歡迎來到軟件工程！
在本章中，我們將探討建立電腦程式的「宏觀願景」。你已經學會了如何編寫 Python 程式碼和創建算法，但專業的程式設計師是如何構建像 Instagram 或 TikTok 這樣龐大的應用程式呢？他們並不會直接開始敲鍵盤！他們使用的是軟件工程 (Software Engineering)。
你可以把軟件工程想像成建造摩天大樓的藍圖。你總不會在沒有計劃的情況下就開始疊磚塊，對吧？軟件工程提供了必要的架構，以確保程式穩定、實用且易於修復。
2.6.1 程式開發的 5 個階段
軟件開發通常遵循一個特定的流程。即使你只是製作一個簡單的計算機，遵循這些階段也能讓你省去很多麻煩！
階段 1：收集需求 (Gather Requirements)
在寫下任何一行程式碼之前，你需要知道程式應該做什麼。這個階段涉及與用戶溝通，以了解他們的需求。
例子：如果你要建立一個「功課規劃」應用程式，你需要知道：它需要日曆嗎？它應該發送通知嗎？它需要將數據保存到文件中嗎？
關鍵目標：定義輸入 (Inputs) 和輸出 (Outputs)（正如我們在 2.1 節中學到的）。
階段 2：設計解決方案 (Design Solutions)
現在你已經知道要構建什麼了，接下來就是計劃如何構建它。這是你創建流程圖或偽代碼等「藍圖」的地方。
類比：這就像廚師在烹飪前寫下食譜。在紙上修改錯誤比修復一個烤焦的蛋糕要容易得多！
階段 3：編寫程式碼 (Write Code)
這是大多數學生最喜歡的部分！你將設計轉化為實際的 Python 程式碼。由於你已經有了設計，這個階段應該會順利得多，因為你不必再去「猜測」接下來該輸入什麼。
階段 4：測試與優化 (Test and Refine Code)
沒有程式第一次就能完美運行。在此階段，你運行程式以查找「臭蟲」(Bugs/錯誤)。你將使用測試案例（正常、錯誤和邊界條件）和追蹤表 (Trace Tables) 來確保一切運作正常。如果發現問題，你便需要「優化」（修復和改進）程式碼。
階段 5：部署程式碼 (Deploy Code)
這是「盛大開幕」的時刻！部署意味著將軟件安裝到用戶的電腦上，或讓應用程式上架供大眾下載和使用。
記憶法 (Mnemonic)：
Great Dogs Will Treat Dads
(Gather 收集, Design 設計, Write 編寫, Test 測試, Deploy 部署)
快速回顧箱：
1. 收集：問題是什麼？
2. 設計：規劃邏輯（流程圖）。
3. 編寫：用 Python 編碼。
4. 測試：查找並修復錯誤。
5. 部署：交給用戶使用。
2.6.2 線性開發與迭代開發
你可能會認為我們總是按直線從階段 1 到階段 5。這稱為線性 (Linear) 順序。然而，在現實世界中，情況很少那麼簡單！
什麼是迭代開發 (Iterative Development)？
迭代開發意味著以「週期」或「循環」的方式經歷這些階段。如果一開始覺得困難也不用擔心——只需將其想像為「反覆改進」軟件的過程。
有時，當你在測試程式碼（階段 4）時，你會意識到你的設計（階段 2）可能有誤。這時你需要回到設計階段，進行修正，然後再次編寫程式碼。這種「回頭」的過程就是迭代流程的一部分。
為什麼要使用迭代開發？
1. 需求變更：有時用戶會改變對他們想要什麼的主意。
2. 發現問題：你可能會在進行到一半時發現技術問題，迫使你重新設計程式的一部分。
3. 持續改進：你可以先發佈應用程式的「基礎版本」，然後在後續週期中不斷添加功能。
你知道嗎？
你最喜歡的大多數應用程式（例如 WhatsApp）都是迭代開發的。它們從基本的訊息功能開始，然後通過開發階段「循環」回來，稍後再添加視訊通話、貼圖和狀態更新等功能！
關鍵點：開發並不總是一條從頭到尾的直線。它通常是一系列圓圈，我們在其中進行測試、學習，然後回到原點改進我們的工作。
應避免的常見錯誤
• 跳過設計階段：許多學生會直接開始編碼。這通常會導致「意大利麵式代碼」(Spaghetti code)，即混亂且難以修復。永遠記得先計劃！
• 在最後才進行測試：不要等到整個程式完成後才進行測試。在開發過程中分小部分進行測試（增量測試）。
快速回顧：核心概念
軟件工程是一種構建程式的結構化方法。它包括收集需求、設計、編寫程式碼、測試和部署。雖然它們看起來像是直線步驟，但我們通常會以迭代週期來工作，使軟件變得越來越好！