# 本共筆由服務學習程設小天使們共同製作
若有任何問題，可於公布之時間來圖書館B1影音討論室找我們呦!
## Chapter2 資料型別與主控台應用程式(3/20內容)
:::success
本章由我陳宇翔負責，內容不會以課本順序，但會涵蓋到本章所有內容與老師提到的概念，若有錯誤可直接聯絡我修正，萬分感謝!
:::
(這邊之後做目錄)

### 一、開發環境建置與作業繳交方式(對應課本2.3)
:::info
:bulb: 這裡的教學環境以課本提到window環境為主，Mac使用者敬請見諒
:::
#### (一)開發環境建置
1.安裝Visual Studio2019
(2022會隱藏using、class等預載程式碼，交作業可能會有問題)
https://visualstudio.microsoft.com/zh-hant/vs/older-downloads/

2.請勾選.NET桌面開發的選項並將右邊的.NET相關的選項都打勾

3.建立新專案時，打開vs後按右下角的建立新專案

4.會進到如下頁面，請利用篩選器找出「C#的主控台應用程式」
:::info
注意不要選課本內容後綴有(.NET Framework)的主控台應用程式呦~
:::

5.點選後進入如下頁面，此處可以設定**專案名稱**、**路徑**等。
:::info
建議開專案時就將名稱設定好，因為後期改名字不像.py可以重新命名較為麻煩，
而路徑盡量放在桌面或特定資料夾，win11預設在user裡面不太好找。
:::

6.按下下一步後會進到如下頁面，**注意請不要選超過6.0以上的Framework架構**，預設的程式碼會隱藏消失，若後期需要更高版本的Framework可以在後期進行調整。

7.若建立專案後顯示如下，噹噹!恭喜各位完成開發環境建置囉!
:bulb: 小提醒:若想更改背景及字型行距等外觀，可至工具列的選項進行調整
(本節完)

---
#### (二)作業繳交方式
檔案會存在上面環境建置的第五步中的路徑以資料夾的方式呈現，目前老師有提到兩種繳交方式。

第一種:將整個資料夾複製一分至新資料夾內，並附上環境檔壓縮成.zip後交出
* 環境檔:內容要有姓名學號+開發環境
* 新資料夾:檔名請改成老師要求的形式壓縮後交出

第二種:僅繳交資料夾的Program.cs檔，繳交前請將檔名改成老師要求的形式**不用壓縮**
(本節完)

### 二、C#資料型別與型別轉換(對應課本2.1、2.5)
與Python不同的是，c#為**強型別**的程式語言，所有變數皆須事先宣告型別才不會報錯呦!
#### (一)變數名稱
* 變數不得使用c#的預設關鍵字(keywords)，非得使用時前綴@
* 數字0~9不能開頭
* 大小寫意義不同
* 可用中文、部分符號但不建議使用

#### (二)實質與參考型別

:::info
簡單來說，實質型別就是該物件直覺的放在該處(A住在他家)，參考型別為(B其實住C家，但B家有他的C家住址)，家代表的是記憶體位置，C家為堆積區，AB家則是堆疊區。
:::

* 網站參考:

https://xianlee.gitbooks.io/csharp-basic/content/syntax/valuetype.html

https://medium.com/ninas-note/c-%E5%AF%A6%E8%B3%AA%E5%9E%8B%E5%88%A5-value-type-vs%E5%8F%83%E8%80%83%E5%9E%8B%E5%88%A5-reference-type-64ba5cf8bf8b
* 樹狀圖:

* **實質型別:**

| 型別(關鍵字) | 範圍實數 | 2次方/精確度 | 大小 |
| ------------ | ----------------------------------------- | ------------ | --------- |
| sbyte | -128~127 | 7次 | 有號8bit |
| byte | 0~255 | 8次 | 無號8bit |
| short | -32768~32767 | 15次 | 有號16bit |
| ushort | 0~65535 | 16次 | 無號16bit |
| int | -2147483648~2147483647 | 31次 | 有號32bit |
| uint | 0~4294967295 | 32次 | 無號32bit |
| long | -9223372036854775808~ 9223372036854775807 | 63次 | 有號64bit |
| ulong | 0~18446744073709551615 | 64次 | 無號64bit |
| float | 約±1.5x10^43 ~ ±3.4x10^38 | 約6~9位數 | 64bit |
| double | 約±5.0×10^324 ~ ±1.7×10^308 | 約15~17位數 | 128bit |
| decimal | 約±1.0x10^28 ~ ±7.9228x10^28 | 約28~29位數 | 256bit |
| bool | ture/false | 無 | 32bit |
| char | 一個Unicode的字元 | 無 | 16bit |

