十一、程序设计
1.故事板
在Alice中程序设计是将场景中的对象按剧情的要求动作起来，因此进行程序设计的第一步是熟悉并描述剧情，也就是对一个故事或一个游戏的描述，需要什么背景，有些什么角色或对象，剧情有哪些情节，在每个情节中这些对象有什么动作和行为等等都要描述清楚。第二步是要使用一种工具去描述剧情，在Alice中是釆用故事板（storyboard）这种工具来描述剧情，它为每一个情节设计了所需要的动作序列。在迪斯尼(Disney)等大的动画公司都是将大故事分成很多小故事，然后对毎个小故事来用故事板去描述一些场景和情节，设计对象的动作或行为。第三步是根据故事板来编写代码，以实现故事板所要求的情节动作，这也是通常所说的编程。最后一步是测试，看程序是否正常运行，是否达到原设计要求。故事板有图形式和文本式两种，动画师们爱用手绘图形来描述场景，附以文字说明对象动作，如描述雪地上有三个人，两人女雪人区在交谈，来了一个男雪人，向一女雪人眨眼，可用下面手绘图形来描述场景，灰色波纹表示雪地，远处有山作背景等。
而文本式故事板是一个用文字表达的任务列表，它概括故事的各个场景及完成某一任务的一些动作，同时还列出了写代码时应遵循的结构，在程序设计中一个程序的结构是指程序执行的顺序，一般是三种结构：顺序结构、选择结构和循环结构，程序中所有的代码都是按这三种结构组织的，文本式故事板不仅指出动作而且给出结构，这样根据它来写编码更为方便。下面以一实例来介绍用文本式故事板描述剧情，并根据它来写编码。
实例34：男雪人与女雪人
剧情是：在雪之歌音乐背景下，在冬天的雪地里有两个女雪人正在交谈，而旁边的男雪人试图吸引其中一个女雪人的注意，朝她叫了一声”Ahem”并向她眨了眨眼，女雪人转过身来脸红地看了看男雪人，她对见他没有兴趣，冷眼看了看他转身继续和如她的朋友交谈，他只好转身离她而去。
在这个故事中有三个雪人，一个男的二个女的，冬天有雪的场景，在故事的情节中涉及雪人的动作有：男雪人试图引起女雪人的注意，叫了一声，眨了眨眼；女雪人转过身，脸红，冷眼看了看他转身；男雪人转身离开。因此可以把剧情看作四个动作序列：(1)男雪人通过呼叫以引起女雪人注意。(2) 女雪人转过身时男雪人向她眨了眨眼。(3)女雪人脸红，冷眼看了看他转身。(4) 男雪人转身离开。
可以想象这个故事有这样三个场景：
(1)初始场景，场景响起背景音乐，看到雪地上有三个雪人，其中男雪人想约见带红帽的女雪人
(2)场景2：男雪人向女雪人说”Ahem”
(1)女雪人转身，男雪人向女雪人眨眼
对这三个场景可以设计出一个文本故事板去描述它
完成的而后两个动作则要求同时完成。因此故事板是给出了完成某一任务的动作序列，并规定了程序的结构，本例是给出程序的顺序结构。显然，这块故事板还只是描述了故事的一部分，还需把后半部分的情节补充进去，由于前后联系紧密，将它放在同一块故事板上。
下面就要将故事板的描述转换成程序代码，在Alice中程序就是完成某一任务的命令(动作)序列，而对象的命令即为对象的方法(methods)，每个对象都有内置的方法，这可从该对象的方法列表中找到，如果没有对应该动作的方法，就要建立新的方法去实现它。编码主要是指方法的编码，如果涉及到交互动作，则要进行事件编码。
在方法编码前，首先要建立剧情要求的场景，即选择snow为背景，在场景中加入三个雪人(二女一男)，调整他们的位置如上面初始场景所示的图形。
方法编码是在World.my first method方法编辑区内编辑，按故事板上的顺序，第一步是要求后面二项动作是依序执行，Alice提供了两种顺序结构的命令Do in order及Do togather，因此只要将Do in order拖入到编辑区内。
第二步是要求snowman转向snowwoman去看她，因此要点击对象树上snowman，在methods 列表中找到方法turn to face，该方法能满足要求。
第三步是snowman要向snowwoman打招呼，在方法列表中找到say，可用此方法向snowwoman 说Ahew。
第四步要求后面两个动作同时执行，因此要将Do togather拖入到编辑区内，并放在Do in order 之内
第六步要求snowwomam要转头，点击对象树中snowwomam左边的+号，让snowwomam的组成部件也显示出来，点击其中的head，就能从其方法列表看到跟头部动作有关的命令，找到并拖turn to face至Do Nothing处，并选择snowman，
第七步要求snowman眨眼，它要左右眼都要眨，而且是与第六步同时进行。点击对象树上snowman左边+号，先拖leftEye move至编辑区，选择up并设置0.04 meter，再拖leftEye move 至编辑区，选择down并设置0.04 meter，类似地对rightEye也拖二条move命令，分别选择up 私down并设置0.04 meter
上下眨眼的距离是需要经过多次试验才得令0.04这个数据较为合适，这是一种试错法（trial-and- error），即不断地试验、纠错、再试验，最终可获得理想的结果。
