Серия «101 игра на python»

• IBM 709 — одна из самых популярных машин того времени, использовавшаяся для научных и военных расчетов.

• UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) — первый коммерчески успешный компьютер, разработанный для использования в бизнесе и правительственных учреждениях.

• PDP-1 (Programmed Data Processor-1) — первый компьютер из линейки PDP, разработанный компанией Digital Equipment Corporation (DEC), который стал основой для развития мини-компьютеров. (о компании DEC будет написано ниже)

• EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) — один из первых практических компьютеров с хранимой программой, разработанный в Кембриджском университете.

• CDC 1604 — компьютер компании Control Data Corporation, известный своей высокой производительностью и использованием в научных исследованиях.

• ENIAC

• Harvard Mark I

  Электромеханическая счетная машина

• IBM 1401

  десятичный компьютер с переменной длиной слова

• UNIVAC I

  Первый американский компьютер общего применения (1951)

• IBM 7070

  Десятичный компьютер, представленный IBM в 1958 году

• UNIVAC 1232

  Серия 1230 представляла собой военную версию UNIVAC 490, выпускавшуюся подразделением Sperry Univac в Сент-Поле.

Панель управления для компьютера UNIVAC 1232. Этот конкретный компьютер использовался примерно с 1967 по 1990 год в Центре управления спутниками ВВС США в Саннивейле, Калифорния. Этот компьютер является военной версией универсального коммерческого компьютера UNIVAC 490. Находится в Смитсоновском национальном музее авиации и космонавтики в Центре Удвара-Хейзи. (https://commons.wikimedia.org/)

Программирование в 1970-80х: эпоха перфокарт и терпения

Процесс разработки 1970-х годах был совсем не таким, как сегодня. Доступ к вычислительным машинам был ограничен, и это влияло на весь процесс. В основном, это были армия, университеты, и научные учреждения. Программирование в те времена было скорее искусством, требующим кропотливости, трудолюбия и огромного терпения. Работа с кодом требовала внимательности, аккуратности и высокой степени усидчивости. Разработчик писал и редактировал код вручную в тетради или блокноте. Представь себе: никакой подсветки синтаксиса, автодополнения или отладчика! Если в код закрадывалась ошибка или нужно было что-то изменить, код переписывался заново или исправлялся аккуратными пометками. Это был долгий и монотонный процесс, требующий предельной концентрации. Ни о какой массовости профессии программиста речи не шло.

Ввод программы в машину был отдельным «искусством». Программист или оператор садился за перфоратор, рядом клал тетрадь с кодом и начинал набивать код на перфокарты. Перфоратор – это устройство, похожее на пишущую машинку, где каждая клавиша соответствовала определённой букве, цифре или символу. Нажатие клавиши пробивало отверстие в нужной колонке карты. Каждая карта представляла собой одну или несколько строк кода. После завершения набора карты передавались на проверку – верификацию. Оператор вводил в верификационное устройство данные повторно, а машина сверяла их с пробитыми отверстиями. Перфокарту с ошибкой либо заменяли, либо исправляли путём пробивки новых отверстий в подходящих колонках. Когда все карты были готовы, их раскладывали в строгой последовательности. Порядок был критически важен, так как именно в этой последовательности карты считывались машиной. Затем карты передавали на считывающее устройство. Для кодировки даже относительно небольших программ требовались сотни, тысячи, а то и десятки тысяч перфокарт. Любая ошибка, будь то неправильно пробитое отверстие или нарушение последовательности, приводили к сбою программы. И тогда весь процесс приходилось начинать заново.

Перфоратор  IBM 29 Keypunch

Эта стопка из 62 500 перфокарт — объемом 5 МБ — содержала программу управления гигантской военной компьютерной сетью SAGE.

DEC и Дэвид Ал

Выпускники Массачусетского технологического института (MIT) Кен Олсон и Харлан Андерсон не были новичками в вычислительной технике. Работая в Лаборатории Линкольна (научно-исследовательское учреждение Министерства обороны США в структуре Массачусетского технологического института) они выполнили бо́льшую часть проектов при разработке машин AN/FSQ- 7, TX-0 и TX-2. TX-0 был первым полностью транзисторным 16-битным компьютером с 16-битной адресацией и 16-битными инструкциями.

