程式編寫：讓你的想法成真！

各位同學！歡迎來到刺激有趣的程式編寫世界。你曾否好奇過你最愛的手機遊戲、應用程式或網站是如何製作的？一切都從這裡開始！在本章中，我們將學習程式設計師用來編寫電腦指令的基本構成要素。你可以把它想像成學習一門新語言的語法——電腦的語言。

就算你從未接觸過程式編寫，也別擔心。我們會將所有內容分解成簡單易懂的步驟。到本章結束時，你將會明白如何像個程式設計師一樣思考，並透過編寫自己的簡單程式來解決問題。我們開始吧！


1. 構成要素：儲存資訊

在程式能夠做任何酷炫的事情之前，它需要一種方法來記住東西。就像你用大腦記住朋友的生日或購物清單一樣，程式使用特殊的容器來儲存資訊。

變數：貼標籤的盒子

變數就像一個貼有標籤的盒子，你可以在裡面儲存一項資訊。你可以隨時更改盒子裡的東西。標籤（變數的名稱）能幫助你稍後找到正確的盒子。

範例：我們可以建立一個名為 score 的變數，並將數字 100 存入其中。
score = 100
稍後，玩家可能會失去分數，所以我們可以更改數值：
score = 90

常數：不可更改的盒子

常數就像一個變數，但一旦你將東西存入其中，就無法更改了。它就像一個被密封起來的盒子！這對於程式中不應更改的數值非常有用。

範例：圓周率（Pi）的值總是相同的。我們可以將它儲存在一個常數中。
PI = 3.14159
使用像 PI 這樣的常數，能讓你的程式碼更易讀，並防止你意外更改重要數值。

列表（一維陣列）：有序的集合

如果你需要儲存一整串項目，例如班上所有學生的分數，該怎麼辦？每個項目都用一個變數會很麻煩！取而代之的是，我們使用一個列表（也稱為一維陣列）。

你可以把列表想像成一個雞蛋盒或藥物整理盒——一個單一的容器，裡面有許多有編號的隔間。每個隔間可以存放一個項目，你可以使用其位置編號（稱為索引）來存取它。

範例：一個高分列表。
highScores = [550, 521, 498, 450]
要取得第一個分數，我們使用它的索引。（注意：在許多程式語言中，第一個索引是 0！）
OUTPUT highScores[0] （這會顯示 550）

重點總結

變數儲存可以更改的資訊。
常數儲存永不更改的資訊。
列表（陣列）以有序序列儲存相關項目的集合。


2. 讓事情發生：陳述式和運算子

既然我們知道如何儲存資訊，接下來讓我們學習如何處理它。我們透過使用陳述式和運算子來完成這件事。

賦值陳述式：給變數賦予數值

這個我們已經見過了！賦值陳述式使用等號（=）將數值存入變數。

age = 17
最重要的一點是，這裡的 = 意思是「將右邊的數值賦予給左邊的變數」。這並不代表它們在數學上相等。

常見錯誤警示！不要混淆賦值運算子（=）與判斷「是否等於？」的關係運算子（通常是 ==）。它們的功能非常不同！

輸入和輸出陳述式

程式需要與使用者溝通。

  • 輸入：一個輸入陳述式從使用者獲取資料並儲存到變數中。這就像程式正在提問。

    範例：INPUT userName（程式會等待使用者輸入其姓名）。

  • 輸出：一個輸出陳述式在螢幕上顯示資訊。這就像程式正在說話。

    範例：OUTPUT "Hello, " + userName（如果使用者輸入了「Mary」，這將顯示「Hello, Mary」）。
運算子：執行工作的工具

運算子是執行計算或比較的特殊符號。

1. 算術運算子：這些是用於數學運算的！

  • + (加法)

  • - (減法)

  • * (乘法)

  • / (除法)

  • MOD (模數運算)：這個很特別！它會給你除法的餘數。例如，10 MOD 3 是 1（因為 10 除以 3 等於 3 餘 1）。想像一下 12 小時制時鐘：14 點就是 2 點（14 MOD 12 = 2）。

2. 關係運算子：這些比較兩個數值並給出真/假答案。

  • == (是否等於？)

  • != (是否不等於？)

  • > (是否大於？)

  • < (是否小於？)

  • >= (是否大於或等於？)

  • <= (是否小於或等於？)

範例：如果變數 age 的值是 18，則 age > 17 會是真；如果是 16，則為假。

3. 布林（邏輯）運算子：這些組合真/假數值。

  • AND：只有當兩邊都為真時才為真。（你必須有票並且準時才能入場。）

  • OR：只要至少一邊為真就為真。（付款時，你可以使用信用卡或者現金。）

  • NOT：翻轉數值。NOT True 會變成 False。（門沒有上鎖。）

表達式

表達式是數值、變數和運算子的任何組合，電腦可以評估以產生單一數值。
範例：5 + 10（評估結果為 15）或 price * 1.1 或 score > 50 AND level == 3。