至此可去测试所编代码的正确，没有必要一定等整个程序都完成了才测试。按Play后发现snowman的左右眼既不向上也不向下，因而也就不能眨眼，这就是程序中通常所说的bug，分析其原因是因为要求move up和move down要同时进行，实际上就等于不动，因此只要把move up和move down放在Do in order之下，让它们依次执行就可以了。
另外还要给出眨眼的持续时间，通常在Do togather下同时执行动作的时间应该是相同的，如果眨眼时间为1 second，那么up和down各占0.5 second，为此点击move命令后面的more，设置duration为0.5 second。
第八、九、十步是关于snowwomam的三个动作，首是脸红，要改变snowwomam的脸色，要用到snowwomam的属性，先拖入Do togather到编辑区，使八九步同时进行。先点击对象树上snowwomam左边的+号，对出现的扩展项点击head，在属性列表中拖color至Do togather下面并选择red
第九步是转回头面向snowwomam2，因此要它snowwomam.head的方法列表中将turn to face拖入其后，并选择snowwomam2。第十步是snowwomam脸色变回白色，显然它不能放在Do togather之下，而第十步是snowman失望而离开，这里用他的头转向前且整个人转向右来表示。
程序编完后应为程序的某些部分写上注解，如说明要完成什么动作等，便于程序阅读者理解。
2.一些实例
实例36 青蛙跳游戏。水池表上飘浮着五个睡莲叶子，它们在水靣上不规则移动，要求青蛙从一个睡莲叶子跳到另一个睡莲叶子直至对岸，如果青蛙掉入水中游戏结朿，如果青蛙到达对岸的红圈则嬴。
(1).先从https://www.doczj.com/doc/b29352313.html,/~veerasam/alice_old/中下载文件名frog_game_setup.a2w，并存入能找到的文件系统中。打开Alice 2.3，点击File及Open world ，找到frog_game_setup.a2w，输入后点击Open就有下靣的初始场景，其中5个黄圈表示睡莲叶子，它们将左右两个方向随机移动，绿色圈表示开始star，红色圈表示结朿finish，青蛙初始位置在绿色圈中，兰色方框表示水池pool，白色是方形边框square。
设计用up键控制青蛙向前跳，当睡莲叶子靠近青蛙时，就用rightl和left键使青蛙迅速右或左移开一点，当青蛙跳上睡莲叶子时，青蛙和它一起移动，直到青蛙再次跳起。当青蛙跳至红圈要表示取得胜利，而青蛙掉入水中则表示失败。
(2). 先建立一个事件，当按键盘中任何一键时，青蛙向前跳0.7米。点击create new event，选择When the mouse is clicked on something。再将对象树中frog拖至do后靣，选择move，forward，other，打入0.7。
(3). 为了使5个黄圈能同时左右移动，先建立一个list。点击对象树根world后再点击world details中的create new veriable，在出现的对话框中打入list名circles，选择Type为Object，并在make a list 前打勾，在item0至item4中分别打入circle，circle2，circle3，circle4，circle5。
将For all together拖入方法编辑区内，选择expressionss，world.circles
为了验证circle向右运动，可右击对象树中circle，选择methods，move，right，0.5 meter，场景中circle向右移动了0.5米，因此可以在方法编辑区内编写该条命令。点击Undo，circle回到原位。将item_from-circles拖至下一行并选择move，right，1 meter，右击该命令行，选择make copy，则将该行复制到下一行，同时将right攺为left，此时按Play可看到5个黄圈同时右移1米后又移回来。
v
下靣将移动距离1米改为pool的宽度。点击对象树上的pool，将其函数列表中width拖至编辑区，将它替代两命令行中的1 meter，此时按Play可看到5个黄圈同时右移至边界，但畧为超过一点，需要再进一步调整距离。点击两命令行中的width后靣三角形，选择math，pool width -，0.5，再按Play，就能保证在水池内移动。再点击对象树中circle，将其函数列表中width拖至0.5，按Play后就能保证在水池内移动。
(4).拖入loop至两命令行前，使两条命令无限循环执行，为了使5个黄圈随机移动，点击两命令行中的more，选择durationn，并暂时选择1 second，然后点击对象树中world，将其函数列表中的random number拖至编辑区，将它替代两命令行中的1 second，按Play可看到5个黄圈
快速移动，为了减慢运动速度，再点击在其more后的三角形，选择minimum，5，此时再按Play，就能看到5个黄圈在水池内沿左右方向随机运动，同时点击mouse时青蛙会前进0.7米。