AN/FSQ- 7

Название "AN/FSQ" происходит от Army-Navy / Fixed Special eQuipment.

AN/FSQ-7 был самой большой дискретной компьютерной системой из когда-либо созданных. Это была основная компьютерная система сети SAGE, разработанная и построенная IBM. Она была огромной, содержала около 49 000 электронных ламп, весила сотни тонн и потребляла мегаватты энергии. Программа на перфокартах из предыдущего фото запускалась на этой системе
(https://commons.wikimedia.org/)

В 1957 году Кеннет Олсен и Харлан Андерсон учредили компанию Digital Equipment Corporation (DEC) с целью удешевить и уменьшить габариты вычислительных машин. Начальный капитал компании составил $100 000, причём 70% из них принадлежало компании American Research and Development. Американская корпорация исследований и разработок (ARDC) была новаторской венчурной фирмой, а ее инвестиция в DEC считается первой в истории успеха венчурного капитала. Классический пример стартапа тех лет😊. Компания-учредитель настояла на том, чтобы в названии дочерней компании отсутствовало слово «computer», хотя изначально название планировалось как «Digital Computer Corporation». Это же условие было соблюдено и в названии продукции: вместо термина «computer» употреблялся термин «Programmable Data Processor», или сокращённо «PDP». Данное условие было связано с тем, что в те времена существовал стереотип о том, что компьютер — это нечто огромное и дорогое, требующее отдельного машинного зала и солидного обслуживающего персонала. Таким путём компания избежала негативных последствий этого стереотипа.

PDP-8

PDP-8 на выставке в Национальном музее вычислительной техники в Блетчли, Англия. Этот экземпляр относится к первому поколению PDP-8, построенному на дискретных транзисторах и позднее известному как Straight 8. (https://commons.wikimedia.org/)

PDP-11

Компьютер PDP-11/40 в Венском Техническом Музее. Внизу расположен процессор PDP–11/40, над ним установлен двойной накопитель DECtape TU56. (https://commons.wikimedia.org/)

В 1969 году корпорация DEC пригласила на работу Дэвида Ала в качестве консультанта по психологии обучения и маркетингу для разработки своей линейки учебных продуктов. У Ала было основательное образование в области точных наук и бизнеса: он получил учёные степени в области электротехники и делового администрирования. До прихода в DEC он успел получить опыт работы в сфере просвещения и был известен своим интересом к использованию компьютеров в учебном процессе. Он начал свою карьеру в Digital Equipment Corporation в качестве консультанта по психологии обучения и маркетингу для разработки линейки компьютеров, не требующих специального обучения для обслуживания вычислительных систем. Дэвид Ал редактировал информационный бюллетень DEC, в котором регулярно публиковались блоки кода и инструкции по программированию мини-компьютеров. Ал уговорил руководство издать сборник игр на языке BASIC.
- BASIC, язык, на котором написаны игры, тогда только набирал популярность.
- BASIC был спроектирован так, чтобы студенты могли без затруднений писать программы, используя терминалы с разделением времени. Он предназначался для более «простых» пользователей, не столько заинтересованных в скорости исполнения программ, сколько просто в возможности использовать компьютер для решения своих задач, не имея специальной подготовки.
- интерпретатор языка был в каждой моделей PDP, кроме самых ранних (PDP-1, PDP-4, PDP-5)

Сборник стоил 7,50 долларов плюс 50 центов за доставку. Сегодня эта цена эквивалентна примерно 50.25 долларам, учитывая среднегодовую инфляцию в 3.8%

