Исполнитель Водолей

Кто такой исполнитель Водолей

Водолей — это учебный исполнитель, который умеет переливать воду между сосудами. У него нет ни рук, ни глаз: он просто точно и без ошибок выполняет команды по переливанию. На примере Водолея удобно учиться составлять алгоритмы — точные последовательности действий, ведущие к поставленной цели. Такие исполнители придуманы специально для обучения: они помогают понять, как из простых команд складывается решение задачи.

Обычно Водолей работает с несколькими сосудами разной вместимости и неограниченным источником воды (например, краном). Вода также может выливаться в раковину. Цель задачи — получить в одном из сосудов нужное, точно заданное количество литров, используя только разрешённые команды.

Система команд исполнителя

Каждый исполнитель действует только в пределах своей системы команд — набора действий, которые он понимает и умеет выполнять. У Водолея таких команд немного, и в этом его удобство для обучения.

При переливании действует важное правило: вода течёт до тех пор, пока первый сосуд не опустеет или пока второй не наполнится доверху — в зависимости от того, что произойдёт раньше. Без понимания этого правила задачу решить не получится.

Разбор примера

Пусть есть сосуд A вместимостью 5 литров и сосуд B вместимостью 3 литра. Оба сосуда пусты. Нужно получить ровно 4 литра воды в сосуде A. Составим алгоритм и будем после каждой команды записывать, сколько воды в каждом сосуде:

1. Наполнить A — теперь A=5, B=0
2. Перелить из A в B — теперь A=2, B=3
3. Вылить B — теперь A=2, B=0
4. Перелить из A в B — теперь A=0, B=2
5. Наполнить A — теперь A=5, B=2
6. Перелить из A в B — теперь A=4, B=3

После выполнения всех шагов в сосуде A остаётся ровно 4 литра — задача решена. Обратите внимание, как работает правило переливания: на последнем шаге вода из A переливалась в B, но B наполнился, приняв всего 1 литр, поэтому в A осталось 4 литра. Так из простых команд складывается верный план действий.

Как искать решение

1. Запишите вместимость каждого сосуда и его начальное состояние.
2. После каждой команды отмечайте, сколько воды стало в сосудах.
3. Двигайтесь к цели небольшими шагами, проверяя каждый результат.
4. Если зашли в тупик, попробуйте начать с наполнения другого сосуда.

Полезно вести таблицу состояний: в ней наглядно видно, как меняется количество воды и приближается ли решение к цели.

Частые ошибки. Нельзя считать, что при переливании всегда выльется вся вода без остатка: часть может остаться, если второй сосуд наполнился раньше. Всегда проверяйте, что произошло раньше — опустел первый сосуд или наполнился второй. Нельзя также «отмерить» произвольное количество воды на глаз: Водолей выполняет только три точные команды.

От плана переливаний к программе КУМИР

Перед запуском проверьте, что в установленной версии доступен исполнитель Водолей. Подключите его в программе строкой использовать Водолей. В окне задания задаются вместимости, начальное количество воды и требуемый объём; расположение пунктов зависит от версии. Команды удобнее вставлять из доступной в среде системы команд, чтобы не путать латинские обозначения сосудов с похожими русскими буквами.

Программа для сосудов 5 и 3 литра

Сначала установите: вместимость A — 5 л, B — 3 л, оба пустые; третий сосуд не используется. Цель — получить 4 л в A. Это те же условия, что в разобранной выше задаче: при другом начальном состоянии результат будет другим.

использовать Водолей
алг
нач
  наполни A
  перелей из A в B
  вылей B
  перелей из A в B
  наполни A
  перелей из A в B
кон

После шести команд состояния (A, B) должны быть: (5, 0), (2, 3), (2, 0), (0, 2), (5, 2), (4, 3). Команды наполни, вылей и перелей из … в … — запись для данного исполнителя; слово «литров» и произвольное число переливаемой воды к ним не дописываются.

Как проверить исполнение

1. Сбросьте задачу к исходному состоянию, а не запускайте программу поверх результата прошлого опыта.
2. Выполняйте команды по шагам и сравнивайте значения с таблицей состояний.
3. При первом расхождении проверьте предыдущую команду, вместимости и начальную воду.
4. После успешной проверки сохраните программу и отдельно запишите условия задачи: один текст команд не описывает всю среду.

Если исполнитель отсутствует в установленной поставке, команды нельзя автоматически переносить в Робота или другой модуль: у них свои системы команд. В таком случае сначала выполните бумажную трассировку, а для компьютерного запуска используйте подходящую учебную среду.

Справочные материалы: Кто такой исполнитель Водолей — исходная тема. Связанные уроки: Циклы с известным числом повторений, Дерево вариантов и перебор.

Источник проверки: Школа 179: команды Водолея и циклы КУМИР.

Кратко о главном

• Водолей — учебный исполнитель для переливания воды между сосудами.
• Его система команд: наполнить, вылить, перелить.
• При переливании вода течёт до опустошения первого или наполнения второго сосуда.
• Решение задачи — это алгоритм из последовательных команд.
• После каждого шага полезно записывать количество воды в сосудах.
• Удобно вести таблицу состояний, чтобы видеть путь к цели.

Источники и материалы

• Школа 179: команды Водолея и циклы КУМИР