Raptor軟件在程序設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用

高樹(shù)芳

【摘 要】Raptor軟件是一種基于流程圖的圖形化的算法設(shè)計(jì)工具，本文對(duì)Raptor軟件的下載、安裝與啟動(dòng)方法、以及Raptor的基本符號(hào)和使用方法進(jìn)行了簡(jiǎn)介。利用Raptor軟件作為程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以把傳統(tǒng)的“寫(xiě)程序”過(guò)程變成“畫(huà)程序”過(guò)程，可大大降低初學(xué)者學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的難度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課程教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】Raptor；程序設(shè)計(jì)；流程圖；教學(xué)改革

一、引言

Raptor（The Rapid Algorithmic Prototyping Tool for Ordered Reasoning，用于有序推理的快速算法原型工具），它提供6個(gè)基本圖形符號(hào)，用戶可以用連接流程圖的方法創(chuàng)建算法，然后調(diào)試和運(yùn)行算法，還可以將流程圖直接轉(zhuǎn)換成C++、C#和Java等高級(jí)程序語(yǔ)言。

學(xué)習(xí)Raptor可以從零開(kāi)始培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，包括語(yǔ)言基礎(chǔ)，三種控制結(jié)構(gòu)（順序、選擇、循環(huán)），也包括數(shù)組、函數(shù)、子程序等模塊化程序設(shè)計(jì)內(nèi)容，還包括圖形界面的設(shè)計(jì)以及視窗交互程序內(nèi)容。借助Raptor軟件學(xué)習(xí)編程，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，促進(jìn)學(xué)生思考與創(chuàng)新。

二、Raptor軟件的使用

（一）下載、安裝與啟動(dòng)

Raptor是一款免費(fèi)的工具，可以從百度等網(wǎng)站下載，官方網(wǎng)站是http：//raptor.martincarlisle.com/，網(wǎng)站提供安裝版和便攜版（綠色版本）兩種版本。本文內(nèi)容基于4.0.5漢化版。安裝Raptor后桌面上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)程序圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)即可啟動(dòng)程序。

Raptor有初級(jí)、中級(jí)、面向?qū)ο笕N模式，用戶可以從“模式”菜單中選擇。其中，初級(jí)模式可以創(chuàng)始建子圖，但不能創(chuàng)建子程序；中級(jí)模式既可以創(chuàng)始建子圖和子程序；面向?qū)ο竽Ｊ接糜趧?chuàng)建UML圖。

（二）Raptor的基本使用

啟動(dòng)Raptor后，工作區(qū)中默認(rèn)有開(kāi)始（Start）和結(jié)束（End）兩個(gè)符號(hào)。繪制流程圖時(shí)，先從左側(cè)符號(hào)區(qū)單擊某個(gè)符號(hào)，然后將鼠標(biāo)指針指向流程圖中的箭頭線段，當(dāng)鼠標(biāo)指針變?yōu)樾∈中螤顣r(shí)單擊鼠標(biāo)即可畫(huà)出符號(hào)，再次在箭頭線段上單擊小手則會(huì)再次畫(huà)出同樣的符號(hào)。

雙擊符號(hào)會(huì)彈出對(duì)話框以編輯符號(hào)內(nèi)容；拖動(dòng)符號(hào)可改變符號(hào)位置；右擊符號(hào)會(huì)彈出快捷菜單，可從中選擇“復(fù)制/剪切/粘貼/注釋”等選項(xiàng)進(jìn)行相應(yīng)操作；拖動(dòng)鼠標(biāo)在流程圖中拖出一個(gè)虛框（其中的符號(hào)會(huì)顯示為紅色），可以將選中部分作為一個(gè)整體復(fù)制/移動(dòng)或刪除。

單擊工具欄上的運(yùn)行按鈕運(yùn)行流程圖，運(yùn)行結(jié)果會(huì)在主控制臺(tái)輸出，同時(shí)會(huì)顯示運(yùn)算次數(shù)。在窗口左下角的觀察窗口還將動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)變量的值。

（三）Raptor的基本符號(hào)

1）輸入符號(hào)（Input）

用于在程序執(zhí)行過(guò)程中從鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)保存到一個(gè)變量。在“輸入提示”文本框中輸入提示信息，告知要輸入的數(shù)據(jù)類型、值的范圍、數(shù)據(jù)計(jì)量單位等信息，提示信息要用一對(duì)英文雙引號(hào)引起，在“輸入變量”文本框中輸入變量名稱，變量名稱以字母（不區(qū)分大小寫(xiě)）和下劃線打頭，可以使用數(shù)字符號(hào)，不能包含空格和保留字。例如：提示信息為”Input your age”，變量名為age，在圖形中將會(huì)顯示”Input your age” GET age字樣。

2）輸出符號(hào)（Output）

用于在主控窗口顯示加工處理后的信息，可以顯示一個(gè)或多個(gè)文字串或變量，每個(gè)文字串要用一對(duì)雙引號(hào)引起，文字串和（或）變量之間要使用“+”號(hào)連接，例如：”x=”+x。如果希望在輸出信息后另起一行，則需要選中“End current line”復(fù)選框。例如，要以“x=5，y=6”的格式輸出x和y兩個(gè)變量的值，輸出框內(nèi)容應(yīng)為："x="+x+"，y="+y 。