Важную роль в создании книги сыграли энтузиасты программирования со всей страны. DEC объявила конкурс, приглашая программистов присылать свои игры на BASIC. Авторы лучших работ получали гонорар, а их игры включались в сборник. Этот краудсорсинговый подход сделал книгу поистине уникальной. Она стала не только сборником игр, но и отражением энтузиазма и творчества целого поколения программистов-любителей. DEC предъявляла достаточно строгие требования к оформлению присылаемых материалов, что было необходимо для унификации и упрощения процесса публикации. Вот некоторые из этих требований:
Бумага. Белая, нелинованная. Как можно меньше сгибов на распечатках. 
Печать. Свежая черная лента. Красная не не принималась. 
Перфолента. Предпочтительна была парафинированная фальцованная перфолента (бумага, пропитанная парафином для прочности и защиты с отверстиями для лентопротяжного механизма). Если использовалась лента с пропиткой (например, от телетайпа), её необходимо было аккуратно сложить (сгибы через каждые 8.5 дюймов (21.59 см)), оставив не менее 17 дюймов (43.18 см) пустого лидера и 8.5 дюймов (21.59 см) трейлера. Ленту с пропиткой требовалось заворачивать в пищевую пленку или вощеную бумагу, чтобы предотвратить загрязнение.

- Лидер —  начало ленты, которое остается пустым перед началом записи данных.

- Трейлер —  конец ленты, который остается пустым после завершения записи данных.

Кроме того, авторы должны были предоставить следующую информацию:
*  Имя
*  Полный адрес
*  Телефон
*  Школу (если есть)
*  Возраст
*  Используемую компьютерную систему
*  Источник программы (оригинальная идея или адаптация)

Отправляя программу, автор давал Digital Equipment Corp. право публиковать, перепечатывать, распространять или использовать её любым другим способом. При этом авторство, конечно же, всегда указывалось.

Кроме этой книги, были изданы два дополнительных руководства:
Understanding Mathematics and Logic Using BASIC Computer Games для учеников 7-12 классов.
Getting Started in Classroom Computing для учеников 2-7 классов.

Книга выдержала три переиздания:
1-е издание: июль 1973 года.
2-е издание: апрель 1974 года.
3-е издание: март 1975 года.

В 1973 году Девида Ала уволили со своей должности в связи с сокращением штатов, но еще до увольнения он был принят в новое подразделение DEC. Эта группа трудилась над созданием компьютера, который был меньше, чем любой из когда-либо построенных, намереваясь вывести новый продукт на новые рынки, такие как школы. Им удалось построить компактную машину, сочетающую PDP-8 с терминалом VT50, а также, они смогли поместить PDP-11 в небольшой портативный корпус. Когда результат показали операционному комитету DEC, инженерам он понравился, но отдел продаж опасался, что это сократит продажи их существующих линий. В конечном итоге решение было принято Кеном Олсеном, одним из основателей Digital Equipment Corporation, который в конце концов заявил: «Я не вижу причин, по которым кому-то может понадобиться собственный компьютер».

На этом проект завершился.

В 1974 г. Ал покинул DEC, разочаровавшись в политике компании и основал Creative Computing, один из первых журналов, популяризаторов компьютеров. В течение следующего десятилетия Creative Computing охватывала весь спектр любительских, домашних и персональных компьютеров, и, хотя Ал продал журнал в начале 1980-х, он продолжал выполнять свои обязанности главного редактора.
В июне 2022 года Ал выпустил в общественное достояние все, что он когда-либо написал, от прозы до программного обеспечения

Продолжение истории. Дэвид Ал и Creative Computing

В этом сборнике

Я начинаю портировать игры на языке Python. Каждая игра сопровождается исходным кодом, подробным объяснением, блок-схемой и алгоритмом, чтобы ты смог легко понять, как она работает, и начать экспериментировать.

Мое мнение

Обучение коду через написание игр дает ученику возможность увидеть осмысленный результат выполнения кода. В репозитории код написан максимально просто, чтобы быть доступным для начинающих. В процессе я буду давать рекомендации по написанию кода, комментариев и следованию стилю PEP-8.

Далее:
Содержание

Полутон.
Полутон — это наименьший интервал в западной музыкальной системе. Например, расстояние между нотами C (до) и C# (до-диез) — это полутон. Простыми словами: Полутон — это "маленький шаг" между нотами. Например, на гитаре один лад — это полутон. В восточных культурах используют микротональные системы, где интервалы меньше полутона. Это когда между нотами есть ещё более мелкие шаги, которые создают уникальное звучание, непривычное для западного уха.

Тон.
Тон — это интервал, равный двум полутонам. Например, расстояние между нотами C (до) и D (ре) — это тон. Простыми словами: Тон — это "большой шаг" между нотами. Например, на гитаре два лада — это тон.

