APCS 完全攻略:從新手到高手,Python 解題必備!(暢銷回饋版)

APCS 完全攻略:從新手到高手,Python 解題必備!(暢銷回饋版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

胡昭民
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  • APCS
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  • 算法
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  • 竞赛编程
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具体描述

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  \滿級分快速攻略/
  重點總整理 + 歷屆試題解析
 
  ☑ 結合運算思維與演算法的基本觀念
  ☑ 章節架構清晰,涵蓋 APCS 考試重點
  ☑ 備有相關模擬試題,幫助釐清重點觀念
  ☑ 詳細解析 APCS 程式設計觀念題與實作題
 
  APCS 為 Advanced Placement Computer Science 的英文縮寫,是指「大學程式設計先修檢測」。目的是提供學生自我評量程式設計能力及評量大學程式設計先修課程學習成效。其檢測成績可作為國內多所資訊相關科系個人申請入學的參考資料。
 
  APCS 考試類型包括:程式設計觀念題及程式設計實作題。在程式設計觀念題是以單選題的方式進行測驗,以運算思維、問題解決與程式設計概念測試為主。測驗題型包括程式運行追蹤、程式填空、程式除錯、程式效能分析及基礎觀念理解等。而程式設計觀念題的考試重點包括:程式設計基本觀念、輸出入指令、資料型態、常數與變數、全域及區域、流程控制、迴圈、函式、遞迴、陣列與矩陣、結構、自定資料型態及檔案,也包括基礎演算法及簡易資料結構,例如:佇列、堆疊、串列、樹狀、排序、搜尋。在程式設計實作題以撰寫完整程式或副程式為主,可自行選擇以 C、C++、Java、Python 撰寫程式。
 
  本書的實作題以 Python 語言來進行問題分析及程式實作。實作題的解答部份可分為四大架構:解題重點分析、完整程式碼、執行結果及程式碼說明。在「解題重點分析」單元中知道本實作題的程式設計重點、解題技巧、變數功能及演算法,此單元會配合適當的程式碼輔助解說,來降低學習者的障礙。
 
  同時也可以參考附錄的內容來幫助自己熟悉 APCS 的測試環境。此外,為了讓學習者以較簡易的環境撰寫程式,本書所有程式以 Dev C++ 的 IDE 進行程式的編輯、編譯與執行。希望透過本書的課程安排與訓練,可以讓學習者培養出以 Python 語言應試 APCS 的實戰能力。
 
