライベートはオブジェクト内のプライベートデータとコードであり、パブリックはオープンです。 プライベートデータとコードは、同じオブジェクトの別の部分からのみ利用できます。つまり、外部からアクセスすることはできません。 オープンデータとコードは、プログラムのどの部分からもアクセス可能であり、多くの場合、オブジェクトの閉じた部分へのインターフェースとして機能します。

コース全体について話すと、助けになりました-私の仕事の質と開発者とのコミュニケーションのレベルの両方が変化しました。 少なくともプログラミングに少し興味がある人には、ぜひ試してみてください。少なくとも脳を発達させ、体系的に考えることを教えます。 私は間違いなく他のコースに耳を傾け、専門家とチャットします。 さて、勇敢な新参者に幸運を祈ります！」



ビデオ形式がコンテンツ、広告、管理でどのように人気になっていることに気づきましたか？ ビデオが視覚と聴覚の両方を即座に引き込むことはよく知られています。 さらに、ビデオコースを停止、巻き戻し、さらに数回聴き、コメントで質問することができます。 さらに、 GeekBrainsは、プログラミングが日常的な仕事であるため、業界の最新トレンドを常に把握している開業医を指導しています。 もちろん、モニターの前でお茶を飲みながらコースを見るのはほとんどメリットがないので、結論として、視聴者にアドバイスをしたいと思います。

• 鉛筆やペンでコースを聞いてください-インターネットや本を聞いたり、さらに見たりする価値がある瞬間を書き留めてください。
  
  
  
  
• 不可解な瞬間を逃さないでください、それを理解しようとし、追加のソースを参照してください。
  
  
  
  
• コードをコピーするのではなく、独自のコードを作成します。これにより、コードの操作方法を真に学ぶことができます。
  
  
  
  
• デバッガーを使用する-プログラムがステップごとにどのように機能するかを知ることは、調和のとれた理解可能な機能を作成するのに役立ちます。
  
  
  
  
• すでにアプリケーションを作成できた場合でも、理論とコースに戻ります。これにより、知識を合理化し、開発の新しいポイントを見つけることができます。

独学のための時間が無駄になることはないと確信しています。 それは間違いなく報われるでしょう。