Learning Objectives
- 說明變數是記憶體裡有名字的位置，指派（=）是「先算右邊，再把結果放進左邊的名字」
- 說明資料型別決定位元怎麼解讀、能做哪些運算，並在需要時轉換型別
- 用條件判斷（if、elif、else）讓程式依情況走不同的路
- 用迴圈（for、while）讓程式重複執行，說出結構化程式的三種控制結構
一支計步程式要做哪些事
手機的計步 App 每天都在做三件事：
- 記住資料：今天走了幾步、每天的目標是幾步
- 做判斷：步數有沒有達到目標？達到了就顯示恭喜的訊息
- 重複處理：一週七天，每一天都要加總、都要檢查
這三件事正好對應程式最基本的三個元素：變數（記住資料）、條件（做判斷）、迴圈（重複處理）。 不管是計步 App、銀行系統還是遊戲，程式都是由這些元素組合出來的。
這一課用 Python 當示範語言，因為它的寫法接近英文、容易讀。你不需要先學過程式； 重點是觀念，這些觀念在 C、Java、JavaScript 等語言裡都一樣，只是寫法稍有不同。
變數：記憶體裡有名字的位置
第 10 課提過，程式執行時資料都放在記憶體裡，每個位置有一個位址（一個數字）。 用位址找資料很不方便，所以程式語言讓你幫位置取名字，這就是變數（variable）：
| 寫法 | 意思 |
|---|---|
steps = 3000 |
把 3000 放進名叫 steps 的位置 |
print(steps) |
去 steps 那個位置把值拿出來 |
steps = steps + 2500 |
先算右邊：拿出 steps 目前的值加 2500；再放回左邊：結果存回 steps |
最後一行常讓初學者困惑：在數學裡 x = x + 1 不可能成立，但在程式裡 = 不是「相等」，而是指派（assignment）：
把右邊算出來的值放進左邊的名字。要比較是否相等，程式語言另外用 ==。
在 C 這類語言裡，變數就是一塊固定大小的記憶體；Python 的變數比較像貼在資料上的名牌。 兩種模型細節不同，但觀念一樣：用名字找到資料。
指派與交換：看變數的值怎麼變
按 ▶ 自動播放，或用「下一步」一行一行看。上方的方塊是變數目前的值，值有變化時會標示出來；還沒建立的變數顯示「—」。注意第 4 行 steps 的值是怎麼更新的，以及交換兩個值為什麼需要 temp。
型別：同樣的位元，不同的解讀
記憶體裡只有 0 和 1。同一個位元組 01000001，當成整數是 65，當成 ASCII 字元是 A。
資料型別（data type）告訴電腦：這些位元要怎麼解讀、可以做哪些運算。第 03～06 課看過的整數、浮點數、文字編碼，就是不同型別的表示方式。
| 型別 | Python 名稱 | 範例 | 底層表示 |
|---|---|---|---|
| 整數 | int |
42、-7 |
二進位整數（第 04 課） |
| 浮點數 | float |
3.14、0.1 |
IEEE 754（第 05 課），會有捨入誤差 |
| 字串 | str |
"Hi"、"42" |
一串字元的編碼（第 06 課） |
| 布林 | bool |
True、False |
只有兩個值，用在判斷 |
型別決定運算的意思。同樣是 +，整數是相加，字串是接在一起：
>>> 3 + 4
7
>>> "3" + "4"
'34'
>>> 7 / 2 # 一般除法，結果是浮點數
3.5
>>> 7 // 2 # 整數除法，捨去小數
3
>>> 0.1 + 0.2 # 浮點數的捨入誤差
0.30000000000000004
>>> 3 + "4" # 整數和字串不能直接相加
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
從鍵盤讀進來的資料（input()）一律是字串，要拿來計算必須先轉換型別，例如 int("42") 得到整數 42。
想一想：變數與型別
下面的程式會印出什麼？
x = 5
y = x
x = x + 1
print(x, y)
下面的程式會印出什麼？
print("2" + "3")
記憶體裡有一個位元組 01000001。它代表的是什麼？
控制流程：程式不一定由上往下直直走
