Скретч (язык программирования)

Скретч

Семантика:	событийно-ориентированная
Класс языка:	графический, учебный
Тип исполнения:	интерпретатор
Появился в:	2007
Автор:	Митчелл Резник (англ. Mitchel Resnick)
Расширение файлов:	.sb, .sb2, .sprite или .sprite2
Выпуск:	2.0 (15 июля 2015)
Система типов:	динамическая
Основные реализации:	Scratch
Диалекты:	Snap!
Испытал влияние:	Лого, Smalltalk, HyperCard, StarLogo, AgentSheets, Etoys, Tweak
Повлиял на:	Snap!, AppInventor, Pocket Code
Лицензия:	GNU GPL
Сайт:	scratch.mit.edu
ОС:	Microsoft Windows, macOS и Linux

Пример программы на Скретче (запущен под OS X)

Программа Скретч 2.0

Скретч (МФА:skræt͡ʃ) — визуальная объектно-ориентированная среда программирования для обучения школьников младших и средних классов. Название произошло от слова scratching — техники, используемой хип-хоп-диджеями, которые крутят виниловые пластинки взад-вперёд руками для того, чтобы смешивать музыкальные темы.

Скретч создан как продолжение идей языка Лого и конструктора Лего. Скретч 1 был написан на языке Squeak, Скретч 2 ориентирован на работу онлайн и переписан на Flash/ActiveScript. Скретч разрабатывается небольшой командой программистов для детей в Массачусетском технологическом институте. Текущая версия — 2.0, выпущена 9 мая 2013.

В 2008 году Скретч был портирован для микроконтроллерного модуля Arduino. Проект носит название S4A.

Программы на Скретче состоят из графических блоков, подписи к которым зависят от выбранного для интерфейса языка. Может быть выбран один из 50 языков интерфейса, включая русский. Для подключения интерфейса на новом языке используются стандартные gettext файлы.

Программирование

Пример Скретч-кода (выбран русскоязычный интерфейс)

Основными компонентами Скретч-программы являются объекты-спрайты. Спрайт состоит из графического представления — набора кадров-костюмов (англ. costume) и сценария-скрипта. Для редактирования костюмов спрайтов в скретч встроен графический редактор (англ. Paint Editor). Действие Скретч-программы происходит на сцене (англ. stage) размером 480×360 (условных) пикселей с центром координат в середине сцены.

Для программирования сценариев в скретче используется drag-and-drop-подход: блоки из палитры блоков перетаскиваются в область скриптов.

По функциональному назначению блоки делятся на 8 групп, принадлежность блока к той или иной группе обозначается его цветом.

Группа	английское название	Цвет	Примечание
Движение	movement	синий	управляют движением спрайта
Внешность	looks	сиреневый	управляют внешностью спрайта
Звук	sound	розовый	управляют звуком спрайта
Перо	pen	зелёный	используется для черепашьей графики
Контроль	control	жёлто-оранжевый	управляющие конструкции, заголовки обработчиков событий
Сенсоры	sensing	голубой	опрос устройств ввода
Операции	operators	салатовый	арифметико-логические операции
Переменные	variables	оранжевый

У многих блоков имеется редактируемое белое поле для вводимых скретч-программистом параметров.

Блоки бывают трёх видов: блоки стека, блоки заголовков и блоки ссылок.

Блоки стека (англ. Stack Blocks) сверху имеют выемку, а снизу — выступ, с их помощью они объединяются в группу блоков, называемую стеком. Стеки можно копировать и перемещать как единый блок. Особой разновидностью блоков стека являются управляющие конструкции, такие как циклы — они имеют С-образную форму, и могут охватывать собой вложенный стек скретч-блоков.

Блоки заголовков (англ. Hats) имеют выпуклый верхний край и выступ для объединения снизу — они образуют заголовки скретч-стеков. К блокам-заголовкам относятся блоки «когда …» (англ. when …) из группы «Контроль», позволяющие организовать обработчики сообщений: внешних — от клавиатуры и мыши, и внутренних — передаваемых между спрайтами и позволяющих объектно-ориентированное программирование в smalltalk-стиле.

Наконец, блоки ссылок (англ. Reporters) предназначаются для заполнения внутренних полей других блоков.

