# 高中部多元選修：程式設計

## 課程基本資訊
- **課程名稱**：(多元選修)程式設計
- **課程時長**：每週 **1 小時**
- **總週數**：**21 週**

## 課程進度安排

| 週次 | 課程內容 | 重要事件 |
|-------|---------------------|---------------------|
| 第1週 | 程式設計概論 | |
| 第2週 | 基本語法介紹 | |
| 第3週 | 控制結構 | |
| 第4週 | 函數與模組 | |
| 第5週 | 資料結構簡介 | |
| 第6週 | 實作練習 | |
| 第7週 | **第一次報告** | 報告主題：前六週內容 |
| 第8週 | 物件導向程式設計 | |
| 第9週 | 例外處理與調試 | |
| 第10週| 資料庫基礎 | |
| 第11週| 網頁程式設計基礎 | |
| 第12週| 實作練習 | |
| 第13週| 專題討論 | |
| 第14週| **第二次報告** | 報告主題：第8-13週內容 |
| 第15週| 資料分析簡介 | |
| 第16週| 前端與後端技術 | |
| 第17週| 專題實作 | |
| 第18週| 課程回顧 | |
| 第19週| 期末考試準備 | |
| 第20週| 期末考試 | |
| 第21週| **期末報告** | 報告主題：整體課程總結 |

## 重要報告
- **第一次報告**：第 **7 週**
- **第二次報告**：第 **14 週**
- **期末報告**：第 **21 週**

---

# 第1週：程式設計概論

## 課程目標
- 了解程式設計的基本概念
- 探索程式設計的歷史與應用
- 確立學習程式設計的動機與目標

## 課程大綱

### 1. 程式設計的定義
- **程式設計**：使用特定語言撰寫指令，讓電腦執行特定任務。
- 一種將人類邏輯轉換為電腦可理解指令的過程。
- 重要性：提升解決問題的能力，優化工作流程。
- 解決問題：透過程式設計，可以有效地解決各種問題。
- 優化流程：自動化重複性工作，提升工作效率。

### 2. 程式設計的歷史
- 早期的程式設計語言（如 Fortran, COBOL）
- Fortran：1950年代初期，主要用於科學計算。
- COBOL：同樣在1950年代，主要用於商業應用。
- 現代程式設計語言（如 Python, Java, C++）
- Python：易學易用，適合初學者和數據分析。
- Java：廣泛應用於企業級應用和Android開發。
- C++：常用於系統程式設計和高效能應用。
- 程式設計的演進與技術發展

### 3. 程式設計的應用領域
- **網頁開發**：HTML, CSS, JavaScript
- **軟體開發**：桌面應用程式與行動應用程式
- **數據分析**：數據處理與可視化
- **遊戲開發**：互動娛樂使用 Unity、Unreal Engine 等平台開發互動娛樂。

### 4. 課程架構與學習目標
- 課程內容概覽（後續週次安排）
- 每週主題簡介，涵蓋基礎語法、控制結構、數據結構等。
- 學習成果（能力評估標準）
- 能夠獨立撰寫簡單的程式，解決實際問題。
- 期望學生參與度與作業要求

### 5. 第一堂課活動
- 自我介紹與學習動機分享
- 小組討論：為什麼學習程式設計？

### 6. 課後作業
- 撰寫一篇短文，描述你對程式設計的看法及期望學習的內容。

---

# 第2週上課內容：基本語法介紹

## 課程目標
- 理解程式語言的基本語法
- 學習如何撰寫簡單的程式碼
- 培養編寫可讀性高的程式碼的能力

## 課程大綱

### 1. 程式語言概述
- 程式語言的定義：
程式語言是用來撰寫指令以控制電腦行為的工具。
- 常見程式語言：
- Python：適合初學者，功能強大。
- Java：跨平台，廣泛應用於企業和Android開發。
- JavaScript：主要用於網頁開發，增加互動性。
### 2. 基本語法概念
- 在不同的程式語言中，變數的表示方式和定義語法可能會有所不同。以下是一些常見程式語言中變數的表示方式：

|程式語言| 變數定義方式示例| 說明|
|---|---|---|
|Python| x = 10| 直接使用 = 進行賦值，支持多種類型。|
|Java |int x = 10;| 需要指定變數類型，結尾有分號。|
|JavaScript| let x = 10;| 使用 let、const 或 var 來定義變數。|
|C++ |int x = 10;| 需要指定變數類型，結尾有分號。|
|C# |int x = 10; |類似於 Java 和 C++，需要指定類型。|
|Ruby| x = 10 |類似於 Python，無需指定類型。|
|PHP| $x = 10;| 變數以 $ 開頭，無需指定類型。|
|Swift| var x = 10| 使用 var 定義可變變數，無需指定類型。|

- 變數類型示例
- python

  name = "Alice"  # 字串
  age = 30        # 整數
  height = 5.7    # 浮點數

- Java

  String name = "Alice"; // 字串
  int age = 30;          // 整數
  double height = 5.7;   // 浮點數

- JavaScript

  let name = "Alice";  // 字串
  let age = 30;        // 整數
  let height = 5.7;    // 浮點數

