二极管可能是骂人的,但是世界上很多事情确实只有两种状态。例如按键当前是否被按下,水杯里还有没有水,灯是开着还是关了。
以我们现在学到的知识,如何用一个变量去表示灯是开着还是关上的呢?
聪明的你可能已经想到,用一个整数类型的变量来表示。比如1表示开,0表示关:
不错,这个想法可以达成目的。但是,即使有类型标注帮助我们,我们还是很容易打破它只能为1或0的约束。我们可以自由地给它一个2,但是这在我们的问题范围内是没有意义的。
在过去,一些编程语言确实是这样做的,但后来这种只有两种合法取值的数据类型有了它自己的名字:布尔类型(boolean),简称bool。此名字是为了纪念英国数学家乔治·布尔(George Boole)对符号逻辑的贡献。
如今大部分主流编程语言都内置了布尔类型。大部分编程语言都将布尔值的两种取值称为真(true)和假(false),也有部分语言称为yes和no。在GDScript中,其值为true和false(注意和Python不同):
有了布尔类型的帮助后,我们就可以运用它们来控制代码的走向。也就是仅当某些条件满足的情况下才执行某些代码。还记得一开始的Hello World中用来检测按键的代码吗?
你可能还记得,这里的意思是说“如果move_right对应的按键按下了,就把位置的x加上speed”。现在我们终于要进一步学习这里发生了什么了。
这一行首先出现的是关键字if,冒号前面是一个函数调用。通过查看这个函数的文档,我们可以了解到它的返回类型是bool(还记得怎么查看函数的文档吗?)。
if后面是某个条件,当它的值为true时,if下方的代码块才会执行。if是我们继函数之后,学习到的第二种需要通过缩进来构造代码块的代码结构。请看:
lights_on的值为true,所以if下方的代码块就会执行,启动游戏你会看到这句话。
注意到if下方的print前面提示有两级缩进,代表它属于if的代码块,而if又属于_ready函数的代码块。
if下方的代码块只有条件为真时才会执行。我们还可以加上一个else块,当条件不满足时,else的代码块便会执行:
lights_on改为false,else中的print便会执行。
最后又加上了一句话,由其缩进级别可知,它是直接属于_ready函数的代码块的。这句话无论前面的if-else怎么执行它都会执行。if-else的代码块执行完毕后就会返回外面的代码块,注意体会。
大于、小于想必是大家比较熟悉的一类数学符号。在编程语言中它们也能发挥作用。
前面强调过,在为变量赋值时,使用的等号不是等于的意思。那么要表达等于怎么办呢?
在很多编程语言中,为了和表示赋值的等号加以区别,使用两个等号来表达“相等”的概念:
长话短说,在编程语言中,可以求得一个值的一段代码称作表达式。只要表达式的结果的类型可以出现在那个地方,在这里就可以写上这个表达式。字面量(123,"abc")、运算符操作、比较、函数调用都是表达式:
前面的比较运算实际上就是布尔类型的表达式,所以可以用它们给布尔类型的变量赋值。
数字可以通过加减乘除等运算符进行数值运算,这些基本运算对于读者来说应该是很简单的。而布尔值同样有它自己的运算符,可以对真和假(逻辑)进行运算。
求布尔值的反值的操作称为逻辑非运算,也就是说非真即假,非假即真。
很多编程语言中,对布尔值取反是用感叹号表示的,在GDScript中,对布尔值取反感叹号和not都可以:
也可以说是“且”,即and。当and左右的表达式均为真时,整个表达式才为真,其他情况均为假:
经过前面与和非两种逻辑运算符的学习,你可能会猜到逻辑或运算的含义:
