歡迎來到圖像化（積木式）編程的世界！

你有沒有在玩電子遊戲、使用手機應用程式，或者看動畫電影時，好奇它們究竟是如何製作出來的？背後的關鍵正是編程（Programming / Coding）——也就是向電腦發出明確指令，讓它按要求運作的藝術。

在這一章，我們會探索圖像化積木式編程（例如使用 Scratch 平台）。傳統編程需要輸入一行行文字代碼，只要打錯一個字就可能令整個程式無法運作；相反，圖像化編程讓你像拼圖一樣，把不同顏色的程式積木拼接在一起。透過這種方式，你可以輕鬆創作遊戲、解決運算難題，並在日後學習 Python 等純文字編程語言之前，打好堅實的概念基礎。

剛開始接觸時覺得有點難？完全不用擔心！只要掌握幾個核心的基本概念，你就能發揮無限想像力，創作出屬於你的作品。

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1. 圖像化編程環境

在開始下達指令之前，讓我們先認識積木式編程介面的基本元素：

• 角色（Sprites）： 專案中的人物或物件（例如小貓、太空船或彈跳球），它們能夠執行動作、移動並對周圍環境作出反應。

• 舞台（The Stage）： 專案的背景區域或螢幕，角色會在這裡活動，它也是展示程式視覺運作成果的地方。

• 事件（Events）： 特別的觸發積木，負責告訴電腦何時開始執行一組程式碼。例如：「當綠旗被點擊」或「當按下 [空白鍵]」。

• 偵測積木（Sensing Blocks）： 讓程式偵測使用者輸入或角色之間互動的積木，例如「碰到 [角色1]？」或「按下 [空白鍵]？」。

重點提示： 事件負責啟動程式，偵測負責感知角色周圍發生的事情，而角色則會在舞台上執行各項指令。

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2. 三大核心編程結構（Core Programming Constructs）

世界上每一個電腦程式——從小小的 Scratch 迷宮遊戲，到控制太空火箭發射的複雜軟件——都是由三種基本控制結構建立而成的：順序（Sequence）、選擇（Selection）和迭代／循環（Iteration）。

A. 順序（Sequence）

順序是指電腦嚴格按照由上至下的次序，一步一步執行指令。

• 生活例子： 想像一下焗蛋糕或依照食譜烹飪。你必須先將材料混合好，然後才放進焗爐。如果把步驟次序弄亂，蛋糕便無法成功做出來！

• 在圖像化編程中，順序是透過垂直拼接積木來實現的。電腦會先讀取並執行最頂端的積木，然後依次向下逐一執行。

B. 選擇（Selection）

選擇是指程式根據一個條件（一個結果只有「真 True」或「假 False」的問題）作出判斷，並決定接下來走哪一條路徑。

• 「如果 (IF)」積木： 只有在條件為真時，才會執行裡面的動作。
例子： 如果 \( \text{score} = 10 \)，便播放歡呼聲效。

• 「如果……否則 (IF-THEN-ELSE)」積木： 提供兩條不同的路徑。如果條件為真，執行一組動作；否則（條件為假），便執行另一組完全不同的動作。
例子： 如果 \( \text{lives} > 0 \)，繼續遊戲，否則顯示「Game Over」。

• 生活例子： 如果下雨，就帶雨傘，否則戴太陽眼鏡。

C. 迭代／循環（Iteration / Looping）

迭代是指重複執行一組指令多次，而無需重複拼接相同的積木。

你必須認識以下兩種主要的迭代方式：

1. 計數控制迭代（Count-Controlled Iteration）： 將程式碼重複執行固定、預設的次數（例如：「重複 10 次」）。
比喻： 在體育課上做剛好 \(10\) 次開合跳。

2. 條件控制迭代（Condition-Controlled Iteration）： 重複執行程式碼，直到某個特定事件發生或條件成立為止（例如：「重複執行直到 <碰到邊緣>」）。
比喻： 圍繞操場一直跑步，直到聽到老師吹哨子才停下來。

重點提示： 順序決定步驟次序；選擇負責作出判斷（IF / ELSE）；迭代負責重複執行指令（循環）。

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3. 數據、變數與清單

變數與賦值（Variables and Assignment）

變數是電腦記憶體中一個已命名的儲存空間，用來存放程式運行過程中可能會改變的數據。

• 比喻： 想像一個貼了標籤的儲物盒。如果你給盒子貼上 score（分數）的標籤，你可以在裡面放入一個數字，打開看看目前的數值，或者在得分時換上一個新數字。

• 賦值（Assignment）： 這是指把一個數值存入變數的動作（例如：「將 [score] 設為 \(0\)」或「將 [score] 改變 \(1\)」）。

數據類型（Data Types）

雖然圖像化積木語言處理數據十分簡單，但你仍然需要了解主要的數據類型：

• 整數（Integer）： 正整數或負整數（例如：\(5\)、\(-3\)、\(100\)）。常用於記錄分數、生命值或圈數計數器。

• 字串（String）： 文字、字母或字符的組合（例如："Game Over"、"Player 1"）。

• 布林值（Boolean）： 一種只有兩個可能數值的數據類型——真（True）或假（False）。

清單／陣列（Lists / Arrays）

清單是一組按順序排列的數據項集合，全部儲存在同一個變數名稱之下。

• 與其分開建立 item1、item2 和 item3 等多個變數，不如建立一個名為 inventory（道具欄）的清單，把所有物品集中儲存（例如："Key"、"Shield"、"Potion"）。

