Programming concepts

歡迎來到程式設計的世界！

在本章中，我們將一起探索電腦程式的「基本建構模塊」。無論你是想編寫一個簡單的計算機，還是開發下一個熱門的電子遊戲，你都會用到這些核心概念。你可以把它當作是學習一種新語言的語法——一旦掌握了這些規則，你就可以開始編寫屬於你自己的數位故事了！如果起步時覺得有點難，請別擔心；每個人都是從零開始的，我們會一步步為你拆解。

1. 三大支柱：循序、選擇與重複

世界上所有的程式都是由這三個主要原則構成的。你可以把它們想像成你對機器人發出的「指令」：

循序 (Sequence)

這是最簡單的一個！它意味著電腦會按照順序（從上到下）執行你給予的指令。如果你改變了順序，程式可能會出錯。
例子：泡茶時，你必須先把水燒開，才能倒出來！

選擇 (Selection)

這讓程式能夠做出決策。電腦會檢查一個條件（是真還是假？），然後決定走哪條路。我們通常會使用 IF 語句來實現這一點。
類比：如果下雨，那麼就帶傘。否則，就把它留在家裡。

重複 (Iteration)

電腦非常擅長一遍又一遍地做同一件事，而且永遠不會感到厭倦。這就叫做迴圈 (loop)。
例子：攪拌雞蛋，直到變得蓬鬆為止。

快速複習：
• 循序 (Sequence)：步驟的順序。
• 選擇 (Selection)：進行選擇。
• 重複 (Iteration)：重複執行任務。

2. 儲存資料：變數與常數

要完成任何有意義的工作，程式需要能夠「記住」資訊。我們為此使用「容器」。

變數 (Variables)

變數是一個具名的記憶體位置，儲存的資料在程式執行過程中可以改變。
想像一下：遊戲中的「分數」。它從 0 開始，隨着你遊玩而不斷增加。

常數 (Constants)

常數是一個具名的記憶體位置，儲存的資料在程式開始後無法改變。
想像一下：\( \pi \) 的值 (3.14) 或者一場比賽中玩家的最大人數。

為什麼要使用名稱而不是直接用數字？

我們使用有意義的識別名稱（例如用 player_health 而不是只用 h），是因為：
1. 這讓程式碼對人類來說更容易閱讀和理解。
2. 在未來修改程式碼時，可以更輕鬆且減少錯誤。

你知道嗎？ 為「稅率」之類的東西使用常數，比到處輸入 0.2 這個數字要安全得多。如果稅率變動了，你只需要在程式碼最上方更改一個地方就可以了！

3. 把資料裝進盒子：賦值 (Assignment)

賦值是將一個數值賦予給變數或常數的過程。在大多數程式語言和虛擬碼 (pseudo-code) 中，我們使用 \( = \) 或 \( \leftarrow \) 符號。
例子：\( Score \leftarrow 10 \) 意味著我們把數字 10 放入名為 Score 的盒子裡。

4. 進入迴圈：重複的類型

AQA 要求你掌握兩種主要的重複程式碼的方法：

確定性重複 (Definite Iteration / 計數控制)

當我們在執行迴圈前，已經明確知道它需要重複多少次時，就會使用這種方式。我們通常會使用 FOR 迴圈。
例子：在操場上跑 10 圈。（你知道跑完 10 圈就會停下來）。

不確定性重複 (Indefinite Iteration / 條件控制)

當我們不知道迴圈會重複多少次時，就會使用這種方式。它會一直執行，直到滿足某個條件為止。
• 條件在開頭： WHILE 迴圈。它會先檢查規則。如果規則不符合，迴圈可能一次都不會執行！
• 條件在結尾： REPEAT...UNTIL 或 DO...WHILE 迴圈。這些迴圈總是會至少執行一次，因為它們先執行任務，然後才檢查規則。

記憶小撇步：
FOR 是 固定 (fixed) 的（你知道次數）。
WHILE 是 等待 (waiting) 的（等待條件改變）。

5. 巢狀結構：結構中的結構

有時你需要將一個結構放入另一個結構中，這稱為巢狀 (nesting)。

巢狀選擇

在 IF 語句中再嵌入一個 IF 語句。
例子：如果是週末……那麼（如果天氣晴朗……就到戶外去）。

巢狀重複

在一個迴圈中再嵌入另一個迴圈。
類比：想像時鐘。時針走動一次，但在那一小時內，分針必須重複走動 60 次！

6. 副程式 (Subroutines: Procedures and Functions)

副程式是你主程式內的一個具名的「迷你程式」。與其將相同的 20 行程式碼寫上五次，不如將其寫一次，命名後，在需要時隨時「呼叫」它。

• 程序 (Procedures)：執行一個任務（例如 print_header）。
• 函數 (Functions)：執行一個運算並將結果傳回 (return) 給你（例如 calculate_tax）。

常見錯誤提示

• 變數與常數：不要試圖在程式碼中修改常數的值！電腦會報錯。
• 無窮迴圈：如果你使用不確定性迴圈 (WHILE) 但忘了在迴圈內修改變數，程式將會永遠執行下去並當機。一定要確保「條件」最終能變為假 (false)！
• 命名不當：避免使用像 variable1 或 thingy 這種名稱。請改用 user_age 或 total_price。

考試重點總結

1. 能夠在任何程式碼片段中辨識出循序、選擇和重複。
2. 理解變數會改變，而常數保持不變。
3. 記住：當你知道重複次數時使用 FOR 迴圈，不知道次數時使用 WHILE 迴圈。
4. 務必為變數使用有意義的名稱，以保持程式碼「整潔」。