欢迎来到程序设计结构的世界！
你好！欢迎踏入 H2 Computing 学习旅程中最令人兴奋的部分之一。你可以把程序设计结构（Programming Constructs）想象成数字世界的“乐高积木”。就像你使用不同的积木来搭建城堡一样，你将会运用这些结构来构建软件、应用程序和游戏。不用担心，刚开始接触可能会觉得像在学习一种新语言——但在这些笔记结束后，你将能流畅地使用“计算机语言”对话！
1. 基本数据类型 (LO 1.2.1)
在我们告诉计算机该做什么之前，我们需要先了解它能处理的信息类型。在 Python（你们课程中使用的语言）中，我们主要关注四种类型：
1. 整数 (int)： 即整数。可以是正数、负数或零。
例如：10, -5, 0
2. 浮点数 (float)： 即带有小数点的数字。
例如：3.14, -0.01, 2.0
3. 字符串 (str)： 这只是文本的专业说法。字符串必须用引号包起来。
例如："Hello World", 'Computing is fun!', "123"（注意："123" 是文本，不是数字！）
4. 布尔值 (bool)： 这代表逻辑。它们只有两个值：True（真） 或 False（假）。
例如：太阳热吗？True。5 大于 10 吗？False。
你知道吗？ 计算机其实只“看懂”1 和 0。这些数据类型实际上是抽象化（abstractions）的概念，帮助我们人类在与机器沟通时，不用为了底层的二进制而发疯！
常见错误： 当你使用 input() 函数时，Python 永远会把你输入的内容视为字符串。如果你想把它当成数字使用，必须进行类型转换，就像这样：\( \text{age} = \text{int(input("Enter age: "))} \)。
快速回顾：
• int：整数。
• float：小数。
• str：引号内的文本。
• bool：True/False 逻辑值。
2. 使用程序库函数 (LO 1.2.2)
你不需要重新发明轮子！Python 提供了“程序库（Libraries）”——即处理常见任务的预编写代码。你只需要知道如何调用它们即可。
输入与输出
print()：将信息显示在屏幕上。
input()：从用户那里获取信息。
数学运算
若要使用进阶数学功能，通常会用到 math 模块。以下是你需要掌握的几个函数：
• math.sqrt(x)：计算平方根。
• math.ceil(x)：将数字无条件进位至最接近的整数。
• math.floor(x)：将数字无条件舍去至最接近的整数。
字符串操作
字符串就像一条字符组成的“链条”。你可以轻松地操作它们：
• 串接 (Concatenation, +)： 将两个字符串连在一起。"Ice" + "Cream" 会变成 "IceCream"。
• 切片 (Slicing)： 截取字符串的一部分。\( \text{str[0:3]} \) 可以取得前三个字符。
• len()： 计算字符串中有多少个字符。
记忆小撇步： 把程序设计中的程序库 (library) 想象成真实世界的图书馆。你不必自己写书；你只需要走进去，“借用”你需要的知识（函数）即可！
重点总结： 程序库函数可以节省时间，并使你的代码更可靠，因为这些功能都已经过专家的测试。
3. 抽象化：函数与过程 (LO 1.2.3)
随着程序变大，代码会变得混乱。抽象化 (Abstraction) 的过程就是隐藏复杂细节，并将代码归类为“区块”，称为函数 (Functions) 和 过程 (Procedures)。
比喻： 当你按下微波炉的“启动”键时，你不需要知道电力是如何产生辐射来加热食物。你只需要使用“启动”这个函数。复杂性对你来说是被隐藏起来的。
两者的区别
1. 函数 (Function)： 一段执行特定任务并将结果回传 (return) 给你的代码区块。
例如：一个计算税务并回传最终价格的函数。
2. 过程 (Procedure)： 一段执行特定任务但不会回传特定值的代码区块。在 Python 中，我们使用 def 关键字来定义两者。
例如：一个单纯在屏幕上显示“欢迎”信息的过程。
为什么要使用它们？
• 可重用性 (Reusability)： 写一次，就能使用多次。
• 清晰度 (Clarity)： 让你的代码更容易阅读。
• 模块化 (Modularization)： 将大问题拆解成小巧、易于管理的“模块”。
重点总结： 函数就像机器：你给它“输入”（参数），它进行运作，最后“输出”（回传）一个结果。
4. 局部变量与全局变量 (LO 1.2.4)
并非所有变量在任何地方都能使用。这个概念称为作用域 (Scope)。
局部变量 (Local Variables)： 它们生活在函数内部。当函数开始时被建立，函数结束时便消失。
比喻：你在卧室里的私人日记。只有在那个房间里（函数内）的人才能读到。
全局变量 (Global Variables)： 它们存在于所有函数外部。程序的任何部分都能看到并使用它们。
比喻：学校食堂里的布告栏。每个人都看得到。
重要提示： 专业程序员会尽量避免使用过多的全局变量。为什么？因为如果程序的任何部分都能修改变量，当出现错误（Bug）时，就很难追踪到底是哪里出了问题！
快速回顾：
• 局部 (Local)：安全、暂时、函数私有。
• 全局 (Global)：永久、所有人皆可存取，但容易造成混乱的 Bug。
5. Python 列表与字典 (LO 1.2.5)
有时候，你需要存储的是一组数据，而不仅仅是一个。这个时候就是列表 (Lists) 和 字典 (Dictionaries) 派上用场的时候。
Python 列表 (Lists)
列表是有序的项目集合。想象成购物清单或排队队列。
• 查询： \( \text{my\_list[0]} \) 可取得第一个项目（记得，我们从 0 开始数！）。
• 新增： 使用 .append() 将项目新增到末尾。
• 更新： \( \text{my\_list[1] = "New Value"} \)。
• 删除： 使用 del my\_list[index] 或 .remove(value)。
Python 字典 (Dictionaries)
字典以键值对 (Key-Value pairs) 的形式存储数据。就像真正的字典：你查询一个“词”（键，Key）来找到它的“定义”（值，Value）。
• 查询： \( \text{my\_dict["name"]} \) 可取得该键对应的值。
• 新增/更新： \( \text{my\_dict["age"] = 18} \)。如果键不存在则新增，若已存在则更新。
• 删除： 使用 del my\_dict["key"]。
总结表格：
• 列表 (List)：使用索引编号 (0, 1, 2...)。适合用于顺序性项目。
• 字典 (Dictionary)：使用自定义键 (字符串/数字)。适合用于结构化数据，如用户档案。
结语
如果不记得这些细节也别担心。程序设计是一种技能，而不仅仅是一堆知识点。练习将这些结构输入计算机的次数越多，你就会感觉越自然。你已经掌握了程序如何构建的核心基础——做得好！
最后重点： 程序设计的核心在于为任务选择合适的工具（数据类型、函数或数据结构）。继续保持练习！