歡迎來到軟體開發概論！
你有沒有想過 Instagram 或 TikTok 這些大型應用程式是怎麼做出來的？這絕對不是一個人坐在電腦前，不停地敲程式碼直到大功告成那麼簡單。建立軟體就像建設摩天大樓或籌備大型音樂節一樣，是一段包含特定階段的旅程。在本章中，我們將探討軟體開發生命週期（Software Development Life Cycle, SDLC），這是程式設計師用來確保軟體能順利運作且符合預期目標的「路線圖」。
如果這些術語起初看起來很專業或過於「商業化」，別擔心；我們會用簡單的生活實例來為你拆解。讓我們開始吧！
1. 分析（Analysis）：定義「做什麼」
在寫下第一行程式碼之前，我們必須先了解要解決的問題。這就是分析階段。
在此階段，開發者會與目標使用者（intended users）密切合作，以確定系統的需求（requirements）。你可以把這看作是「調查」階段。
分析階段的關鍵活動：
- 定義問題：軟體需要解決的具體問題是什麼？
- 確立需求：軟體必須具備哪些功能？（例如：「該應用程式必須允許使用者重設密碼」）。
- 建立資料模型：決定需要儲存哪些資料，以及這些資料之間如何關聯。
- 原型製作（Prototyping）：建立功能的簡易初步版本，展示給使用者看並獲取反饋。這通常是敏捷開發（agile approach）的一部分，透過持續的互動來釐清需求。
類比：想像你是一位廚師。在下廚前，你需要先詢問顧客對什麼過敏、喜歡什麼、以及有多餓。如果你沒有先「分析」他們的需求，你可能會端出一份牛排給素食者！
快速回顧：分析
目標：了解問題及使用者需求。
關鍵詞：需求（Requirements）（系統「必須具備」的功能）。
常見錯誤：跳過這個階段！如果你不知道使用者想要什麼，最終成品一定會失敗。
2. 設計（Design）：規劃「怎麼做」
當你知道「要做什麼」之後，就必須規劃「如何做」。這就是設計階段。
設計階段的關鍵活動：
- 規劃資料結構：決定要使用陣列（arrays）、列表（lists）還是記錄（records）來儲存資訊。
- 設計演算法：在寫程式碼之前，先擬定邏輯（通常使用虛擬碼或流程圖）。
- 模組化結構：將大型程式拆解成較小、易於管理的區塊，稱為子程式（subroutines）。
- 使用者介面（UI）設計：規劃螢幕、按鈕和選單的外觀，確保人類使用起來方便直覺。
你知道嗎？設計是一個迭代過程（iterative process）。這意味著你可能會先設計某個東西，展示原型給使用者後發現行不通，然後再回去重新設計。這是一個不斷循環的過程！
快速回顧：設計
目標：為解決方案建立藍圖。
關鍵詞：模組化結構（Modular structure）（將程式拆解成較小的部分）。
重點：良好的設計能讓實際的程式編寫過程更輕鬆、更快速。
3. 實作（Implementation）：建造階段
這就是鍵盤敲擊聲不斷響起的階段！實作是將設計與演算法轉換為電腦可以處理的實際程式碼（code）與資料結構（data structures）的過程。
實作階段的關鍵概念：
- 編碼（Coding）：使用高階語言（如 Python、C# 或 VB.Net）撰寫指令。
- 關鍵路徑（Critical Path）：這是專案中其他一切都依賴的部分。例如，如果你正在建立一個線上商店，「支付系統」就在關鍵路徑上。如果支付功能無法運作，商店就無法完成！
- 敏捷/迭代方法：開發者通常不會一次建構整個系統，而是先建構一小部分、進行測試，再建構下一部分。
記憶小撇步：把「實作」想像成「施工」。藍圖（設計）已經完成，現在工人們正準備鋪磚砌牆。
快速回顧：實作
目標：編寫程式碼並建立資料結構。
關鍵詞：關鍵路徑（Critical Path）（解決方案中最關鍵的部分，必須完成才能確保其他部分正常運作）。
4. 測試（Testing）：檢查錯誤
沒有程式設計師是完美的。測試的目的是在真實使用者看到之前，先找出程式碼中的「臭蟲」（Bugs）或錯誤。
若要正確測試程式，你必須使用測試資料（test data）。考試中你需要知道以下三種主要類型：
- 正常（典型）資料：程式預期會處理的資料。（例如：如果程式要求輸入年齡，輸入「15」）。
- 邊界資料：處於允許範圍邊緣的資料。（例如：如果年齡限制為 18 到 100 歲，測試「18」和「100」即為邊界測試）。
- 錯誤資料：因為類型錯誤或超出範圍而應被拒絕的資料。（例如：在要求輸入年齡時輸入「香蕉」）。
鼓勵一下：如果你的程式碼有錯誤，別擔心！測試並不是代表你編程能力「差」，這是每一家軟體公司為了確保品質都會進行的專業步驟。
快速回顧：測試
目標：找出並修正錯誤。
測試資料類型：正常（預期內）、邊界（邊緣值）、和錯誤（無效值）。
重點：你必須使用這三種類型進行測試，才能確保你的程式是強健的！
5. 評估（Evaluation）：最終判決
程式寫好了也測試過了，但它真的好用嗎？評估階段是我們根據特定標準來評判最終系統的時候。
評估的三大支柱：
- 正確性（Correctness）：程式是否真的達到了分析階段中使用者要求的功能？它能給出正確的答案嗎？
- 效率（Efficiency）：程式執行速度快嗎？使用的記憶體合理嗎？還是既緩慢又笨重？
- 可維護性（Maintainability）：如果另一位程式設計師看你的程式碼，他們看得懂嗎？它是模組化的嗎？有加上註解嗎？如果之後容易更新或修復，代表它的可維護性很高。
類比：想像你買了一輛新車。評估就是檢查：它能開嗎？（正確性）。省油嗎？（效率）。修車師傅好修嗎？（可維護性）。
快速回顧：評估
目標：確定系統是否成功。
關鍵標準：正確性、效率、和可維護性。
總結清單
為了精通本單元，請確保你能按順序說明這五個步驟：
1. 分析：與使用者互動、確立需求及資料模型。
2. 設計：規劃演算法、UI 及模組化結構。
3. 實作：撰寫程式碼並專注於關鍵路徑。
4. 測試：使用正常、邊界及錯誤資料來找出錯誤。
5. 評估：檢查正確性、效率及可維護性。