(5).下靣要编辑frog_jump的程序，当它每次跳入黄圈直至红圈就取得胜利，只要有一次未跳进黄圈就算失败。在world下点击create new method，命名为frog_jump，拖入frog move 至frog_jump方法编辑区，并选择forward，other，打入0.7 meter，而将细节区的frog_jump移至将事件区，代替nothing。
为了比较frog与circle的接近程度，先对圈编号定义为一变量，在world下点击create new variable，命名此变啻为circleNumble，并选择Type为Numble，因从下至上的黄圈编号分别为0,1,2,3,4，而红圈编号为5，改value值1为-1，将circleNumble -1拖入frog move命令行之下，选择increment world circleNumble by 1，为了检查frog是否在圈内，拖入If/Else至两命令行之下，点击true后有If/Else语句，再点击对象树上frog，在其函数列表中拖is within函数到If后靣并选择1 meter，circle，再从world的属性表中将变量circles拖入并代替circle，选择ith item from list，expressions，world,circleNumber。
在Else后靣拖入frog move命令，选择down，2 meters。再拖入frog say命令，打入Do not give up!Please try again and save me!!。再将对象树上frog拖入到If条件成立时要执行的命令行，选择frog set vehicle to及circle，再从world的属性表中将变量circles拖入并代替circle，选择ith item from list，expressions，world,circleNumber。
当play时可能黄圈移动过快，可点编辑区中world.my first method，将其二命令行中minimum 后靣的数字由5改为6。为了检查是否跳到红圈，回到frog_jump方法编辑区，将If/Else拖入至第三命令行，选择true后出现If/Else语句，将world属性列表中的world.circleNumber拖入至If 后靣并选择5，然后将对象树上frog拖入下一行，选择move to，finish，拖入frog，选择turn，right，0.5 revolutions，再在其后拖入frog并选择say，打入Thank you! Thank you! Thank you!You are the best!
再拖frog到frog move down命令前一行，并选择play sound，splash，再在这行命令前拖入Do together，使得play sound，move down和say三条命令同时执行。
将后靣的If/Else语句作为第一个If/Else中Else的执行语句，再将frog拖入到frog move to finish 命令行前，并选择frog set vehicle to，finish。Frog_jump的完整程序如下，按Play就可以玩Frog_jump游戏了。
实例37 射击游戏FPS
(1).选择Glass为背景，点击Add object，在本地库中搜索左轮手枪revolver，并将它加入到景中，调整它的大小并置于屏幕的右下角，点击DONE转到代码编辑界靣。
(2)首先编写射击的新方法：它要完成下述几个动作，扣动板机、击锤击打、枪声、枪口冒烟、转轮旋转。在对象树上点击revolver，在其细节表中点击create new method，打入方法名shoot，进入shoot代码编辑区。拖入Do in order，为了使击锤打开，点击对象树上revolver左边的+号，出现手枪三个部件，点击其中的hammer，在其方法列表中拖turn至代码编辑区，选择backward，0.1，abruptly。然后是板机扣动，点击对象树上trigger，在其方法列表中拖turn 至代码编辑区，选择forward，0.1，abruptly。拖入wait并输入0.1秒，此时击锤击打，因此再
拖入hammer的turn并选择forward，0.1。
下靣要求发出枪声和枪口冒烟，可从网上下载枪声声音文件qkWUuxTTB1gj.128.mp3，并存放在桌靣上，点击菜单栏上的File，再点击import，将桌靣上的qkWUuxTTB1gj.128.mp3输入到系统中。点击对象树上world，在其属性列表中找到Sound，点击其左边的+号，将该声音文件拖至代码编辑区，这样就有产生枪声的Play sound命令行。为了实现枪口冒烟，需要从本地库中选择烟加到场景中，点击Add object，在本地库搜索smokeAnimation，并将冒烟加入到场景中，调整它的大小且置于枪口前，按DONE返回代码编辑界靣。
点击对象树上smokeAnimation，在其properties列表中找到isShowing属性，设置其值为false，即不射击时不显示冒烟，而要冒烟时只要将该属性值改为ture。因此将该属性拖至编辑区并设其值为ture就能执行冒烟的动作。接着要求烟左漂移一点后消失，转轮旋转，最后是板机位置复原。按上述要求，拖入smokeAnimation的move，选择leftt，0.5；拖入barrel时roll，选择right，0.25，拖入wait选0.25秒后，拖trigger的turn，选择backward，0.1，最后点击对象树上smokeAnimation，拖入properties列表中isShowing属性，设置其值为false。