但是对于逻辑或值得注意。我们说“死或生”,实际上说的是“要么死,要么活”。我们在日常生活中这样说的时候,往往蕴含了另一层意思,那就是我们只能在两者中选其一,因为我们没法“既死又活”。然而对于逻辑或来说,它的意思是“两者至少一个为真结果即为真,否则为假”,也就是两个同时为真也为真。
在很多编程语言中,逻辑运算符是选用的!、&&、||。虽然GDScript也支持这些写法,但是文档中更推荐用直白的not、and、or。
答案是true。注意括号。这里的括号和我们小学学到的一样,它可以改变运算顺序,意思就是括号先算。
从左往右看。true就是true。not后面有括号,视作一个整体。1不等于显然为假,第二个and右边视作整体。1+2有括号先算,即3*3,小于0为假,假and假为假。别忘了前面有个not,所以整体化简为true and true,得true。
这里没有括号,我们自然而然地从左往右看。先试着自己推断一下再看下面的答案。
正确答案为false。如果你的答案为true,那么可能是把上述表达式当成了(true and false) == (true and false)来看。
实际上Godot将其视作true and (false == true) and false来看。这种求值顺序是由运算符的优先级(precedence)决定的。
在GDScript中,==等用于比较的运算符优先级高于and等逻辑运算符。因此这里会先对false == true求值。而不是先算true and false。
调用函数的参数列表收尾的括号也是运算符,它的优先级最高。也就是说我们总是先调用函数,函数返回的结果再参加其他运算。
简单总结一下优先级:函数调用(最高)、算术运算、比较、逻辑运算、赋值(最低)。
先调用double函数,然后求1 + 2 * 3。随后前述两者作比较,最后进行逻辑运算。最终结果赋值给x。
if的代码块中还可以有另一个if块。这并不特殊,就像我们可以在函数的代码块中嵌套if的代码块一样:
之前我们让logo移动,现在让它学个小把戏,让它旋转。
提示,修改sprite的rotation变量可以让它旋转。我们在logo的检视面板中的Transform下面的Rotation项目中可以看到修改它的效果。
但是要注意的是,虽然rotation在检视面板中是以角度展示的。但是在GDScript中,它是用弧度(radian)表示的。可能你已经忘了弧度值是啥意思,这里帮你回忆一下。我们常用的平面角单位是度(degree),一圈是360度。单位弧度角(即1rad的角)定义为半径为一单位时,圆弧也等于一单位时的圆心角。因此,单位圆周长为2π,也就是说360度角的弧度表示为2π。由此可得,90度在用弧度表示为π/2(2π * 90 / 360)。
代码语法上没有问题,但是不符合我们的要求。这里的1对于rotation来说是1弧度。1弧度约为1/2π*360即180/π,约为57度多一点。
首先有点抱歉的是,在上一篇文章中还没有详细介绍这里的+=。不过你应该也猜到了它的作用:
上面的代码片段中,第2、3行代码是等效的。+=被称为复合赋值运算符,也就是先对赋值符号左边的变量运算一下,再把结果给自己。类似地还有-=、*=、/=。
回到旋转的问题上,1度即一圈的360分之1。360度是2π,按照比例就可以得出1度对应的弧度为多少。
但是问题来了,如果你照我这样写,然后运行游戏,可以发现logo并没有转动。如果用print逐帧输出rotation的值,你会发现一直为0。这是为什么呢?
