歡迎來到程式設計的世界！
你好！歡迎來到電腦科學旅程中最令人興奮的部分之一。可以把程式設計（Programming）想像成學習一門能讓你與電腦溝通的新語言。電腦雖然速度極快，但它們其實並不怎麼「聰明」——它們需要我們提供特定的「食譜」來執行任務。這份食譜就是我們所說的演算法（Algorithm），而將它寫成電腦能理解的方式，就是程式設計。
在本章中，我們將探討程式碼的基本建構模組。如果一開始覺得有點棘手，別擔心；每個人都是從零開始的，一旦你掌握了其中的邏輯，你一定會對自己能創造出的成果感到驚訝！
11.1 程式設計基礎
在編寫複雜的程式之前，我們需要先了解工具箱裡的基本工具。這些工具能幫助我們儲存資訊並與使用者進行溝通。
變數與常數
想像你有一排紙箱，每個箱子都可以存放一件資訊。
變數（Variable）就像是一個你可以隨時更改內容物的箱子。例如在遊戲中，你的「分數（Score）」就是一個變數，因為它會隨著遊戲進行而改變。
常數（Constant）則像是一個一旦放入物品就被強力膠封死的箱子。當程式執行時，其數值無法改變。例如圓周率 \( \pi \) (3.14159) 或一天中的小時數 (24) 都是常見的例子。
小撇步：請使用有意義的名稱！與其將變數命名為 x，不如命名為 userScore。這樣會讓你的程式碼可讀性大大提升。
賦值、輸入與輸出
為了讓程式運作，我們需要處理資料的流動：
- 賦值（Assignment）：這是我們將數值放入變數的方法。在偽代碼（Pseudocode）中，我們使用箭頭表示：myAge ← 17。這代表「變數 myAge 現在儲存了數值 17。」
- 輸入（Input）：這是程式從使用者端（通常是鍵盤）獲取資訊的方式。
範例：INPUT userName - 輸出（Output）：這是程式向使用者「回話」（通常是在螢幕上）的方式。
範例：OUTPUT "Hello!"
算術與邏輯運算子
電腦非常喜歡數學！你可以使用標準符號如 +、-、*（乘法）和 /（除法）。你也可以使用邏輯運算子（如 AND、OR 和 NOT）來進行數值比較。
使用函式庫常式（字串）
你不必凡事都從零開始編寫！函式庫常式（Library routines）是預先寫好的程式碼片段。在 AS Level 中，你應該要熟悉字串處理（String manipulation）。這些功能讓你能夠拆解文字。
範例：計算字串的 LENGTH（長度），或擷取單字最左側的 3 個字元。
你知道嗎？在程式設計中，一段文字被稱為「字串（String）」，因為它就是由一連串獨立的字元（Character）像繩子一樣串聯在一起的！
重點總結：
變數用於儲存會變動的資料；常數用於儲存固定的資料。我們使用賦值來儲存數值、使用輸入來獲取資料，並使用輸出將結果呈現出來。
11.2 控制結構：控制程式流程
程式並不總是從頭到尾直線執行。有時它需要做出決策或重複執行某些任務，我們稱這些為控制結構（Control structures）。
選擇結構（決策）
這就像道路的分岔口。程式會檢查條件並決定要走哪一條路。
1. IF 敘述：用於簡單的「是/否」或「真/假」決策。
範例：IF score > 50 THEN OUTPUT "You Win!" ELSE OUTPUT "Try Again" ENDIF
2. CASE 敘述：當你有多個特定選項時使用。這比寫十個 IF 敘述要簡潔得多。想像一台自動販賣機：如果使用者按 'A'，就給零食；如果按 'B'，就給飲料。
迭代結構（迴圈）
有時我們需要重複執行同一項工作。與其把程式碼寫 100 次，我們可以使用迴圈（Loop）。
- FOR 迴圈（計數控制）：當你確切知道要重複多少次時使用（例如：「跑 10 圈」）。
- WHILE 迴圈（前測條件）：在執行程式碼之前先檢查條件。如果條件一開始就是假的，程式碼可能一次都不會執行！（例如：「只要綠燈亮著，就繼續行駛」）。
- REPEAT...UNTIL 迴圈（後測條件）：先執行程式碼，然後才檢查條件。這意味著裡面的程式碼至少會執行一次。
常見錯誤：忘記在 WHILE 迴圈中修改變數。如果不修改，條件會永遠為真，導致無限迴圈（Infinite loop）並讓你的程式崩潰！
快速回顧：該用哪種迴圈？
知道確切次數？使用 FOR。
開始前需要檢查條件？使用 WHILE。
至少要執行一次？使用 REPEAT...UNTIL。
11.3 結構化程式設計
當程式變得龐大時，會變得雜亂無章。結構化程式設計（Structured programming）是一門將巨大且複雜的問題拆解為更小、易於管理之「子任務」的藝術。我們使用程序（Procedures）和函式（Functions）來達成此目的。
程序與函式
兩者都是執行特定任務的「子程式」，但有一個主要的區別：
- 程序（Procedure）：執行完任務後就結束了，不會回傳任何數值給主程式。（比喻：叫某人「去整理房間」）。
- 函式（Function）：執行完任務後，會回傳一個數值給主程式。（比喻：問某人「外面氣溫幾度？」—他們去檢查後，把答案帶回來給你）。
參數：傳遞資訊
當你呼叫一個程序或函式時，通常需要給它一些「初始資訊」。這些資訊稱為參數（Parameter）。傳遞參數的方式有兩種：
1. 傳值（By Value）：程式製作一份資料的副本（Copy）。原始資料會受到保護且保持不變。這就像將你的作業拍照傳給別人——他們可以在照片上塗鴉，但你的原稿依然乾淨完好。
2. 傳址（By Reference）：程式將原始資料的記憶體位址（Address）交給子程式。如果子程式更改了資料，原始資料也會隨之改變！這就像把房子的鑰匙交給別人——他們可以進去並移動你的家具。
關鍵術語
- 標頭（Header）：程序或函式的第一行，定義了名稱與參數。
- 引數（Argument）：呼叫子程式時，實際傳入的數值。
- 回傳值（Return Value）：函式執行後發送回來的特定資料。
重點總結：
結構化程式設計讓程式碼更易於閱讀、測試與修正。函式會回傳數值；程序則不會。傳值是複製一份；傳址則是直接操作原始資料。
繼續練習吧！程式設計是一種透過每一行程式碼的累積而不斷進步的技能。如果程式第一次執行失敗，別擔心——這只是稱為「除錯（Debugging）」的過程的一部分。你一定做得到的！