重點總結

我們使用賦值陳述式（=）來儲存數值。我們使用輸入/輸出來與使用者溝通。我們使用運算子（算術、關係、布林）在表達式中處理和比較資料。


3. 程式編寫的三大超能力：控制結構

一個程式不只是一系列指令。為了解決實際問題，我們需要控制指令執行的順序。有三種主要方式來控制這個流程。

記憶輔助：用 S.S.I. 記住這三種超能力——順序（Sequence）、選擇（Selection）、迭代（Iteration）！

順序：預設路徑

這是最簡單的控制結構。順序意味著電腦按照你編寫的順序，從上到下，一個接一個地執行你的指令。這就像一步步跟著食譜做菜。

選擇：做出選擇（IF...THEN...ELSE）

選擇允許你的程式做出決策。它檢查某個條件是真還是假，並根據結果執行不同的程式碼區塊。你可以把它想像成一個岔路。

最常見的選擇陳述式是 IF...THEN...ELSE。

簡單範例：檢查學生是否及格。
IF score >= 50 THEN
    OUTPUT "恭喜你，你及格了！"
ELSE
    OUTPUT "下次會更好。"
END IF

你也可以將它們串聯起來處理多個條件（這稱為多重選擇）。

迭代：重複執行（迴圈）

迭代意味著重複執行一段程式碼多次。這也稱為迴圈。對於節省時間和避免重複的程式碼非常有用。

重要提示：在你的課程大綱中，你只需要理解基本迴圈。巢狀迴圈（迴圈中的迴圈）則不作要求。

迴圈主要有兩種：

  • For 迴圈：當你確切知道你想重複某件事多少次時使用。

    範例：說三次「Hello」。
    FOR count FROM 1 to 3
        OUTPUT "Hello!"
    END FOR

  • While 迴圈：當你想要只要某個條件為真就重複執行時使用。你可能不知道需要重複多少次。

    範例：不斷要求輸入密碼，直到輸入正確的密碼為止。
    INPUT password
    WHILE password != "secret123"
        OUTPUT "密碼錯誤。請再試一次。"
        INPUT password
    END WHILE
    OUTPUT "存取權限已授予！"
快速複習

順序：依序執行。
選擇（IF）：做出選擇。
迭代（迴圈）：重複執行。


4. 讓我們解決一個問題：尋找平均分數

讓我們將學到的知識融會貫通，來解決課程大綱中的一個實際問題：在列表中找到平均值。

問題來了：我們有一個學生分數列表：[80, 95, 72, 88, 91]。我們需要編寫一個程式來計算並顯示平均分數。

步驟 1：計劃（演算法）

在我們編寫任何程式碼之前，讓我們先用簡單的英文思考一下步驟。你會怎樣計算平均值呢？

  1. 首先，你需要加總所有分數。我們需要一個變數來追蹤總和，從 0 開始。
  2. 然後，你需要逐一檢查分數列表。
  3. 對於每個分數，將其加到你的累計總和中。
  4. 一旦你加總了所有分數，你需要知道總共有多少個分數。
  5. 最後，將總和除以分數的數量。這就是平均值！
  6. 顯示結果。
步驟 2：程式碼（虛擬碼）

現在讓我們將我們的計劃轉換為虛擬碼，這是一種簡化、類似程式碼的語言。

// 1. 設定我們的變數
scores = [80, 95, 72, 88, 91] // 這是我們的列表
total = 0 // 用於儲存總和的變數，從 0 開始
numberOfScores = 5 // 我們有 5 個分數
average = 0 // 用於最終答案的變數

// 2. 使用迴圈（迭代）加總所有分數
FOR EACH score IN scores
    total = total + score // 將當前分數加到我們的總和中
END FOR

// 3. 計算平均值
average = total / numberOfScores

// 4. 顯示結果
OUTPUT "平均分數是： " + average

這個簡單的程式使用了列表、數個變數、算術運算子（`+`、`/`）、一個賦值陳述式（`=`）、一個迭代（`FOR` 迴圈）以及一個輸出陳述式。你剛剛親眼看到了程式開發的所有核心概念！

你知道嗎？第一個電腦「錯誤 (bug)」真的是一隻昆蟲！1947 年，工程師們發現一隻飛蛾卡在哈佛 Mark II 電腦的一個繼電器中，導致其故障。他們將這隻飛蛾黏在他們的日誌上，並寫下「發現錯誤 (bug) 的第一個實際案例」。從那時起，這個詞就被用來指代程式錯誤了！