Октава.
Октава — это интервал между двумя нотами, где частота верхней ноты ровно в два раза больше частоты нижней. Например, нота A4 имеет частоту 440 Гц, а нота A5 (на октаву выше) — 880 Гц. Простыми словами: Октава — это "расстояние" между двумя нотами с одинаковыми названиями, но разной высотой. Например, если вы поете ноту C (до) низким голосом, а потом ту же ноту C, но высоким голосом, то между ними будет октава.

Гамма.
Гамма — это последовательность нот, выстроенных в восходящем или нисходящем порядке. В западной музыке наиболее распространена диатоническая гамма, состоящая из 7 нот с комбинациями целых тонов и полутонов. Простыми словами: Гамма — это "лестница" из нот, которая помогает создавать мелодии. Например, мажорная гамма звучит весело и ярко, а минорная — грустно и задумчиво. Мажорная гамма строится по интервалам: тон-тон-полутон-тон-тон-тон-полутон. Например, гамма C мажор: C, D, E, F, G, A, B, C. Минорная гамма строится по интервалам: тон-полутон-тон-тон-полутон-тон-тон. Например, гамма A минор: A, B, C, D, E, F, G, A.

Калькулятор

Функция calculate_frequency вычисляет частоту любой ноты в хроматической гамме, зная её порядковый номер относительно A4 (где A4 это 0). Она использует экспоненциальную зависимость, основанную на степени двойки, которая в музыке описывает частотные отношения нот в хроматическом строе.

Функция calculate_interval_ratio вычисляет отношение частот между двумя нотами, представленными их номерами в хроматической гамме. Она всегда возвращает отношение так, чтобы в результате получается число больше 1, то есть частота более высокой ноты делится на частоту более низкой ноты, вне зависимости от порядка, в котором были переданы номера нот. Таким образом, функция определяет математическое значение интервала между двумя нотами.

Функция calculate_tempo_duration вычисляет общую продолжительность музыкального фрагмента в секундах, основываясь на темпе (который здесь не используется непосредственно), длительности одного удара в секундах и общем количестве ударов. Она делает это путем простого умножения длительности удара на их количество.

Функция calculate_note_duration вычисляет длительность ноты в секундах на основе темпа (в BPM) и относительной длительности ноты (например, 0.25 для четвертной ноты). Она использует темп для определения длительности одного удара, а затем умножает её на длительность ноты для получения длительности ноты в секундах.

Функция calculate_rhythm_pattern вычисляет общую продолжительность ритмического паттерна, заданного списком длительностей нот и длиной такта. Она перебирает длительности нот, умножает каждую на длину такта, и суммирует их. Результат представляет собой общую длительность паттерна в единицах целых нот.

Функция calculate_note_number вычисляет номер ноты в хроматической гамме на основе ее частоты. Она использует логарифм по основанию 2 для определения разницы в октавах между заданной нотой и эталонной нотой A4, а затем умножает это значение на 12, чтобы получить разницу в полутонах. Результат округляется до ближайшего целого числа, так как ноты нумеруются целыми числами.

Функция generate_scale_frequencies создает список частот нот, образующих заданную гамму. Она принимает номер корневой ноты, шаблон гаммы, где каждый элемент представляет собой интервал в полутонах, и эталонную частоту ноты A4. Функция перебирает интервалы в шаблоне, вычисляет частоту каждой ноты в гамме с помощью функции calculate_frequency и добавляет её в результирующий список, который затем и возвращает.

Функция calculate_tuning_deviation вычисляет отклонение фактической частоты от целевой в процентах. Она предназначена для определения того, насколько точно настроен музыкальный инструмент или звук. Она возвращает положительное значение, если фактическая частота выше целевой, и отрицательное, если ниже.

Функция get_note_name преобразует номер ноты в хроматической гамме (где A4 имеет номер 0) в её строковое представление, включая название ноты (A, A#, B, C, C# и т.д.) и номер октавы. Она использует список названий нот и вычисляет октаву и индекс ноты в пределах октавы на основе номера ноты.