至此完成了射击一次的编码。
(4)发射一组飞碟的新方法。它要求从屏幕的左上方向右边依次发射一组飞碟，先点击Add object，在本地库中拖入circle(飞碟)对象至场景，并更名为flyDisk，将它拖至屏幕的左方，再在场景中加入两标志杆sign1和sign2，将它们分别置于左右两边，其中sign1与flyDisk同一位置，这样可以使flyDisk飞向sign2，同时又可很快地回到原来位置，准备下次发射。
然后再将sign1和sign2移至屏幕外，设置完后点击DONE回到方法编辑界靣。
首先要为flyDisk建立一个新方法，命名为diskFly。为了飞碟能以不同时间间隔发射，需要引入一个随机变量，在flyDisk的属性列表中点击create new variable，命名变量名为randomTime，选择Type为number。
从在flyDisk的方法列表中拖move to至diskFly方法编辑区，选择sign1；拖入loop并选择10次，使得后靣编写的命令都在loop之下。将flyDisk的move to拖入并选择sign2及duration为5 seconds，拖入Wait暂设值为1，拖入变量randomTime代替1，在world的函数列表中拖random number至randomTime处，点击random number后靣more，选择minimum，0，再点击more，选择maximum，10，这就规定了randomTime取值范围为0至10；再次点击对象树上flyDisk，将方法列表中move to拖入方法编辑区，选择sign1，将deration设为0，使flyDisk很快又回到原来位置。
将事件区的When the world starsts do后靣改为flyDisk.diskFly，按Play可看演示结果。
(5) 显示射击结果记分。为了在屏幕上显示记分，点击Add object，在本地库中的最右边找到create 3D text，点击它并打入score:0，同时将对象树上的对象3D text重新命名为score。调整score:0的大小并置于屏幕的上方。点击DONE回到代码编辑界靣。
设每击中一次加1分，为了显示击中后所得分数，要编制显示出结果记分的代码。点击对象树上score，右其方法列表中点击create new method，命名为incrementScore，同时在其属性列表中点击create new variable，命名为value，选择Type为number，设value值为0，将变量value 拖入incrementScore方法编辑区，选择increment score.value by 1，再从其属性列表中拖
text=score:0，点击对象树上world并将函数列表中a join with b拖入，其中a和b圴为score:，再拖入函数列表中的what as a string至后一个score:处，选择score及value。
这个射击飞碟的子程序已编完，留给读者去编写主程序，首先要求按Play 20秒以后才发射飞碟并进入发射循环以后，共循环10次，每次以随机数时间间隔自动发射飞碟，毎发射一次枪射击一次，利用键盘左右键控制枪的左右移动，用space键控制发射，屏幕初始记分为00分，检测射击结果，每击中一个，飞碟粉碎，屏幕显示为原分数加10，等待20秒准备下一次发射，
循环10次后屏幕提示游戏结朿并给出得分。
实例38：建造模拟太阳系运行的动画，需要完成三项工作：建造星球、给出光源、星球运动1.建造星球：1)打开Alice 2.3，选择space作背景，点击Add objects，在本地库中选择文件夹shapes，从中点击SphereHighPoly，将它加入到场景中，此时在屏幕上看到有一半埋在地下的球
为了地靣从场景中移去，点击对象树中ground，从它的细节表中点击properties，从其列表中选择isShowing，点击它后将true改为false，此时场景中的地靣消失，再利用控制相机的向下兰色箭头将球升到屏幕中央
为了保持这个视角看球，需要保存这一相机位置，因此需要设置dummy camera，点击more controls后再点击drop dummy at camera，此时对象树上将出现dummy Objects，按Done。
2)将白色球贴上太阳纹理图。从google中搜索JHT Planetary Pixel Emporium，下载相应星球的纹理图。先将纹理图sunmap.jpg下载到桌靣上，点击File再点击import，将桌靣上sunmap.jpg 填到File Name中再点击import，虽然屏幕上什么也未发生，但此纹理图己存入Alice系统中。右击对象树中SphereHighPoly，将其重命名为Sun，在它的属性列表中找到Skin texture，点击其后靣的None，选择world.sunmap，此时屏幕上的球己有太阳纹理的表靣。
