歡迎來到數據結構的世界！
你有沒有試過在一大堆雜亂無章的 LEGO 積木中尋找特定的一塊？這很難吧？但如果你把積木按顏色或大小分類放到不同的盒子裡，你就能在幾秒鐘內找到需要的東西。
在電腦科學中，數據結構 (Data Structures) 就是那些「盒子」。它們是組織和儲存數據的特定方式，能讓電腦更有效率地尋找和使用資訊。在本章中，我們將探討 AQA 課程要求你掌握的兩種主要數據組織方式：陣列 (Arrays) 和 記錄 (Records)。
1. 什麼是數據結構？
數據結構是一種專門用於組織、處理、儲存和檢索數據的格式。如果沒有它們，程式就會變成一堆混亂且零散的變量。
比喻： 想像一所學校。如果每個學生的資料都只是隨意寫在紙條上並丟進一個箱子裡，校長永遠都找不到任何資料！相反，他們會使用「學生檔案」（一種數據結構）來將一切整理得井井有條。
快速複習：為什麼要使用它們？
- 它們能讓程式碼更易於閱讀。
- 它們讓我們能處理大量數據（例如 1,000 名用戶的名單），而無需建立 1,000 個不同的變量。
- 它們能加快電腦搜尋資訊的速度。
2. 陣列 (Arrays)——整齊的排列
陣列 (Array) 是一組相同數據類型的資料集合，它們儲存在同一個名稱之下。你可以把它想像成學校走廊裡的一排儲物櫃。
一維 (1D) 陣列
1D 陣列就像一個簡單的清單。要找到特定的項目，你需要使用它的索引 (index)（即它的位置編號）。
重要規則： 在編程中，我們幾乎總是從 0 開始計數，而不是 1！這被稱為零基索引 (zero-based indexing)。
例子： 一份高分清單： \( scores = [95, 87, 92, 78] \)。
\( scores[0] \) 是 95。
\( scores[1] \) 是 87。
二維 (2D) 陣列
2D 陣列就像一個網格或表格，它有行 (rows) 和列 (columns)。要在這裡找到一個項目，你需要兩個索引編號：一個代表行，一個代表列。
比喻： 想想電影院的座位表或棋盤。要找到你的座位，你需要知道行號和座位號。
例子： 用於井字過三關 (Tic-Tac-Toe) 的 2D 陣列：
\( board[0][0] \) 會是左上角的格子。
\( board[2][2] \) 會是右下角的格子。
記憶法：「RC」可樂
查看 2D 陣列時，請永遠記住先看 Rows（行），再看 Columns（列）！\( Array[Row][Column] \)。
重點總結： 當你有一個類型相同的項目清單時（例如，一串整數或一串字串），請使用陣列。
3. 記錄 (Records)——數碼文件夾
有時，我們想儲存關於同一事物的不同類型資訊。例如，如果你正在編寫一個關於汽車的程式，你可能需要同時儲存「品牌」(String)、價格 (Real) 和車門數量 (Integer)。這時就需要記錄 (Record)。
記錄允許你將不同的數據類型歸納在同一個名目下。記錄中的每一項資訊都被稱為欄位 (field)。
記錄定義範例
根據 AQA 課程大綱，汽車的記錄在偽代碼中可能看起來像這樣：
RECORD Carmake : String
model : String
reg : String
price : Real
noOfDoors : Integer
ENDRECORD
你知道嗎？ 在 Python 等語言中，我們通常使用「字典清單 (Lists of Dictionaries)」或「類別 (Classes)」來完成記錄的工作，但在考試中，你應該將其理解為記錄 (Record) 的概念。
別擔心，這看起來可能有點複雜！
只要記住：
1. 陣列 = 相同東西的清單（像一盒雞蛋）。
2. 記錄 = 關於同一個東西，但不同類別的資訊集合（像一本顯示你的姓名、年齡和照片的護照）。
重點總結： 當你需要儲存不同類型的相關數據（例如學生的姓名、測試分數，以及他們是否及格）時，請使用記錄。
4. 常見錯誤
- 從 1 開始計數： 記住，陣列的第一個項目永遠是在索引 \( 0 \)。如果陣列有 5 個項目，最後一個索引就是 \( 4 \)。
- 在陣列中混合類型： 在大多數程式語言中，你不能將字串和整數放在同一個陣列中。這時請改用記錄！
- 混淆行與列： 在 2D 陣列中，總是先橫向找行 (row)，再縱向找列 (column)。
總結檢查清單
快速複習：你可以...
- 解釋什麼是數據結構嗎？
- 識別 1D 陣列和 2D 陣列之間的區別嗎？
- 解釋為什麼我們使用索引編號嗎？
- 描述什麼是記錄，並說出它的組成部分（欄位）嗎？
- 說明什麼時候使用記錄比使用陣列更好嗎？