歡迎來到程式設計結構的世界！
你好！歡迎踏入 H2 Computing 學習旅程中最令人興奮的部分之一。你可以把程式設計結構（Programming Constructs）想像成數位世界的「樂高積木」。就像你使用不同的積木來搭建城堡一樣，你將會運用這些結構來構建軟體、應用程式和遊戲。不用擔心，剛開始接觸可能會覺得像在學習一種新語言——但在這些筆記結束後，你將能流暢地使用「電腦語言」對話！
1. 基本資料型別 (LO 1.2.1)
在我們告訴電腦該做什麼之前，我們需要先了解它能處理的資訊類型。在 Python（你們課程中使用的語言）中，我們主要關注四種型別：
1. 整數 (int)： 即整數。可以是正數、負數或零。
例如：10, -5, 0
2. 浮點數 (float)： 即帶有小數點的數字。
例如：3.14, -0.01, 2.0
3. 字串 (str)： 這只是文字的專業說法。字串必須用引號包起來。
例如："Hello World", 'Computing is fun!', "123"（注意："123" 是文字，不是數字！）
4. 布林值 (bool)： 這代表邏輯。它們只有兩個值：True（真） 或 False（假）。
例如：太陽熱嗎？True。5 大於 10 嗎？False。
你知道嗎？ 電腦其實只「看懂」1 和 0。這些資料型別實際上是抽象化（abstractions）的概念，幫助我們人類在與機器溝通時，不用為了底層的二進制而發瘋！
常見錯誤： 當你使用 input() 函式時，Python 永遠會把你輸入的內容視為字串。如果你想把它當成數字使用，必須進行型別轉換，就像這樣：\( \text{age} = \text{int(input("Enter age: "))} \)。
快速回顧：
• int：整數。
• float：小數。
• str：引號內的文字。
• bool：True/False 邏輯值。
2. 使用程式庫函式 (LO 1.2.2)
你不需要重新發明輪子！Python 提供了「程式庫（Libraries）」——即處理常見任務的預編寫程式碼。你只需要知道如何呼叫它們即可。
輸入與輸出
print()：將資訊顯示在螢幕上。
input()：從使用者那裡取得資訊。
數學運算
若要使用進階數學功能，通常會用到 math 模組。以下是你需要掌握的幾個函式：
• math.sqrt(x)：計算平方根。
• math.ceil(x)：將數字無條件進位至最接近的整數。
• math.floor(x)：將數字無條件捨去至最接近的整數。
字串操作
字串就像一條字元組成的「鏈條」。你可以輕鬆地操作它們：
• 串接 (Concatenation, +)： 將兩個字串連在一起。"Ice" + "Cream" 會變成 "IceCream"。
• 切片 (Slicing)： 截取字串的一部分。\( \text{str[0:3]} \) 可以取得前三個字元。
• len()： 計算字串中有多少個字元。
記憶小撇步： 把程式設計中的程式庫 (library) 想像成真實世界的圖書館。你不必自己寫書；你只需要走進去，「借用」你需要的知識（函式）即可！
重點總結： 程式庫函式可以節省時間，並使你的程式碼更可靠，因為這些功能都已經過專家的測試。
3. 抽象化：函式與程序 (LO 1.2.3)
隨著程式變大，程式碼會變得混亂。抽象化 (Abstraction) 的過程就是隱藏複雜細節，並將程式碼歸類為「區塊」，稱為函式 (Functions) 和 程序 (Procedures)。
比喻： 當你按下微波爐的「啟動」鍵時，你不需要知道電力是如何產生輻射來加熱食物。你只需要使用「啟動」這個函式。複雜性對你來說是被隱藏起來的。
兩者的區別
1. 函式 (Function)： 一段執行特定任務並將結果回傳 (return) 給你的程式碼區塊。
例如：一個計算稅務並回傳最終價格的函式。
2. 程序 (Procedure)： 一段執行特定任務但不會回傳特定值的程式碼區塊。在 Python 中，我們使用 def 關鍵字來定義兩者。
例如：一個單純在螢幕上顯示「歡迎」訊息的程序。
為什麼要使用它們？
• 可重用性 (Reusability)： 寫一次，就能使用多次。
• 清晰度 (Clarity)： 讓你的程式碼更容易閱讀。
• 模組化 (Modularization)： 將大問題拆解成小巧、易於管理的「模組」。
重點總結： 函式就像機器：你給它「輸入」（參數），它進行運作，最後「輸出」（回傳）一個結果。
4. 區域變數與全域變數 (LO 1.2.4)
並非所有變數在任何地方都能使用。這個概念稱為作用域 (Scope)。
區域變數 (Local Variables)： 它們生活在函式內部。當函式開始時被建立，函式結束時便消失。
比喻：你在臥室裡的私人日記。只有在那個房間裡（函式內）的人才能讀到。
全域變數 (Global Variables)： 它們存在於所有函式外部。程式的任何部分都能看到並使用它們。
比喻：學校食堂裡的佈告欄。每個人都看得到。
重要提示： 專業程式設計師會盡量避免使用過多的全域變數。為什麼？因為如果程式的任何部分都能修改變數，當出現錯誤（Bug）時，就很難追蹤到底是哪裡出了問題！
快速回顧：
• 區域 (Local)：安全、暫時、函式私有。
• 全域 (Global)：永久、所有人皆可存取，但容易造成混亂的 Bug。
5. Python 列表與字典 (LO 1.2.5)
有時候，你需要儲存的是一組資料，而不僅僅是一個。這時候就是列表 (Lists) 和 字典 (Dictionaries) 派上用場的時候。
Python 列表 (Lists)
列表是有序的項目集合。想像成購物清單或排隊隊列。
• 查詢： \( \text{my\_list[0]} \) 可取得第一個項目（記得，我們從 0 開始數！）。
• 新增： 使用 .append() 將項目新增到末尾。
• 更新： \( \text{my\_list[1] = "New Value"} \)。
• 刪除： 使用 del my\_list[index] 或 .remove(value)。
Python 字典 (Dictionaries)
字典以鍵值對 (Key-Value pairs) 的形式儲存資料。就像真正的字典：你查詢一個「詞」（鍵，Key）來找到它的「定義」（值，Value）。
• 查詢： \( \text{my\_dict["name"]} \) 可取得該鍵對應的值。
• 新增/更新： \( \text{my\_dict["age"] = 18} \)。如果鍵不存在則新增，若已存在則更新。
• 刪除： 使用 del my\_dict["key"]。
總結表格：
• 列表 (List)：使用索引編號 (0, 1, 2...)。適合用於順序性項目。
• 字典 (Dictionary)：使用自定義鍵 (字串/數字)。適合用於結構化資料，如使用者檔案。
結語
如果不記得這些細節也別擔心。程式設計是一種技能，而不僅僅是一堆知識點。練習將這些結構輸入電腦的次數越多，你就會感覺越自然。你已經掌握了程式如何構建的核心基礎——做得好！
最後重點： 程式設計的核心在於為任務選擇合適的工具（資料型別、函式或資料結構）。繼續保持練習！