註:**列舉**(enum)、**結構**(struct)，也屬於實質型別的一種，課本2.6、2.7有分別敘述。

* **參考型別:**

物件(object)、字串(string)、列別(class)、介面(interface)、委派(delegate)、陣列(array)皆為參考型別，後面的章節會再詳細敘述。

#### (三)型別之轉換(對應課本2.5)
* 轉換總表:

| 目標型別/原型別 | sbyte | byte | short | ushort | int | uint | long | ulong | float | double | decimal | char |
| ------------------ | ----- | ---- | ----- | ------ | --- | ---- | ---- | ----- | ----- | ------ | ------- | ---- |
| sbyte(有號8bit) | 無 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 |
| byte(無號8bit) | 明 | 無 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 |
| short(有號短整數) | 隱 | 隱 | 無 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明2 | 明2 | 明2 | 明 |
| ushort(無號短整數) | 明 | 隱 | 明 | 無 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明2 | 明2 | 明2 | 隱 |
| int(有號整數) | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 無 | 明 | 明 | 明 | 明2 | 明2 | 明2 | 隱 |
| uint(無號整數) | 明 | 隱 | 明 | 隱 | 明 | 無 | 明 | 明 | 明2 | 明2 | 明2 | 隱 |
| long(有號長整數) | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 無 | 明 | 明2 | 明2 | 明2 | 隱 |
| ulong(無號長整數) | 明 | 隱 | 明 | 隱 | 明 | 隱 | 明 | 無 | 明2 | 明2 | 明2 | 隱 |
| float(浮點數) | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱1 | 隱1 | 隱1 | 隱1 | 無 | 明5 | 明4 | 隱 |
| double(倍精確浮點) | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱1 | 隱1 | 隱 | 無 | 明4 | 隱 |
| decimal(貨幣) | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 隱 | 明3 | 明3 | 無 | 隱 |
| char(字元) | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 明 | 無 |
* 隱含轉換(隱):又稱自動轉換，除了有附註1外的，皆可以直接轉換不會遺失資料，語法為`i = f` (i與f為不同型別但可直接指定)
* 明確轉換(明):又稱強制轉換，依照類型可能會產生不同的轉換結果(以附註的方式呈現)，必須利用`i = (cast)f`的語法，cast為欲轉換的型別，省略會報錯。
* 註1:可能導致精度遺失，但大小正確
* 未附註之其他明確轉換:若超過目標型別之範圍，出現溢位bug或顯示0。
* 註2:小數部分消失，若超過目標型別之範圍，出現溢位bug或顯示為0。
* 註3:轉換值以十進位表示之，四捨五入接近10^-28位。
* 註4:四捨五入接近目標型別值。
* 註5:四捨五入接近目標型別值，若超過目標型別之範圍，出現溢位bug或顯示為無窮大。

微軟官方技術支援:https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/numeric-conversions#explicit-numeric-conversions

### 三、C#的運算(對應課本2.2)
#### (一)運算子與運算元
* 運算元(operand):要進行運算的變數或數字，如```i*3```時```i```與```3```皆為運算元。
* 運算子(operator):指定資料做運算，如```i*3```時，```*```就是一個二元運算子，運算子可依照使用的運算元分為單元(```i++```)、二元、三元運算子。

#### (二)算數運算子
共有加`+`、減`-`、乘`*` 、除`/`、取`%`餘五種
* 形式為```i = a + b```(順序與python一樣為先相加後指定)
:::danger
**注意除`/`用整數類的型別相除只會得出整數(省略後綴小數點)，若求含小數點的商，需先將運算元轉換為浮點數類的型別(如```float、double```)。**
:::
#### (三)關係運算子
* 有相等`==`、不相等`!=`、大於`>`、小於`<`、大於或等於`>=`、小於或等於`<=`六種
* 形式為```k = i <= 3```，k得到的是i與3的比較結果(布林值)
* 將兩運算元進行運算後，回傳**布林值**(`true/false`)
* 注意`==`為相等，`=`為指定，兩種不一樣。