  【目標讀者】
  ◆ 欲申請大學資訊相關科系的高中職生
  ◆ 對程式語言有興趣的學習者
  ◆ 想客觀檢測自己程式設計能力的人
深入 Python 编程世界:奠定坚实基础,精通编程思维 本书旨在为所有对编程感兴趣的读者提供一条清晰、系统的学习路径,从零基础入门到掌握高效的编程技巧和解决问题的能力。我们聚焦于 Python 语言的核心概念、编程范式以及实战应用,确保读者不仅能写出能运行的代码,更能理解代码背后的逻辑和设计思想。 --- 第一部分:Python 编程的基石——快速上手与核心语法(约 350 字) 本部分将带领初学者迅速跨越“看不懂、写不出”的门槛,建立起对 Python 语言的直观认识。 1. 环境搭建与初体验: 我们将详细介绍如何在主流操作系统(Windows, macOS, Linux)上安装 Python 解释器和配置集成开发环境(IDE,如 VS Code 或 PyCharm)。重点在于解释 Python 的运行机制,以及如何利用交互式环境(REPL)进行即时测试。 2. 变量、数据类型与操作符: 深入探讨 Python 中动态类型的特性。详细解析数字类型(整数、浮点数、复数)、布尔值、字符串(包括 Unicode 支持和格式化技巧,如 f-strings)以及 None 的用法。同时,全面介绍算术、比较、逻辑和赋值运算符,并讲解操作符的优先级和结合性。 3. 控制流的艺术: 代码的逻辑骨架在于控制流。我们将详细讲解条件语句(`if`, `elif`, `else`)的嵌套与逻辑判断,以及循环结构(`while` 循环和 `for` 循环)。特别强调 `for` 循环与 `range()` 函数的组合使用,以及如何利用 `break` 和 `continue` 来灵活控制循环流程。 4. 核心数据结构(上):列表与元组: 列表(List)作为最常用的动态序列,其增删改查(CRUD 操作)、切片(Slicing)和常用方法(如 `append`, `insert`, `sort`)将被详尽讲解。元组(Tuple)作为不可变序列的代表,其应用场景和与列表的区别将被清晰阐述。 --- 第二部分:组织代码与抽象能力——函数、模块与面向对象(约 500 字) 优秀的程序设计离不开良好的组织结构和代码复用。本部分将重点培养读者的抽象思维和模块化编程能力。 1. 函数的定义与参数传递: 讲解函数的定义语法、返回值(`return` 语句的多种形式)。重点剖析 Python 中独特的参数传递机制——“传对象引用”,并通过实例清晰区分位置参数、关键字参数、默认参数、可变参数(`args` 和 `kwargs`)的使用场景和最佳实践。 2. 作用域与高阶函数: 理解 LEGB(Local, Enclosing, Global, Built-in)作用域规则,避免常见的变量名冲突问题。介绍闭包(Closures)的概念,以及 Lambda 表达式在需要小型、匿名函数时的应用。深入探讨列表推导式(List Comprehensions)作为一种简洁高效的生成序列的方法。 3. 文件操作与异常处理: 学习如何使用 Python 进行持久化操作。详细讲解文件打开模式、读写操作,以及使用 `with open(...)` 语句进行资源自动管理的最佳实践。同时,系统学习异常处理机制(`try-except-finally`),如何捕获特定异常、抛出自定义异常,确保程序的健壮性。 4. 面向对象编程(OOP)入门: 这是理解现代软件架构的关键。我们将从类(Class)和对象(Object)的基本概念入手,讲解构造函数 `__init__`、实例方法、类方法(`@classmethod`)和静态方法(`@staticmethod`)。重点阐述封装、继承和多态这三大面向对象支柱,并解释 Python 中特殊方法的魔力(如 `__str__`, `__len__` 等)。 --- 第三部分:进阶数据结构与高效实践(约 400 字) 掌握更复杂的数据结构,是提升代码性能和解决复杂问题的基础。 1. 核心数据结构(下):字典与集合: 深度剖析字典(Dictionary)的哈希表原理,重点讲解键的唯一性要求、查找效率(平均 $O(1)$)以及字典推导式。集合(Set)的数学特性(并集、交集、差集)及其在去重和成员测试中的高效应用。 2. 迭代器与生成器: 解释 Python 中“一切皆可迭代”的哲学。详细介绍迭代器协议(`__iter__` 和 `__next__` 方法),并重点讲解生成器(Generators)和 `yield` 关键字,理解它们在内存优化和惰性计算中的巨大优势。 3. 模块、包与标准库: 如何利用 Python 强大的标准库来简化开发。讲解如何创建和组织自己的模块和包结构,理解 `import` 语句的搜索路径,并初步接触 `os`, `sys`, `datetime` 等常用内置模块的使用。 4. 常用数据结构算法思维: 将前述数据结构应用于基础算法场景。例如,如何使用列表和字典高效地实现栈(Stack)和队列(Queue)的模拟操作,为后续算法学习打下坚实基础。 --- 第四部分:实战思维与代码优化(约 250 字) 本部分将视角从语法层面提升到工程实践层面,关注代码的可读性、效率和专业性。 1. 代码风格与 PEP 8 规范: 强调遵循行业标准的重要性。详细介绍 PEP 8 编码风格指南,包括命名约定、空格使用、行长度限制等,确保代码符合 Python 社区的“可读性是王道”的理念。 2. 性能初步探究: 介绍如何使用内置的 `timeit` 模块对不同实现的代码片段进行性能比较。理解不同数据结构操作的理论时间复杂度(大 O 表示法),并学会根据场景选择最高效的实现方式,而非仅仅满足于“能运行”。 3. 调试与错误排查: 讲解如何有效地使用 IDE 内置的调试器进行断点设置、单步执行和变量监视,这比单纯的 `print` 调试更为高效和系统。 4. 自动化脚本基础: 介绍如何利用 Python 基础功能,编写简单的自动化脚本,例如文件批量重命名、日志分析或数据初步清洗,体会编程带来的效率提升。 --- 本书的特点在于逻辑的严谨性、示例的实用性和语言的清晰度。我们坚信,掌握了这些核心概念和思维方式,读者将能够自如地驾驭 Python,并为未来深入学习数据科学、网络开发或人工智能等领域做好最充分的准备。

著者信息

图书目录

CHAPTER|01|認識 APCS 資訊能力檢測
1-1 認識 APCS 資訊能力檢測
1-2 APCS 考試類型

CHAPTER|02|運算思維與程式設計基本觀念
2-1 認識運算思維
2-1-1 拆解
2-1-2 模式識別
2-1-3 歸納與抽象化
2-1-4 演算法
2-2 程式設計簡介
2-2-1 程式設計步驟與注意事項
2-2-2 結構化程式設計
2-2-3 物件導向程式設計
2-3 資料型態
2-3-1 基本資料型態(Primitive Data Type)
2-3-2 結構化資料型態(Structured Data Type)
2-3-3 抽象資料型態(Abstract Data Type:ADT)
2-4 數字系統介紹
2-4-1 數字系統轉換方式
2-5 運算子
2-5-1 指定運算子
2-5-2 算術運算子
2-5-3 關係運算子
2-5-4 邏輯運算子
2-5-5 位元運算子
2-6 資料型態轉換
2-6-1 自動型態轉換
2-6-2 強制型態轉換
2-7 變數與常數
2-8-1 變數
2-8-2 常數
2-8 可視範圍(scope)
2-8-1 全域變數
2-8-2 區域變數(local variable)
2-9 輸入與輸出
2-9-1 printf()函數
2-9-2 scanf()函數
2-9-3 C++ 輸出入功能
2-10 前置處理器與巨集
2-10-1 #include 指令
2-10-2 #define 指令
2-11 本章相關模擬試題