1除2显然为0.5,甚至f也被标注为了float。但要是你用print检查一下f的值便会发现事情没有那么简单。
包括GDScript在内的许多编程语言,在做除法时都会进行类似的处理。如果除号两边都是整数,那么就会执行整数除法。即结果的小数部分会被舍去。注意是直接丢掉而不是四舍五入!也就是说不管是3 / 2还是6 / 5得到的答案都是把小数部分直接砍掉。
在上面的角度转弧度的代码中,1 / 360的结果为整数0,因此后续计算也就为0了,所以logo转不起来。
要解决这个问题也很简单。只要参与运算的操作数有至少一个浮点数,除法的结果就会正常得到小数。对于我们直接写出的字面量来说,只需要加个小数点就可以表示这是小数,你得按小数来算:
这个函数对于由其他函数返回的整数来说比较有用,因为我们没有其他方法把它们转换为小数(毕竟不能直接加小数点),对于字面量来说就比较麻烦了。
当然,我骗了你。首先这里的代码可以化简为PI / 180,由于PI本身是小数,所以也不存在这个问题。
其次,Godot有内置的全局(还记得全局作用域的概念吗)函数将角度和弧度相互转换:
deg_to_rad即degree to radian,角度到弧度。同样也有rad_to_deg。
在实践中如果没有特别的理由,自己动手写已经存在内置函数的做法是很无必要的,没必要重复造轮子。但是在学习过程中,自己动手去实现、去体会一些东西的实现过程是有助于我们巩固已经学到的知识的。
好了,现在的要求是,让它旋转90度之后,再旋转-180度(即最终rotation停在-90度)。
也就是说每帧让它转几度,如果转到了90度,就开始反着转,如果转到了-90度,那么停下。这里用我们刚刚学到的知识就可以完成。先想一想,试一试,再看下面的答案!
但是此时logo会一直转下去。因为条件是“不等于90度”。顺时针旋转超过90度时,“不等于90度”的条件依然满足,因此下一帧还是会继续给rotation加1弧度,然后继续下去。
现在是“不大于90度”。注意前面提到的优先级的问题。这>的优先级高于not(比较运算符高于逻辑运算符),所以not是最后对rotation > deg_to_rad(90)进行逻辑非运算的,这里不加括号也可以正常表达“不大于90度”的条件。但是提醒一下,对于一些复杂的表达式,如果自己不确定,或者加括号有助于提高代码的可读性,我们也应当考虑加上括号。
然而启动一看,转到90度就不回来了。为啥呢?顺时针旋转的条件为“不大于90度”,因此转到90度时还会继续转到91度。在rotation为91度,准备转动的这一帧里,条件不为真,进入else块,91-1得到90。
然而在下一帧,顺时针旋转条件又满足了!所以又转到91,因此这个过程会永远重复下去,因此看起来像根本没转一样!
所以我们需要一个变量来让脚本知道,我们已经转到过90度了!就算小于90度也不要再转回去了!
当然这段代码还不算完成,但是现在顺时针转90度之后可以反过来逆时针转了。
这里添加了一个表示顺时针旋转是否完成的变量clockwise_finished。提醒一句,要在函数外定义它,否则每次都会被设置为初始值,进而达不到目的。现在条件限制为“顺时针旋转未完成并且现在没有转到90度”,否则不会继续顺时针旋转。
在else块中,如果发现顺时针旋转未完成,我们就将它设置为已完成。因为首次进入else块时,rotation必然不小于90度——我们顺时针旋转的目标已经完成。
继续完善。现在解决逆时针旋转停不下来的问题。很简单,加个限制条件即可。
这里可以简单优化一下。因为我们的目的是逆时针旋转到-90度就停下,所以逆时针旋转过程中,rotation大于-90度是一个比较强的条件,只要它不满足,其他的事情都不用做:
这里新出现的elif实际上是else if的缩写。这种写法可以省去多写一级缩进。
另外,这里的代码实际上会让它转到91度再开始逆时针旋转。可以考虑如何修改代码才能在90度的时候就开始往回转。
当然我又骗了你。实际上不用一直deg_to_rad。sprite有一个rotation_degrees变量,顾名思义就是以度为单位的旋转量。另外,旋转的时候可以直接用rotate函数传入弧度进行旋转。
这里的做法不是最优的,也没那么地道,甚至不是最简单的。但是对于我们刚刚学到的知识来说,是一个不错的练习。你也可以用上一段中提到的两个很有用的东西简单优化一下!还记得怎么查它们的文档吗?
在这篇文章中我们又学习了一个编程中的常见基本类型,用于表达逻辑的布尔类型。同时还学会了如何利用布尔表达式和if语句来控制代码的流向。这些都是编程中十分常见且通用性很广的概念,有了这些基础以后,接触其它编程语言也会更加容易!
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