#### (四)邏輯運算子
* 有且(and)`&&`、或(or)`||`、非(not)`!`三種
* 且與或的形式可為`a>=b && c<d` 也就是比較兩布林值，依運算元回傳**布林值**
* `&&`為左右皆真才回傳真，`||`只要有一邊為真，就回傳真。
* `!`形式可為`b = a!`，此時若a為真，b就為假，反之相同。
:::danger
注意不要與下述之位元運算子混淆，`&&`與`||`都是兩單位哦!
:::

#### (五)位元運算子(不常用)
* 有且(and)`&`、或(or)`|`、xor`^`、not`~`四種。
* 將數字換成2進位後進行邏輯運算
* **運算結果回傳數字**
* 較常用用於通信、加密等較低階的語言內。
* 真值表與範例如下

#### (六)移位運算子(不常用)
* 有右移`>>`，左移`<<`兩種。
* 將數字換成2進位後進行左右移位。
* 基本上可當作*2或/2來看待，但有例外情況。

#### (七)複合指定運算子
* 將`a = a + 5`的形式省略為`a += 5`，一樣為先相加後指定回原變數。
* 注意左側不可為運算式或**常數**
* 算術運算子、位元運算子、移位運算子皆可做此省略。

#### (八)遞增及遞減運算子
* 將`a = a + 1`或`a += 1`的語法省略為`a++`。
* 分為後置`a--`或前置`--a`運算。
* 後置代表先執行完其他運算後再將a+1，前置代表先將a+1後再做運算。
* 如`k = i++`則輸出值k小於i，`k = ++i`則輸出值相等。
* 盡量避免大量且複雜使用此運算子(可用括號代替)，避免後續人員維護困難及增加可讀性。

#### (九)運算子的優先次序
:::danger
**實務上老師建議使用小括號處理，避免混淆**
:::

* 微軟官方的整理表格，網址如下
https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/csharp/language-reference/operators/#operator-precedence
* 次序表截圖:

### 四、主控台應用程式與格式化輸出入(對應課本2.4)
#### (一)輸出入字串(使用Console類別)

| 方法(Console.) | 意義 |
| -------------- | ----------------------------------------------- |
| .Write | 於主控台輸出 |
| .WriteLine | 於主控台輸出並換行 |
| .Read | 讀入一個**字元** |
| .ReadLine | 讀入一個**字串**，若要讀入整數必須使用int.Parse方法 |
| .ReadKey | 讀入一個字元後停止執行(通常放在結尾) |

* int.Parse方法用於需要將字串型別轉成可運算之整數型別，屬於強制轉換的一種，語法為`var1 = int.Parse(ConSole.ReadLine("123"))`，var需先宣告為int。

#### (二)字串的串聯方式
##### 1.合併運算子`+`
* 語法`str1 = I'm`， `str2 = str1 + pig`，輸出值為`I'mpig`
* 直觀的合併**字串(string)**
##### 2.字串格式化
* 與python的format語法類似，但不須於輸出值與變數間加上`.format`，而大括弧內需有表示位置之數字(由0起算)
* 若使用`ConSole.WriteLine("{0}aaa{1}bbb",var1,var2)`的形式時，不須前綴`string.Format`語法，可直接套用。
* 在`str1 = string.Format("{0}的朋友是{1}",var1,var2)`的形式時，不得省略`string.Format`。

微軟官方技術資源:
https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/api/system.string.format?view=net-8.0