- C++

  #include <iostream>
  using namespace std;

  int main() {
      string name = "Alice"; // 字串
      int age = 30;          // 整數
      double height = 5.7;   // 浮點數
      return 0;
  }

- C#

  string name = "Alice"; // 字串
  int age = 30;          // 整數
  double height = 5.7;   // 浮點數

- Ruby

  name = "Alice"  # 字串
  age = 30        # 整數
  height = 5.7    # 浮點數

- PHP

  $name = "Alice";  // 字串
  $age = 30;        // 整數
  $height = 5.7;    // 浮點數

- Swift

  var name = "Alice"  // 字串
  var age = 30        // 整數
  var height = 5.7    // 浮點數

- **變數**：存儲資料的命名位置
- 宣告變數的方式
- Python範例：

       x = 10  # 整數
       name = "John"  # 字串

- 變數命名規則：只能包含字母、數字和下劃線，不能以數字開頭。
- **資料型別**：數據的類型（整數、浮點數、字串、布林值）
- 整數：例如 10
- 浮點數：例如 3.14
- 字串：例如 "Hello"
- 布林值：例如 True 或 False
- **運算符**：數學運算符、比較運算符、邏輯運算符
- 數學運算符：+、-、*、/
- 比較運算符：==、!=、>、<
- 邏輯運算符：and、or、not

### 3.不同語法對運算式的表示方式
不同程式語言在運算式表示方面存在一些差異，主要體現在運算符的符號、優先級和結合性等方面。以下是一些常見程式語言中運算式的表示方式示例：

#### 基本運算符
|運算符|描述|Python|Java|JavaScript|C++|C#|Ruby|PHP|Swift|
|---|---|----|---|---|---|---|---|---|---|
|+ |加法| +| +| +| +| +| +| +| +|
|- |減法| -| -| -| -| -| -| -| -|
|* |乘法| *| *| *| *| *| *| *| *|
|/ |除法| /| /| /| /| /| /| /| /|
|% |取餘數（模運算）| %| %| %| %| %| %| %| %|
|** |指數運算| ** |**| **| **| **| **| **| **|

#### 邏輯運算符

|運算符|描述|Python|Java|JavaScript|C++|C#|Ruby|PHP|Swift|
|---|---|----|---|---|---|---|---|---|---|
|== |等於| ==| ==| ==| ==| ==| ==| ==| ==|
|!= |不等於| !=| !=| !=| !=| !=| !=| !=| !=|
|> |大於| >| >| >| >| >| >| >| >|
|< |小於| <| <| <| <| <| <| <| <|
|>= |大於等於| >=| >=| >=| >=| >=| >=| >=| >=|
|<= |小於等於| <=| <=| <=| <=| <=| <=| <=| <=|
|and| 邏輯與 |and| &&| &&| &&| &&| &&| &&| &&|
|or |邏輯或| or|
|not| 邏輯非| not |! |! |! |! |! |! |!|

#### 賦值運算符
|運算符|描述|Python|Java|JavaScript|C++|C#|Ruby|PHP|Swift|
|---|---|----|---|---|---|---|---|---|---|
|= |賦值 |= |= |= |= |= |= |= |=|
|+= |加法賦值| +=| +=| +=| +=| +=| +=| +=| +=|
|-= |減法賦值| -=| -=| -=| -=| -=| -=| -=| -=|
|*= |乘法賦值| *=| *=| *=| *=| *=| *=| *=| *=|
|/= |除法賦值| /=| /=| /=| /=| /=| /=| /=| /=|
|%= |取餘數賦值| %= |%= |%= |%= |%= |%= |%= |%=|
|**=| 指數賦值| **=| **=| **=| **=| **=| **=| **=| **=|

#### 其他運算符
|運算符|描述|Python|Java|JavaScript|C++|C#|Ruby|PHP|Swift|
|---|---|----|---|---|---|---|---|---|---|
|**. ** |成員訪問| .| .| .| .| .| .| ->| .|
|**[] **| 索引訪問| []| []| []| []| []| []| []| []|
|**() **| 函數調用| ()| ()| ()| ()| ()| ()| ()| ()|