程式預設一行一行由上往下執行，這叫循序（sequence）。只有循序的話，程式每次都做一模一樣的事。 另外兩種結構讓程式能應付不同情況：
| 結構 | 意思 | 寫法 |
|---|---|---|
| 循序 | 一行接一行往下做 | 一般的敘述 |
| 選擇 | 依條件走其中一條路 | if、elif、else |
| 重複 | 條件成立就再做一次 | for、while |
1966 年，Böhm 與 Jacopini 在《Communications of the ACM》發表的論文證明：任何流程圖都可以只用循序、選擇、重複這三種結構改寫，不需要任意跳來跳去。 這是「結構化程式設計」的理論基礎，大多數程式語言都直接提供這三種結構。
條件判斷用比較運算產生布林值，再依結果選路：
| 運算 | 意思 | 範例（score 是 65） |
|---|---|---|
>=、<=、>、< |
大於等於、小於等於、大於、小於 | score >= 60 是 True |
==、!= |
等於、不等於 | score == 100 是 False |
and、or、not |
而且、或者、相反（第 08 課的布林邏輯） | score >= 60 and score < 70 是 True |
Python 用縮排標出「條件成立時要做的那幾行」；elif 是「否則，如果…」，else 是「以上都不成立」。
條件判斷：成績等級
程式從 input() 讀到 65。注意執行箭頭：if、elif 會一個一個檢查，第一個成立的那條路執行完，就跳過剩下的分支。下方可以改 input() 讀到的分數（例如 95、85、30）再跑一次，看箭頭走哪條路。
迴圈：讓電腦重複做事
電腦最擅長的就是不厭其煩地重複。常見的迴圈有兩種：
| 迴圈 | 什麼時候用 | 什麼時候停 |
|---|---|---|
for 變數 in 一串資料: |
有一串資料要逐一處理（一週七天的步數、全班的成績） | 資料拿完了 |
while 條件: |
不知道要做幾次，只知道「什麼情況下要繼續」 | 條件變成 False |
迴圈裡常見的寫法是累加：先準備一個從 0 開始的變數（例如 total = 0），每一圈把新的資料加進去。
迴圈裡也可以放條件判斷，例如「這一天有達標，達標天數就加 1」。
while迴圈裡一定要有讓條件最後變成 False 的程式，否則迴圈永遠不會停，這叫無窮迴圈；程式看起來像當掉一樣。
迴圈：一週步數統計與存錢計畫
上半段的 for 把串列裡七天的步數一個一個拿出來給 steps，每一圈累加到 total，達標就讓 met 加 1。下半段的 while 每週存 300 元，存到 1000 元以上才停：數數看它跑了幾圈。
想一想：條件與迴圈
下面的程式會印出什麼？
s = 95
if s >= 60:
print("及格")
elif s >= 90:
print("優秀")
else:
print("不及格")
下面的程式會印出什麼？
n = 1
while n < 20:
n = n * 2
print(n)
結構化程式設計認為任何程式都可以用哪三種控制結構組合出來？
實作：一週氣溫統計
串列 temps 是一週七天的最高氣溫。用迴圈算出「超過 30 度的天數」與「這週的最高溫」。補完兩個 TODO 後按「執行並檢查」。
重點整理
- 變數是記憶體裡有名字的位置。
=是指派：先算右邊，再把結果放進左邊；比較相等要用==。 - 型別決定位元怎麼解讀、能做哪些運算：
int、float、str、bool。"3" + "4"是"34"；input()讀到的一律是字串，要計算得先轉型。 - 條件：
if、elif由上往下檢查，第一個成立的分支執行完就跳過其他分支；and、or、not組合條件。 - 迴圈：
for逐一處理一串資料，while在條件成立時重複；常搭配累加變數使用，while要注意別寫成無窮迴圈。 - 循序、選擇、重複三種結構就足以組合出任何程式。
下一課：程式變長之後，要怎麼把它切成一塊一塊、可以重複使用的小單元？這就是函式與模組化。
想把這些語法練得更熟，可以接著上 Python 軌的變數、條件與迴圈單元。