重點提示： 變數儲存單一項可變的數據，而清單則以同一個名稱儲存一整組數據。

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4. 運算符與邏輯

運算符讓你的程式能夠進行數學計算、比較數值，以及作出智能決策。

算術運算符（Arithmetic Operators）

電腦使用算術積木來進行數學運算：

• 加法： \( + \)

• 減法： \( - \)

• 乘法： \( * \)

• 除法： \( / \)

• 求餘數／取模（Modulo / mod）： 計算除法運算後的餘數。例如，\( 7 \text{ mod } 2 = 1 \)，因為 \(7\) 除以 \(2\) 等於 \(3\) 餘 \(1\)。這個運算在檢查一個數字是奇數（單數）還是偶數（雙數）時非常實用！

比較運算符（Comparison Operators）

用來比較兩個數值，運算結果只會是「真（True）」或「假（False）」：

• 等於： \( = \)

• 大於： \( > \)

• 小於： \( < \)

• 大於或等於／小於或等於： \( \ge \) 和 \( \le \)

邏輯（布林）運算符（Logical / Boolean Operators）

這些積木讓你可以組合或反轉條件：

• 且（AND）： 兩個條件都必須同時成立（真），結果才為真（例如：\( \text{keys} = 3 \text{ AND } \text{at door} = \text{True} \)）。

• 或（OR）： 只要其中一個條件成立（真），結果就為真（例如：\( \text{health} = 0 \text{ OR } \text{timer} = 0 \)）。

• 非／不成立（NOT）： 反轉條件的真假結果（例如：\( \text{NOT } (\text{touching edge}) \)）。

重點提示： 算術運算符計算數值，比較運算符測試數值關係，而邏輯運算符用來組合多個條件。

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5. 模組化編程與程序（Procedures）

隨著專案規模擴大，如果把所有積木拼成一條長長的積木柱，程式碼會變得混亂且難以閱讀。為了保持代碼整潔且井井有條，程序員會使用模組化編程（Modular Programming）。

分解（Decomposition）

分解是一項重要的運算思維技能，指把一個龐大而複雜的問題，拆解成多個較小、更容易處理的子問題。

程序／自訂積木（Procedures / "My Blocks"）

在 Scratch 等圖像化編程語言中，我們可以利用「自訂積木」（My Blocks）來建立程序。

• 程序是一段可重複使用的獨立代碼模組，專門負責執行某個特定任務。

• 你只需「定義」一次該積木（例如：「定義 跳躍」，裡面放入各個移動積木），之後每當需要角色跳躍時，直接呼叫「跳躍」積木即可。

• 為什麼要使用程序？ 它能減少重複的代碼、讓你的程式更容易閱讀，而且一旦發現錯誤，只需在同一個地方修改即可（除錯更方便）！

重點提示： 分解負責將大任務拆細，而程序（自訂積木）則將這些任務轉化為整潔、可重複使用的代碼模組。

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6. 常見陷阱與概念誤區（Pitfalls to Avoid）

即使是編程高手也難免會犯錯！以下是初學者常見的陷阱，記得多加留意：

• 單次「如果」與「重複無限次如果」的陷阱： 單獨的「如果」積木只會在電腦執行到該位置的一瞬間檢查條件一次，它並不會停下來等待條件發生。如果你希望遊戲在整個過程中持續偵測角色是否碰到障礙物，必須把「如果」積木放進一個持續循環（例如「重複無限次」）之內！

• 在「否則」後面添加條件： 「如果……否則」積木中的「否則（ELSE）」部分，是一個用來接住「所有條件不成立（False）的情況」的兜底分流。你不需要、也不能直接在「否則」後面附加額外條件。

• 混淆「且 (AND)」與「或 (OR)」： 如果你想檢查分數是否介乎 \(10\) 至 \(20\) 之間，必須寫成：
\( \text{score} > 10 \text{ AND } \text{score} < 20 \)。
如果錯誤使用了 OR，世界上任何一個數字都會令該條件成立！

• 變數作用域（Variable Scope）混淆： 在 Scratch 中，建立變數時要特別留意是選擇了「適用於所有角色」（全域變數 Global）還是「僅適用於當前角色」（區域變數 Local）。一個角色是無法直接修改另一個角色的區域變數的。

• 循環差一錯誤（Off-by-One Errors）： 設定計數器循環時要特別小心。計數器從 \(0\) 開始還是從 \(1\) 開始，會直接影響循環需要執行多少次才能達到目標數值！

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快速複習總結

• 順序（Sequence）： 積木由上至下、一步接一步執行。

• 選擇（Selection）： 使用「如果」和「如果……否則」作出條件判斷。

• 迭代（Iteration）： 使用計數控制（固定次數）或條件控制（重複直到）循環來重複執行代碼。

• 變數（Variables）： 已命名的記憶體盒子，用來儲存數據（整數、字串、布林值）。

• 清單（Lists）： 已命名的集合，用來儲存多個數據項。

• 模組化代碼（Modular Code）： 使用自訂積木（程序）讓代碼可以重複使用，並使除錯更加容易。