##### 3.字串插值`$`
* 與python的引號前綴f語法類似。
* 語法為`str1 = $"{var1}的朋友有{var2 + 1}個"`，大括號內放入變數名，若為數值可於大括弧內放入運算式如`{var2 + 1}`。

#### (三)格式化輸出

| 格式字元 | 意義 | 格式 | input | output | 附註 |
| -------- | -------- | ------- | --------- | ------------- | ----------------------------------------------------------------------- |
| C | 貨幣 | {1,0:C} | 1234.567 | NT$1,234.57 | Currency ：C預設到小數2位…C1取小數一位，C3取小數三位… |
| Dn | 十進位 | {1,0:D} | 1234 | 1234 | Decimal： 只支援整數資料型別（integral types），D後面數字表示指定的位數 |
| E | 科學指數 | {1,0:E} | 1234 | 1.234000E+003 | Scientific |
| Fn | 固定 | {1,0:F} | 1234.4567 | 1234.46 | Fixed-point |
| G | 一般 | {1,0:G} | 1234.567 | 1234.57 | General |
| N | 數字 | {1,0:N} | 120000 | 120,000.00 | Number：每三位數用 "," 隔開 |
| P | 百分比 | {1,0:P} | 0.25 | 25.00% | Percent：輸入數值＊100 ; 預設取小數2位，P0可取小數 |
| R | 來回 | {1,0:R} | 0.25 | 0.25 | Round-trip：只支援Double、Single |
| X | 十六進位 | {1,0:R} | 123 | 7B | Hexadecimal：只支援整數資料型別（integral types） |
* 格式中第一個1代表第幾個輸出位置(類似format用法)，也可使用$方法直接填入變數。
* 格式中第二個0代表長度幾位(含輸出值所佔的位元)，前綴負號表靠左顯示(預設靠右)。
* 格式中第三個英文代號為格式字元，依上面表格選取所欲輸出之方式填入，不分大小寫。

#### (四)自訂數值格式輸出字串(ToString方法)
* 在欲輸出之變數名後.ToString，將數值以自己想要的方式輸出(不必轉換型別)

| 格式字元 | 意義 | 格式 | 輸入 | 輸出 | 英文 |
| -------- | ------------ | ----------- | ---- | ------- | ----------------- |
| 0 | 零值預留位置 | ("000.000") | 12.3 | 012.300 | Zero placeholder |
| # | 數字預留位置 | ("###.###") | 12.3 | 12.3 | Digit placeholder |
| . | 小數點 | ("0.0") | 12.3 | 12.3 | Decimal point |
| , | 千位分隔符號 | ("0,0") | 1200 | 1,200 | Thousand separator and number scaling |
| % | 百分比預留位置 | ("0%") | 0.25 | 25% | Percentage placeholder |
| e | 科學標記法 | ("0e+0") | 123 | 1.23e+2 | Scientific notation |
| \ | 跳脫字元 | ("00\\n0") | 123 | 12(換行)3 | Escape character |

微軟官方技術支援:
https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/standard/base-types/custom-numeric-format-strings

部落格整理:
https://marcus116.blogspot.com/2018/10/c-stringformat.html

#### (五)控制字元(\方法)
* 在輸出字串內插入控制字元，可實現特定目的。

| 跳脫字元 | 功能說明 |
| -------- | ---------------- |
| \\' | 單引號 |
| \\" | 雙引號 |
| \\\ | 反斜線 |
| \\a | 發出一聲警告 |
| \\b | 倒退一個字元 |
| \\f | Form Feed |
| \\n | 換新行 |
| \\r | 換行並移到最前方 |
| \\t | 水平方向的Tab |
| \\v | 垂直方向的Tab |

### 五、列舉資料型別(對應課本2.6)
:::danger
注意定義列舉要在class與static void main敘述之間或於結構內進行定義
:::
* 為同一種型別的「集合」
* 目的為增加可讀性與可維護性，利於檢查錯誤(非法值)
* 語法為`(存取範圍) enum 列舉名 : 資料型別{成員1 = (初值1),成員2 = (初值2).....}`
* 存取範圍欲設為private
* 資料型別若省略，預設為int
* 若成員不指定初值，預設由0開始
* 呼叫值時變數名稱為`列舉名.成員名`

微軟官方技術支援:
https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/enum

### 六、結構資料型別(對應課本2.6)
:::danger
注意定義結構也要在class與static void main敘述之間或於結構內進行定義
:::
* 代表著數種相關連但不同型別的資料，如學生很多但每個學生都有學號(string)、姓名(string)、成績(int)等相關連但不同型別的資料集。
* 定義完結構後只需宣告變數名為該結構型別，例:`Product stu1;`就可直接只用該結構，有點像套版的概念。
* 目的為可讀性與可維護性，避免生成大量變數。
* 設定語法為`(存取範圍) struct 結構名 {資料型別1 成員1 ;資料型別2 成員2 ;.....}`
* 使用時變數名稱為`stu1.結構成員1`

微軟官方技術資源:
https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/struct

參考資料(結構與列舉)1
https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10261964
參考資料(結構與列舉)2
http://kaiching.org/pydoing/cs-guide/unit-09-eunm-and-struct.html