#### 優先級和結合性
不同語言的運算符優先級和結合性可能略有不同，建議查閱相關語言的文檔以獲取詳細信息。

示例

# python
result = (10 + 5) * 2  # 計算結果為 30

# java
int result = (10 + 5) * 2;  // 計算結果為 30

# JavaScript
let result = (10 + 5) * 2;  // 計算結果為 30

# C++
int result = (10 + 5) * 2;  // 計算結果為 30

# C#
int result = (10 + 5) * 2;  // 計算結果為 30

# Ruby
result = (10 + 5) * 2  # 計算結果為 30

# PHP
$result = (10 + 5) * 2;  // 計算結果為 30

# Swift
let result = (10 + 5) * 2  // 計算結果為 30

#### 小結
不同程式語言的運算式表示方式各有特點，了解這些差異可以幫助你更有效地理解和編寫程式碼。建議在學習程式設計時，仔細閱讀相關語言的文檔，以掌握其運算符的用法和優先級。

# 第3週上課內容：控制結構

### 1. 不同語法對控制結構 if、else、elif 的表示方式
在不同的程式語言中，控制結構 if、else 和 elif 的表示方式可能略有不同，但其基本邏輯和功能是相同的。以下是一些常見程式語言中控制結構的表示方式示例：

#### if 語句
|程式語言| if 語句示例| 說明|
|---|---|---|
|Python |if condition: |使用 : 結尾，縮進表示程式區塊。|
|Java |if (condition) { ... }| 使用 {} 包裹程式區塊。|
|JavaScript| if (condition) { ... }| 使用 {} 包裹程式區塊。|
|C++ |if (condition) { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|C# |if (condition) { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|Ruby |if condition then ... end| 使用 then 和 end 標記程式區塊。|
|PHP |if (condition) { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|Swift |if condition { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|

#### else 語句
|程式語言 |else 語句示例 |說明|
|---|---|---|
|Python |else: |使用 : 結尾，縮進表示程式區塊。|
|Java |else { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|JavaScript |else { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|C++ |else { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|C# |else { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|Ruby |else ... end |使用 else 和 end 標記程式區塊。|
|PHP |else { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|
|Swift |else { ... } |使用 {} 包裹程式區塊。|

#### elif 語句
|程式語言 |elif 語句示例 |說明|
|---|---|---|
|Python |elif condition: |使用 : 結尾，縮進表示程式區塊。|
|Java |else if (condition) { ... } |使用 else if 進行多重條件判斷。|
|JavaScript |else if (condition) { ... } |使用 else if 進行多重條件判斷。|
|C++ |else if (condition) { ... } |使用 else if 進行多重條件判斷。|
|C# |else if (condition) { ... } |使用 else if 進行多重條件判斷。|
|Ruby |elsif condition then ... end |使用 elsif 和 end 標記程式區塊。|
|PHP |elseif (condition) { ... } |使用 elseif 進行多重條件判斷。|
|Swift |else if condition { ... } |使用 else if 進行多重條件判斷。|

### 第一次段考作業

radius = float(input("請輸入圓形的半徑: "))
area = 3.14159 * radius * radius
print("圓形的面積是:", area)

:::spoiler
- 輸入半徑：5
- 程式輸出：圓形的面積是: 78.53975
:::

---

score1 = int(input("請輸入第一個分數: "))
score2 = int(input("請輸入第二個分數: "))
score3 = int(input("請輸入第三個分數: "))
average_score = (score1 + score2 + score3) / 3
print("平均分數是:", average_score)

:::spoiler
- 輸入分數：80, 90, 75
- 程式輸出：平均分數是: 81.66666666666667
:::

---

original_price = float(input("請輸入商品原價: "))
discount_rate = float(input("請輸入折扣率 (例如 0.2 代表 20%): "))
discount_price = original_price * (1 - discount_rate)
print("折扣價是:", discount_price)

:::spoiler
- 輸入原價：100
- 輸入折扣率：0.15
- 程式輸出：折扣價是: 85.0
:::

#### 示例
- Python

age = 25

if age < 18:
    print("未成年")
elif age >= 18 and age < 65:
    print("成年")
else:
    print("老年")

- Java

int age = 25;

if (age < 18) {
    System.out.println("未成年");
} else if (age >= 18 && age < 65) {
    System.out.println("成年");
} else {
    System.out.println("老年");
}

- JavaScript

let age = 25;

if (age < 18) {
    console.log("未成年");
} else if (age >= 18 && age < 65) {
    console.log("成年");
} else {
    console.log("老年");
}

- C++

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int age = 25;

    if (age < 18) {
        cout << "未成年" << endl;
    } else if (age >= 18 && age < 65) {
        cout << "成年" << endl;
    } else {
        cout << "老年" << endl;
    }
    return 0;
}

- C#

using System;

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        int age = 25;

        if (age < 18) {
            Console.WriteLine("未成年");
        } else if (age >= 18 && age < 65) {
            Console.WriteLine("成年");
        } else {
            Console.WriteLine("老年");
        }
    }
}

- Ruby

age = 25

if age < 18
  puts "未成年"
elsif age >= 18 and age < 65
  puts "成年"
else
  puts "老年"
end

- PHP

<?php
$age = 25;

if ($age < 18) {
    echo "未成年";
} elseif ($age >= 18 && $age < 65) {
    echo "成年";
} else {
    echo "老年";
}
?>

- Swift

let age = 25

if age < 18 {
    print("未成年")
} else if age >= 18 && age < 65 {
    print("成年")
} else {
    print("老年")
}

#### 小結
不同程式語言的控制結構語法略有差異，但其邏輯和功能是一致的。了解這些差異可以幫助你更有效地理解和編寫程式碼。在學習程式設計時，建議仔細閱讀相關語言的文檔，以掌握其控制結構的用法和語法規則。

---

第二次段考作業

https://blockly.games/?lang=zh-hant
:::spoiler

:::

### 2. 不同語法對控制結構 For While 的表示方式