Язык скретч (как и Лого) оперирует числами, текстовыми строками, логическими значениями, а также списками, играющими роль динамических массивов.

Хотя архитектура Скретч-программ в виде набора спрайтов Скретча, обменивающиеся друг с другом событиями, напоминает объектно-ориентированную, Скретч не является объектно-ориентированным языком: в нём (ни в каком виде) нет механизмов наследования (в последних версиях расширенного диалекта скретча BYOB введено прототипное наследование).

Исходный код

После выхода версии 1.4 исходный код Скретча был открыт на условиях Scratch Source Code License — представляющей собой простую копилефтную лицензию, с дополнительными ограничениями по неиспользованию оригинальных торговых марок (в более мягкой форме подобные ограничения включены, к примеру, в PHP License).

Код может быть загружен с официального сайта. Условия его использования и распространения следующие:

1. Вы не можете использовать слово «Scratch» для обозначения производных работ (за исключением фразы «на основе кода Scratch, созданного MIT Media Laboratory»),
2. Вы не можете использовать в производных работах логотип Scratch или официального кота Scratch, защищённого авторским правом,
3. Вы не можете реализовать возможность загружать проекты на любой веб-сайт MIT Scratch (в настоящее время — на сайт http://scratch.mit.edu),
4. копии или производные работы должны сохранять уведомления об авторских правах и лицензии Scratch, и
5. исходный код производных работ должны оставаться доступным.

Оригинальный текст (англ.)  

1. you cannot use the word "Scratch" to refer to derivative works (except in the phrase "Based on Scratch from the MIT Media Laboratory"),
2. you cannot use the Scratch logo or the official (copyrighted) Scratch cat in derivative works,
3. you cannot implement the ability to upload projects to any MIT Scratch website (currently, http://scratch.mit.edu),
4. copies or derivative works must retain the Scratch copyright notice and license, and
5. you must make the source code for derivative works available.

Распространяемый исходный код уже удовлетворяет данным условиям: в нём заменены логотип и спрайт с котом и удалён код сохранения Скретч-проекта на сайт.

Впрочем, поскольку Scratch написан на Squeak, доступ к его исходным текстам существует и без предоставления их пользователю в явном виде — они хранятся вместе с результатом их компиляции в файле образа Smalltalk-системы. Хотя доступ к инструментам программирования и отладки языка Smalltalk, таким, как, System Browser по умолчанию в Scratch закрыт, разработчики оставили лёгкий способ получения доступа к этим возможностям. Достаточно зажать клавишу ⇧ Shift и кликнуть мышью по букве «R» в логотипе Scratch в левом верхнем углу окна программы, и выбрать в появившемся выпадающем меню пункт «Turn fill screen off».

13 мая 2014 исходный код Скретч 2.0 был открыт под лицензией GPLv2.

Модификации и дальнейшее развитие

На основе исходного кода Scratch 1.4 был создан ряд модификаций языка, таких как:

• BYOB (ныне Snap!)
• Panther
• Slash (модификация BYOB)

BYOB (Snap!)

Разработан в Университете Беркли. Основным расширением языка, которое было введено в BYOB, стала возможность построения составных пользовательских блоков — аналога процедур обычных языков программирования. Поддерживаются рекурсия, замыкания и лямбда-выражения. Также добавлены отладчик и возможность компиляции в исполняемые файлы, вложенные спрайты, многомерные списки, улучшенная работа со скроллингом и компиляция исполняемых файлов. Начиная с версии 3.1 в BYOB добавлена поддержка ООП — спрайты BYOB теперь позволяют наследование на основе прототипов. Для этого в язык, в частности, введён механизм клонирования спрайтов.

Panther

Panther — расширяет Скретч поддержкой drag-n-drop управления спрайтами, возможностью клонирования спрайтов (объектов), и подсистемой CYOB (которая, как и BYOB, позволяет создавать собственные командные блоки, но требует для этого знания языка Squeak (современный диалект Smalltalk, на котором написан Scratch и его модификации).

Механизм Mesh

И BYOB, и Panther включают поддержку механизма mesh, обеспечивающее взаимодействие скретч-программ через сеть посредством разделяемых переменных и посылки широковещательных сообщений.

