欢迎来到程序设计的世界！
欢迎！你即将深入探索计算机科学中最令人兴奋的领域之一：程序设计概论 (Introduction to Programming)。你可以把程序设计想象成学习一种与计算机沟通的新语言。就像跟着食谱做蛋糕一样，程序其实就是一系列告诉计算机该做什么的指令。
在本章中，我们将探讨过程式程序设计 (Procedural Programming)（编写代码的标准方式）以及汇编语言 (Assembly Language)（我们如何更直接地与计算机硬件沟通）。如果一开始觉得内容很多，不用担心——我们会把它拆解成小块，一步步攻克！
1. 过程式程序设计技巧
大多数现代编程语言，如 Python、Java 或 C++，都支持过程式程序设计。这是一种程序设计风格，通过一系列指令，一步一步地指导计算机执行任务。
程序流程（三大支柱）
几乎所有编写过的程序都依赖三种基本结构来控制其“流程”：
1. 顺序 (Sequence)：这是最简单的结构。意思是计算机由上而下，逐一执行指令。
例子：1. 起床 -> 2. 刷牙 -> 3. 吃早餐。
2. 选择 (Selection / Branching)：这是计算机进行决策的地方。它会检查一个条件（通常是 IF 陈述式），然后选择要执行的路径。
例子：如果正在下雨，就带雨伞。否则，就戴太阳眼镜。
3. 迭代 (Iteration / Looping)：这是计算机多次重复执行一段代码的情况。我们使用 FOR 循环（当我们知道要重复执行多少次时）或 WHILE 循环（直到条件改变为止）。
例子：只要你的盘子还没空，就继续吃。
变量与常量
想象计算机的内存是一面挂满便签或存储盒的巨大墙壁。
变量 (Variables)：这些是“盒子”，用来存储程序执行过程中可以改变的数据。例如，游戏中的 playerScore（玩家分数）从 0 开始，随后会不断增加。
常量 (Constants)：这些是用于存放程序一旦开始后就不能更改的数据的“盒子”。例如，圆周率 PI (\( \pi \)) 永远是 3.14159。
运算符：逻辑工具
为了执行任何有用的操作，我们需要运算符：
• 算术运算符 (Arithmetic Operators)：标准数学运算，如 +（加）、-（减）、*（乘）和 /（除）。
• 赋值运算符 (Assignment Operators)：即 = 符号。在程序设计中，它不代表“等于”；它意味着“取右边的值，并放进左边的盒子里”。
• 布尔运算符 (Boolean Operators)：这些有助于做出决定。AND（两者皆须为真）、OR（至少有一个为真）以及 NOT（相反结果）。
过程与函数
有时候我们会由想要重复使用的代码块。与其重复输入十次，我们将其封装成一个“子程序”。
过程 (Procedures)：执行一项任务但不会将值传回主程序的代码块。
函数 (Functions)：执行一项任务并返回 (return) 一个值回主程序的代码块。
类比：过程就像吸尘器——它完成了工作，但在完成时不会交给你任何东西。函数就像果汁机——你给它水果，它会返回给你果汁。
字符串与文件处理
字符串处理 (String Handling)：这是我们处理文字的方式。我们可以找出单词的长度、将两个字符串连接起来（串接/Concatenation），或是截取字符串的一部分（切片/Slice）。
文件处理 (File Handling)：程序通常需要永久存储数据。我们使用三个主要步骤：打开 (Open) 文件、读取/写入 (Read/Write) 文件，最重要的一步是关闭 (Close) 文件以保存变更。
快速回顾：过程式程序设计的核心在于“如何做”。它使用变量来存储数据，并利用顺序、选择和迭代来控制事件的顺序。
2. 汇编语言与小人计算机 (LMC)
高级语言（如 Python）对人类来说很容易阅读。然而，计算机只懂 1 和 0。汇编语言 (Assembly Language) 是一种位于中间的“低级”语言——它是机器码的人类可读版本。
什么是小人计算机？
小人计算机 (Little Man Computer, LMC) 是一个简化的计算机模型，用来帮助你理解 CPU 的运作原理。想象一个小人待在一个房间里，里面有 100 个邮箱（内存）、一台计算器（累加器，Accumulator）和一个计数器（程序计数器，Program Counter）。
LMC 关键助记符 (指令)
LMC 不使用二进制，而是使用称为助记符 (mnemonics) 的短单词。以下是你考试需要知道的指令：
• ADD：将邮箱中的值加到计算器（累加器）中。
• SUB：从计算器中减去邮箱中的值。
• STA (Store)：将计算器中的值存储到邮箱中。
• LDA (Load)：将邮箱中的值加载到计算器中。
• INP (Input)：接收来自用户的输入。
• OUT (Output)：输出计算器中当前的值。
• HLT (Halt)：停止程序。
• BRA (Branch Always)：无条件跳转（跳到另一个指令）。
• BRZ / BRP (Branch if Zero / Positive)：若为零 / 若为正数则跳转（仅当计算器数值为 0 或正数时才跳转）。
简单的 LMC 程序示例
让我们看看一个将两个数字相加的程序：
1. INP (获取第一个数字)
2. STA FIRST (将其存储在名为 'FIRST' 的邮箱中)
3. INP (获取第二个数字)
4. ADD FIRST (将第一个数字加到第二个数字上)
5. OUT (显示结果)
6. HLT (停止)
你知道吗？尽管现今我们大多使用高级语言编写程序，但汇编语言仍被用于编写高性能显示卡或微型医疗设备等领域，因为它能让程序员完全掌控硬件！
3. 常见陷阱与技巧
如果一开始觉得棘手，请别担心！许多学生都会在以下几点感到困惑：
• = 与 ==：在许多语言中，单个 = 是将值放入盒子（赋值），而双等号 == 则是检查两个东西是否相同（比较）。
• 无限循环：务必确保你的 WHILE 循环有终止条件，否则程序将永远卡住！
• 函数返回值：请记得 函数 (Function) 必须总是使用 return 这个字将答案传回。如果你忘了，结果就会消失！
• LMC 内存：在 LMC 中，请记住 STA 和 LDA 指令会变更邮箱或计算器的值，但它们不会删除之前的内容——它们只是将其覆盖！
复习重点
• 过程式 (Procedural) 代码是一系列步骤的顺序。
• 选择 (Selection) 是决策 (IF)，迭代 (Iteration) 是重复 (WHILE/FOR)。
• 变量 (Variables) 会改变；常量 (Constants) 不会。
• 函数 (Functions) 返回值；过程 (Procedures) 不返回值。
• LMC 使用助记符如 ADD、SUB、STA、LDA 来代表低级指令。
• 分支 (Branching) 在 LMC 中（BRA、BRZ、BRP）是我们在汇编语言中实现 IF 陈述式和循环的方式。