Programming concepts

歡迎來到編碼的世界！

在本章中，我們將一起探索編程概念。你可以把這些概念想像成每個電腦程式的「積木」。無論是一個簡單的計算機，還是一個大型的電子遊戲，它們運作的基本原理都是一樣的。如果一開始覺得像學習一門新語言而感到困惑，請別擔心——當你讀完這一章後，你會發現編碼其實就是一種給予清晰指令的方法！

1. 編程的三大黃金法則

你編寫的每一個程式都是由三個核心思想構建而成的。這些是讓程式碼順暢運作的「組合原則」：

• 順序 (Sequence)：這是最簡單的一種。它意味著電腦會按照你的指令，從上到下依次執行。就像依照食譜做菜一樣！
• 選擇 (Selection)：這是電腦做出決策的方式。它使用「if」語句來決定執行哪一條路徑。（例如：如果正在下雨，就帶上一把雨傘。）
• 迭代 (Iteration)：這是「迴圈 (looping)」的專業術語。當電腦需要重複執行一組指令時，就會用到它。

快速重溫：三大支柱

順序 (Sequence) = 順序/次序
選擇 (Selection) = 決策
迭代 (Iteration) = 重複

2. 儲存數據：變數與常數

要讓程式執行任何有用的任務，它必須能夠「記住」資訊。我們透過識別碼 (Identifiers)（我們為數據片段所取的名稱）來達成這一點。

變數宣告 (Variable Declaration)

變數 (Variable) 就像是一個貼了標籤的收納盒。當程式運行時，你可以隨時更改盒內的內容。例如，在遊戲中，你的「分數 (score)」就是一個變數，因為每當你得到一分，分數就會改變。

常數宣告 (Constant Declaration)

常數 (Constant) 是一個一旦程式開始運行就無法更改的值。
為什麼要使用它們？ 這會讓你的程式碼更安全！如果你有一個像 \( \pi = 3.14 \) 這樣的值，你肯定不希望程式碼中的錯誤意外地把它改成 5.0。此外，這也能提高程式碼的可讀性。

賦值 (Assignment)

賦值 (Assignment) 是將值放入變數的過程。在 AQA 偽代碼中，我們使用箭頭來表示：Score ← 10。這意味著「將數字 10 放入名為 Score 的變數中」。

你知道嗎？ 使用有意義的識別碼名稱（例如用 player_lives 而不是簡單的 x）至關重要。這能幫助其他程式設計師（以及未來的你自己！）更輕鬆地理解程式碼的用途。

重點總結： 變數用於會改變的數據，常數用於不變的數據。務必為它們命名清晰且具描述性的名稱！

3. 選擇（做出決策）

電腦本身並不「聰明」，它們只是遵循我們透過選擇 (Selection) 所給予的邏輯。

最常見的形式是 IF 語句。我們還可以對它們進行「巢狀」處理。巢狀選擇 (Nested Selection) 是指在一個 IF 語句中嵌套另一個 IF 語句。這就像一個決策樹。

範例：
IF GameWon = True THEN
    IF Score > HighScore THEN
        ... 更新最高分 ...
    ENDIF
ENDIF

如果這看起來有點複雜，別擔心！ 只要把它想成「第一層」（我贏了嗎？）和「第二層」（我的分數是最高的嗎？）。只有當第一層成立時，你才會去檢查第二層。

4. 迭代（迴圈）

迭代就是重複執行程式碼。你需要掌握兩種類型：

確定性迭代 (Definite Iteration - 計數控制)

當我們確切知道需要重複多少次時，就會用到這種迭代。我們通常使用 FOR 迴圈。
範例：FOR i ← 1 TO 5（這將會執行剛好 5 次）。

不確定性迭代 (Indefinite Iteration - 條件控制)

當我們不知道需要重複多少次時，就會用到這種迭代。我們會持續執行，直到滿足 WHILE 或 UNTIL 的條件為止。

• WHILE 迴圈：在開始時檢查條件。如果條件不滿足，內部的程式碼可能永遠不會執行！
• REPEAT UNTIL 迴圈：在結束時檢查條件。這意味著內部的程式碼一定會至少執行一次。

記憶小撇步：
FOR = 我們知道次數。
WHILE/REPEAT = 我們在等待某事發生。

重點總結： 當你需要多次重複整個過程時（例如逐行繪製一個方格網格），請使用巢狀迭代 (Nested Iteration)（迴圈中的迴圈）。

5. 子程式（程序與函數）

子程式 (Subroutine) 是一個執行特定任務的命名程式碼區塊。與其重複編寫相同的 20 行程式碼，不如將其編寫成一個子程式，並在需要時透過名稱來「呼叫 (call)」它。

子程式的兩種類型：

1. 程序 (Procedures)：執行任務但不會回傳任何值。
2. 函數 (Functions)：執行任務並向主程式回傳 (RETURN) 一個值。

參數與區域變數

• 參數 (Parameters)：這是你傳入子程式的「輸入」，讓它擁有執行任務所需的數據。
• 區域變數 (Local Variables)：這些是在子程式內部宣告的變數。它們只在該子程式執行時存在。這是一種「好的編程習慣」，因為它能防止程式的不同部分意外地干擾彼此的數據！

類比： 想像一個「製作多士 (MakeToast)」的子程式。參數就是你放進去的麵包。函數會回傳烤好的多士給你。留在多士爐裡的任何麵包屑就像是區域變數——它們只留在多士爐內，不會影響你廚房的其他部分！

6. 結構化程式設計

這是一種專業的編碼方法。它意味著將一個巨大且困難的問題拆解成較小、易於管理的子程式（這稱為分解 (Decomposition)）。

結構化方法的優點：
• 編寫和測試小片段的程式碼更容易。
• 你可以在程式的不同部分重複使用子程式。
• 對人類來說，程式碼更容易閱讀和修復（除錯）。

快速重溫箱：
• 子程式 (Subroutine)：主程式中的迷你程式。
• 函數 (Function)：會回傳值 (Returns)。
• 程序 (Procedure)：僅執行工作。
• 區域變數 (Local Variable)：只留在子程式內。

你做得很好！ 編程的核心在於邏輯。如果你能向朋友一步步解釋如何泡一杯茶，那你其實已經理解了編程概念的基礎了！