3）賦值符號(hào)（Assignment）

用于執(zhí)行計(jì)算然后將結(jié)果存儲(chǔ)在變量中。例如，要將8賦給age變量，應(yīng)該在“Set”文本框中輸入變量名稱age，在“to”文本框中輸入8?！皌o” 文本框中可以是常量、變量或表達(dá)式。一個(gè)賦值語(yǔ)句只能給一個(gè)變量賦值。賦值語(yǔ)句顯示為age←8。

4）選擇符號(hào)（Selection）

用于實(shí)現(xiàn)分支算法。雙擊菱形框輸入判定條件，表達(dá)式可以由常量、變量和運(yùn)算符組成，可以使用關(guān)系運(yùn)算符（如>、>=、=、！=等）構(gòu)造表達(dá)式，也可以使用邏輯運(yùn)算符“與（and）”“或（or）”“非（not）”“異或（xor）”構(gòu)造多條件表達(dá)式。

可以在Yes分支或No分支中的一個(gè)分支線段上插入流程圖符號(hào)，從而形成單分支結(jié)構(gòu)；也可以在Yes分支和No分支中都插入流程圖符號(hào)，形成雙分支結(jié)構(gòu)；還可以在Yes分支或（和）No分支中再插入選擇符號(hào)，從而構(gòu)成嵌套分支結(jié)構(gòu)。

5）循環(huán)符號(hào)（Loop）

用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。雙擊橢圓符號(hào)或菱形框符號(hào)均可輸入循環(huán)條件，條件表達(dá)式為真（true）時(shí)執(zhí)行Yes分支退出循環(huán)；條件表達(dá)式為假（false）時(shí)則執(zhí)行No分支，此時(shí)將執(zhí)行循環(huán)體內(nèi)的語(yǔ)句。

可以在菱形框符號(hào)的上方或下方插入流程圖符號(hào)以設(shè)置要重復(fù)的語(yǔ)句。菱形框符號(hào)上方的語(yǔ)句“至少”會(huì)執(zhí)行一次，菱形框符號(hào)下方的語(yǔ)句是“先判斷、再執(zhí)行”，也可以一次也不執(zhí)行，可見(jiàn)Raptor完全可以模擬諸如C語(yǔ)言的“while”“do while”“for”三種循環(huán)結(jié)構(gòu)，但是不能實(shí)現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言中循環(huán)的異常結(jié)束或退出功能（continue和break語(yǔ)句）。

（四）利用“子程序”實(shí)現(xiàn)模塊化程序設(shè)計(jì)

Raptor中有子圖和子程序概念。子圖是將main子圖進(jìn)行擴(kuò)展或折疊的一種方法，可以將一個(gè)大的復(fù)雜的流程圖劃分為一個(gè)main子圖和多個(gè)其他子圖，從而使圖形的閱讀和修改變得容易。所有子圖和main子圖共享所有變量，各圖之間無(wú)須定義和傳遞參數(shù)信息。

子程序是帶有參數(shù)的子圖。main子圖也可以看成一個(gè)子程序。子程序是相互獨(dú)立、級(jí)別平等的，每個(gè)子程序有各自的變量，一個(gè)子程序中的變量和調(diào)用它的程序沒(méi)有關(guān)系，一個(gè)子程序和調(diào)用它的子程序之間通過(guò)子程序的參數(shù)傳遞信息。參數(shù)有輸入、輸出、輸入/輸出（in、out、in out）三種，輸入?yún)?shù)向所調(diào)用的子程序傳遞信息；輸出參數(shù)由子程序向調(diào)用它的子圖或子程序返回信息；輸入/輸出參數(shù)在子程序和調(diào)用方雙向傳遞參數(shù)。

例如：設(shè)計(jì)判斷一個(gè)整數(shù)是否是閏年的流程圖，在main子圖中輸入一個(gè)年份nf變量，然后調(diào)用leap子程序，由子程序判斷nf是否是閏年，如果是閏年返回1，否則返回0，最后在main子圖中根據(jù)返回的值（1或0）輸出是否是閏年。leap子程序需要設(shè)置兩個(gè)參數(shù)nf和m，nf表示年份，它是輸入?yún)?shù)，它從main傳遞給leap；m是輸出參數(shù)，它從leap將m傳遞參數(shù)。

三、Raptor在程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

近年來(lái)，筆者在“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，堅(jiān)持使用Raptor輔助教學(xué)，從輸入/輸出語(yǔ)句、三種結(jié)構(gòu)，到數(shù)組、函數(shù)內(nèi)容教學(xué)中，都指導(dǎo)學(xué)生先使用Raptor設(shè)計(jì)流程圖，再將流程圖轉(zhuǎn)換為代碼。實(shí)踐證明，學(xué)生非常喜歡Raptor工具，在沒(méi)有寫(xiě)代碼之前就有了成就感，增強(qiáng)了編程的自信心。Raptor工具的學(xué)習(xí)可以穿插在課程教學(xué)中，不需專門(mén)安排學(xué)時(shí)。在學(xué)習(xí)具體語(yǔ)言時(shí)要注意區(qū)分Raptor和編程語(yǔ)言的具體差異。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張光建. 使用Raptor培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)思維[J].福建電腦，2015，（8）.

[2] Raptor官網(wǎng)： http：//raptor.martincarlisle.com/