Функция get_note_info_from_freq принимает частоту ноты в герцах и выводит информацию о ноте, включая её частоту, название и номер в хроматической гамме. Она использует функции calculate_note_number и get_note_name для получения этой информации. Она предоставляет удобный способ узнать, какой ноте соответствует заданная частота.

Функция tune_instrument имитирует работу тюнера для музыкального инструмента. Она принимает целевую и фактическую частоты и, используя calculate_tuning_deviation, определяет, насколько фактическая частота отклоняется от целевой. На основе величины и знака отклонения, функция выводит пользователю сообщение с указанием, нужно ли повысить, понизить или не трогать настройку инструмента.

Функция note_name_to_number преобразует строковое представление имени ноты (например, "A4", "C#5", "Bb3") в ее числовой номер в хроматической гамме, где A4 имеет номер 0. Она использует регулярное выражение для разбора строки, находит индекс ноты в списке названий нот, вычисляет разницу октав и преобразует все это в целое число. Если формат имени ноты не соответствует ожидаемому, функция возвращает None.

Функция find_nearest_notes принимает частоту ноты и возвращает названия двух ближайших нот в хроматической гамме: нижней (той, у которой частота ниже заданной) и верхней (той, у которой частота выше заданной). Она использует формулу частоты ноты, а также функции math.floor, math.ceil и get_note_name для выполнения своей задачи.

Все примеры можно запустить в блокноте

Удачи!

Начало здесь: 👉Предисловие
Содержание

Сегодняшний репозиторий

Дисклеймер: Ссылки на статьи будут появляться по мере публикаций. Подпишись, чтобы быть в курсе

Здесь я рассматриваю код игры HELLO. Это одна из самых простых программ, которая демонстрирует базовые команды Python. Программа выводит приветствие пользователю.

К сожалению на пикабу нет редактора кода, поэтому ссылка
Как работает программа:

1. Программа выводит приветствие.
2. Запрашивает у пользователя его имя.
3. Выводит персонализированное приветствие, используя введённое имя.
4. Завершает работу с дополнительным сообщением.

Пояснения к коду

print() – Функция для вывода текста на экран. В данном случае используется для приветствия пользователя.

input() – Функция для получения данных от пользователя. В данном случае запрашивается имя.

f-строки – Используются для подстановки переменных в строку. Например, `{name}` подставляет значение переменной `name`.

Переменная `name`– Хранит имя, введённое пользователем.

Код можно запустить в google colab
Для запуска кода нажми

к списку игр
к началу серии

Следующий репозиторий:

Задай вопрос модели AI
Задать вопрос модели можно в Google colab

Продолжаю портировать игры из книги 101 Basic Computer Games

Начало здесь: 👉Предисловие
Список игр

Сегодняшний репозиторий

Дисклеймер: Ссылки на статьи будут появляться по мере публикаций. Подпишись, чтобы быть в курсе

Игра Banner: создание текстового баннера

Программа демонстрирует базовые принципы работы с функциями, вводом-выводом и условными операторами в Python.

Как работает программа

Программа состоит из двух основных частей:

1. Функция `create_banner(text)` – отвечает за создание и вывод текстового баннера.

2. Основная часть программы – взаимодействие с пользователем: приветствие, запрос текста и проверка ввода.

Описание работы кода

1. Функция `create_banner(text)`

• Принимает:
  - строку `text` – текст, который нужно преобразовать в баннер.

• Выполняет:
  - Вычисляет ширину баннера, добавляя 4 символа для рамки (`*` и пробелы).
  - Выводит верхнюю и нижнюю границы баннера с помощью символа `*`.
  - Выводит текст, окружённый рамкой.

2. Основная часть программы

- Приветствует пользователя и объясняет, что делает программа.

- Запрашивает у пользователя текст для создания баннера.

- Проверяет, что текст не пустой:

- Если пользователь ввёл пустую строку, программа сообщает об ошибке и предлагает попробовать снова.

- Если текст введён, программа выводит созданный баннер.

Пример работы программы

Если пользователь ввёл текст `"Привет"`, программа выведет:

```
************
* Привет *
************

```

Запустить код можно в Google Colab

Предыдущие игры:
HELLO
Задай вопрос модели AI (gemini)
ИИ создает анаграммы из букв