Slash

Slash дополняет возможности BYOB 3.0 новыми возможностями Panther: клонированием и перетаскиванием спрайтов (объектов).

StarLogo TNG

В 2008 году в Массачусетском технологическом институте также разработан образовательный язык программирования StarLogo TNG, который расширяет возможности системы StarLogo возможностями трёхмерной графики и скретчподобным языком визуального блочного программирования. В отличие от оригинального OpenStarLogo и MIT Scratch — StarLogo TNG в настоящее время не является программным продуктом с открытым исходным кодом.

Скретч 2.0

В феврале 2011 была выпущена первая онлайновая бета-версия Скретч 2.0, в который планируется включение некоторых из возможностей BYOB (таких, как создание пользовательских процедур), векторной графики, клонирование спрайтов, возможность групповой работы над проектами и т. д.. Официально бета-версия вышла в релиз 9 мая 2013.

App Inventor

Ещё одной средой программирования, использующей стыковку визуальных логических блоков в стиле паззла стал App Inventor — экспериментальная система визуального программирования для платформы Android.

Более прямым аналогом языка Scratch на Android является язык Catroid, который разрабатывается в Институте Технологий Программного Обеспечения Технического Университета Граца в Австрии.

См. также

• StarLogo
• Алиса (ПО)
• EToys
• KTurtle
• ДРАКОН

Литература

• Super Scratch Programming Adventure! Learn to Program. — No Starch Press, 2012. — 160 p. — ISBN 978-1-59327-409-2, 978-1-59327-531-0.
• Jr. Jerry Lee Ford. Scratch Programming for Teens. — Cengage Learning PTR, 2008. — 336 p. — ISBN 978-1598635362.
• Michael Badger. Scratch 1.4: Beginner's Guide. — Packt Publishing, 2009. — 242 p. — ISBN 978-1847196767.
• Timothy L. Warner. Scratch 2.0 Sams Teach Yourself in 24 Hours. — Sams Publishing. — ISBN 978-0672337093.
• Jessica Chiang. Game Development Hotshot. — Packt Publishing. — ISBN 978-1849697569.
• Majed Marji. Learn to Program with Scratch: A Visual Introduction to Programming with Games, Art, Science, and Math. — No Starch Press. — ISBN 978-1593275433.
• Sam Patterson. Ch. 6. Scratch and Other Web-Based Progtamming Platforms // Programming in the Primary Grades: Beyond the Hour of Code. — Rowman & Littlefield, 2016-03-21. — 121 с. — P. 49-58. — 98 p. — ISBN 9781475825459.
• Е.Д. Патаракин. Учимся готовить в среде Скретч. Придумай — Запрограммируй — Поделись.
• Е.Д.Патаракин. Педагогический дизайн социальной сети Scratch // Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). 2013. № 2. P. 505–528. http://ifets.ieee.org/russian/depository/v16_i2/html/12.htm
• В.Г Рындак, В.О. Дженжер, Л.В. Денисова. Проектная деятельность школьника в среде программирования Scratch. Учебно-методическое пособие / Оренбургский государственный институт менеджмента. — Оренбург, 2009.
• Д.В. Голиков, А.Д. Голиков. Книга юных программистов на Scratch. — SmashWords, 2013. — ISBN 978-1310227554.
• Александр Казанцев Школа. Исполнители и алгоритмы // Linux Format. — январь 2010. — № 126—127 (1).
• Carolyn Y. Johnson. With simplified code, programming becomes child’s play (англ.), The Boston Globe (15 May 2007). Проверено 16 апреля 2012.
• Валерий Рубанцев. Занимательные уроки со Скретчем. RVGames. 2016 - 260 с.

Ссылки

• scratch.mit.edu — официальный сайт Скретч
• Курс «Введение в Scratch» (рус.). — цикл из десяти уроков по основам работы в среде программирования Скретч. Проверено 6 августа 2014.
• Вики. Проверено 30 марта 2015.
• Учитесь со Scratch! (рус.). — сообщество учителей, родителей и просто творческих людей. Проверено 6 августа 2014.
• Видеоуроки по Скретч (рус.). Проверено 6 августа 2014.
• ScratchED (англ.). Гарвардский университет. — Глобальное сообщество учителей Скретч. Проверено 26 августа 2014.