欢迎来到程序设计的世界！
你好！欢迎来到计算机科学旅程中最令人兴奋的部分之一。可以把程序设计（Programming）想象成学习一门能让你与计算机沟通的新语言。计算机虽然速度极快，但它们其实并不怎么“聪明”——它们需要我们提供特定的“食谱”来执行任务。这份食谱就是我们所说的算法（Algorithm），而将它写成计算机能理解的方式，就是程序设计。
在本章中，我们将探讨代码的基本构建模块。如果一开始觉得有点棘手，别担心；每个人都是从零开始的，一旦你掌握了其中的逻辑，你一定会对自己能创造出的成果感到惊讶！
11.1 程序设计基础
在编写复杂的程序之前，我们需要先了解工具箱里的基本工具。这些工具能帮助我们存储信息并与用户进行沟通。
变量与常量
想象你有一排纸箱，每个箱子都可以存放一件信息。
变量（Variable）就像是一个你可以随时更改内容物的箱子。例如在游戏中，你的“分数（Score）”就是一个变量，因为它会随着游戏进行而改变。
常量（Constant）则像是一个一旦放入物品就被强力胶封死的箱子。当程序执行时，其数值无法改变。例如圆周率 \( \pi \) (3.14159) 或一天中的小时数 (24) 都是常见的例子。
小撇步：请使用有意义的名称！与其将变量命名为 x，不如命名为 userScore。这样会让你的代码可读性大大提升。
赋值、输入与输出
为了让程序运作，我们需要处理数据的流动：
- 赋值（Assignment）：这是我们将数值放入变量的方法。在伪代码（Pseudocode）中，我们使用箭头表示：myAge ← 17。这代表“变量 myAge 现在存储了数值 17。”
- 输入（Input）：这是程序从用户端（通常是键盘）获取信息的方式。
示例：INPUT userName - 输出（Output）：这是程序向用户“回话”（通常是在屏幕上）的方式。
示例：OUTPUT "Hello!"
算术与逻辑运算符
计算机非常喜欢数学！你可以使用标准符号如 +、-、*（乘法）和 /（除法）。你也可以使用逻辑运算符（如 AND、OR 和 NOT）来进行数值比较。
使用库例程（字符串）
你不必凡事都从零开始编写！库例程（Library routines）是预先写好的代码片段。在 AS Level 中，你应该要熟悉字符串处理（String manipulation）。这些功能让你能够拆解文字。
示例：计算字符串的 LENGTH（长度），或截取单词最左侧的 3 个字符。
你知道吗？在程序设计中，一段文字被称为“字符串（String）”，因为它就是由一连串独立的字符（Character）像绳子一样串联在一起的！
重点总结：
变量用于存储会变动的数据；常量用于存储固定的数据。我们使用赋值来存储数值、使用输入来获取数据，并使用输出将结果呈现出来。
11.2 控制结构：控制程序流程
程序并不总是从头到尾直线执行。有时它需要做出决策或重复执行某些任务，我们称这些为控制结构（Control structures）。
选择结构（决策）
这就像道路的分岔口。程序会检查条件并决定要走哪一条路。
1. IF 语句：用于简单的“是/否”或“真/假”决策。
示例：IF score > 50 THEN OUTPUT "You Win!" ELSE OUTPUT "Try Again" ENDIF
2. CASE 语句：当你有多个特定选项时使用。这比写十个 IF 语句要简洁得多。想象一台自动售货机：如果用户按 'A'，就给零食；如果按 'B'，就给饮料。
迭代结构（循环）
有时我们需要重复执行同一项工作。与其把代码写 100 次，我们可以使用循环（Loop）。
- FOR 循环（计数控制）：当你确切知道要重复多少次时使用（例如：“跑 10 圈”）。
- WHILE 循环（前测条件）：在执行代码之前先检查条件。如果条件一开始就是假的，代码可能一次都不会执行！（例如：“只要绿灯亮着，就继续行驶”）。
- REPEAT...UNTIL 循环（后测条件）：先执行代码，然后才检查条件。这意味着里面的代码至少会执行一次。
常见错误：忘记在 WHILE 循环中修改变量。如果不修改，条件会永远为真，导致无限循环（Infinite loop）并让你的程序崩溃！
快速回顾：该用哪种循环？
知道确切次数？使用 FOR。
开始前需要检查条件？使用 WHILE。
至少要执行一次？使用 REPEAT...UNTIL。
11.3 结构化程序设计
当程序变得庞大时，会变得杂乱无章。结构化程序设计（Structured programming）是一门将巨大且复杂的问题拆解为更小、易于管理之“子任务”的艺术。我们使用过程（Procedures）和函数（Functions）来达成此目的。
过程与函数
两者都是执行特定任务的“子程序”，但有一个主要的区别：
- 过程（Procedure）：执行完任务后就结束了，不会返回任何数值给主程序。（比喻：叫某人“去整理房间”）。
- 函数（Function）：执行完任务后，会返回一个数值给主程序。（比喻：问某人“外面气温几度？”—他们去检查后，把答案带回来给你）。
参数：传递信息
当你调用一个过程或函数时，通常需要给它一些“初始信息”。这些信息称为参数（Parameter）。传递参数的方式有两种：
1. 传值（By Value）：程序制作一份数据的副本（Copy）。原始数据会受到保护且保持不变。这就像将你的作业拍照传给别人——他们可以在照片上涂鸦，但你的原稿依然干净完好。
2. 传址（By Reference）：程序将原始数据的内存地址（Address）交给子程序。如果子程序更改了数据，原始数据也会随之改变！这就像把房子的钥匙交给别人——他们可以进去并移动你的家具。
关键术语
- 标头（Header）：过程或函数的第一行，定义了名称与参数。
- 实参（Argument）：调用子程序时，实际传入的数值。
- 返回值（Return Value）：函数执行后发送回来的特定数据。
重点总结：
结构化程序设计让代码更易于阅读、测试与修正。函数会返回值；过程则不会。传值是复制一份；传址则是直接操作原始数据。
继续练习吧！程序设计是一种透过每一行代码的积累而不断进步的技能。如果程序第一次执行失败，别担心——这只是称为“调试（Debugging）”的过程的一部分。你一定做得到的！