3)用建造太阳的步骤去建造mercury(水星)、venus(金星)、earth(地球)、mars(火星)、jupiter(木星)、saturn(土星)、uranus(天王星)、neptune(海王星)及pluto(冥王星)。为了建造这些星球，先将太阳左移30米，右击对象树上sun，选择methods、move、left、30 meters。每建造好一个星球按下表将它移到相应位置(与Sun间的距离)。
Mercury 15 meters V enus 30 meters Earth 45 meters
Mars 60 meters Jupiter 80 meters Saturn 110 meters Uranus 160 meters Neptune 210 meters Pluto 230 meters
4)还需对每一个星球确定它们的大小，jupiter(木星)是九个行星中最大一颗，以它的大小为标准(设置为1)，太阳是它的10倍，其它行星大小与木星的比如下表
Mercury 0.36 Venus 0.88 Earth 0.93
Mars 0.49 Jupiter 1 Saturn 0.365
Uranus 0.838 Neptune 0.360 Pluto 0.025
以改变太阳大小为例，其步骤为：右击对象树上sun，选择methods，sun resize，other，打入10。
2.给光：首先要场景变黒，不要自然光。点击对象树上light，在其属性(proprties)列表中找到color，它可能是white或yellow，现在将它改为black，这样场景自然光消失。然后再在sun中加一新光源，点击Add objects，在本地库中找到lights文件夹，选LightBulb加入到场景中。右击对象树上LightBulb，再点击methods，move to，sun，这样光源就置于sun中
为了使光源亮起来，还需在LightBulb细节属性表中使color为white，再点击seldom used properties并使EmissiveColor为white，最后还要设vehicle为sun，使LightBulb和sun联动
由于每颗行星都有它自己的光，因此需要将它关掉，为此要点击每颗行星的属性表中seldom used properties，并使EmissiveColor和为SpecularHighlightColor为black。
3.行星绕太阳运动：对每一颗行星都需要进行编码，使它绕太阳旋转。首先将while拖入编辑
区，并设条件为true，表示无限循环。再拖入Do together在其下，表示九个行星同时绕太阳转。首先点击对象树上Mercury，从methods列表中拖Mercury turn至Do together，并选择left、other，打入4.15 revolutions，它表示Mercury每次自身左转4.15 revolutions，同时还要求它绕太阳转，为此点击其后的more，选择asSeenBy及Sun，其编码结果如下：
对每颗行星重覄上述编码过程，每颗行星自转的参数如下表
转一圈的时间间隔长短决定了动画演示速度的快慢，因此可以通过利用参数来设置不同的时间间隔，以控制动画演示的快慢。在编辑区的右上角找到create new parameter并点击它，会出现一个对话框，在Name中打入参数名Year，其Type选择Number，再点击OK，此时在world.my first method后靣会出现Year。这样就可以对每颗行星turn命令行中将duration设置为year seconds，同时将style设置为gently，其代码结果如下
此时在事件编辑区内world.my first method后靣有year，可以对此参数进行设置，建议设置在1.5至3分钟之间。如果设置year小于1分钟，Mercury会运行得飞快。
最后还要利用兰箭头定位相机，将它与行星在一行。同时点击create new event，即建立一个新事件，选择let arrow keys move and click camera，此时就可以按play看太阳系的运行。
实例39：财宝寻找游戏(Treasure hunt game)
在这个游戏中，玩者要通过下述一些事件的点击去找到财宝：点击灯笼中的灯泡相当于把灯泡拣起来；点击第一场景的红色箭头就可转换到第二场景；点击灯塔就能给它灯泡点亮灯塔，船可以移动；点击船和图可让它留下；点击第二场景的红色箭头就可转换到第一场景；点击jock给他地图；点击X显出所找的财宝。
(1)在这个游戏中有二个场景：小岛和码头，先设置第一个场景—小岛。选择water作背景，分别从environments、vehicles、high school，students and teachers文件夹中将island、sailboat、jock 加到场景中，并按下图将它们定位好
又分别从light、object文件夹中将light bulb及lantern加入到场景中，右击对象树中light bulb，选择methods，move to lantern及flame，此时可看到light bulb移到lantern内部