CHAPTER|03|流程控制結構
3-1 選擇結構
3-1-1 if 指令
3-1-2 if else 指令
3-1-3 條件運算子
3-1-4 switch 指令
3-2 迴圈結構
3-2-1 for 迴圈結構
3-2-2 while 迴圈指令
3-2-3 do-while 迴圈指令
3-3 流程控制指令
3-3-1 break 指令
3-3-2 continue 指令
3-4 本章相關模擬試題

CHAPTER|04|陣列、字串、矩陣、結構與檔案
4-1 陣列簡介
4-1-1 一維陣列
4-1-2 二維陣列
4-1-3 多維陣列
4-2 字串
4-2-1 字串陣列
4-3 矩陣
4-3-1 矩陣相加演算法
4-3-2 矩陣相乘演算法
4-3-3 轉置矩陣演算法
4-4 結構(Structure)
4-4-1 結構宣告與存取
4-4-2 巢狀結構
4-4-3 結構陣列
4-5 檔案簡介
4-5-1 fopen() 函數與 fclose() 函數
4-5-2 fputc() 函數與 fgetc() 函數
4-5-3 fputs() 函數與 fgets() 函數
4-6 本章相關模擬試題

CHAPTER|05|函數
5-1 認識函數
5-1-1 函數原型宣告
5-1-2 定義函數主體
5-2 參數傳遞方式
5-2-1 傳值呼叫
5-2-2 傳址呼叫
5-2-3 傳參考呼叫
5-2-4 陣列參數傳遞
5-3 本章相關模擬試題

CHAPTER|06|指標
6-1 認識指標
6-1-1 宣告指標變數
6-1-2 多重指標
6-1-3 指標運算
6-1-4 指標與陣列的應用
6-1-5 指標與字串
6-2 本章相關模擬試題

CHAPTER|07|必考演算法解析與實作
7-1 演算法簡介
7-1-1 演算法表示方式
7-1-2 演算法效能分析
7-2 APCS 必備演算法
7-2-1 分治演算法
7-2-2 遞迴演算法
7-2-3 動態規劃演算法
7-2-4 貪心演算法
7-2-5 河內塔演算法
7-2-6 巴斯卡三角形演算法
7-2-7 回溯演算法 - 老鼠走迷宮
7-3 排序演算法
7-3-1 氣泡排序法
7-3-2 快速排序法
7-4 搜尋演算法
7-4-1 循序搜尋演算法
7-4-2 二分搜尋演算法
7-5 本章相關模擬試題

CHAPTER|08|基礎資料結構導論
8-1 串列結構
8-1-1 建立單向串列
8-1-2 走訪單向串列
8-1-3 單向串列插入新節點
8-1-4 單向串列刪除節點
8-2 環狀串列
8-2-1 環狀串列的建立與走訪
8-2-2 環狀串列的插入新節點
8-2-3 環狀串列的刪除節點
8-3 堆疊
8-3-1 陣列實作堆疊
8-4 佇列
8-4-1 陣列實作佇列
8-4-2 環狀佇列
8-4-3 雙向佇列
8-5 樹狀結構
8-5-1 樹的基本觀念
8-5-2 二元樹
8-5-3 陣列實作二元樹
8-5-4 串列實作二元樹
8-5-5 二元樹走訪
8-5-6 二元搜尋樹
8-5-7 堆積樹
8-6 圖形結構
8-6-1 無向圖形
8-6-2 有向圖形
8-7 圖形的走訪
8-7-1 先深後廣法(DFS)
8-7-2 先廣後深法(BFS)

CHAPTER|09|105年3月試題與完整解析
9-1 觀念題
9-2 實作題
第 1 題:成績指標
第 2 題:矩陣轉換
第 3 題:線段覆蓋長度
第 4 題:血緣關係

CHAPTER|10|105年10月試題與完整解析
10-1 觀念題
10-2 實作題
第 1 題:三角形辨別
第 2 題:最大和
第 3 題:定時 K 彈
第 4 題:棒球遊戲

CHAPTER|11|106年3月試題與完整解析
11-1 觀念題
11-2 實作題
第 1 題:秘密差
第 2 題:小群體
第 3 題:數字龍捲風
第 4 題:基地台

CHAPTER|12|106年10月試題-實作題解析
第 1 題:邏輯運算子(Logic Operators)
第 2 題:交錯字串(Alternating Strings)
第 3 題:樹狀圖分析(Tree Analyses)
第 4 題:物品堆疊(Stacking)

APPENDIX A 建置 APCS 檢測練習環境
A-1 下載 APCS 練習環境 iso 檔案
A-2 下載及安裝 VirtualBox 軟體
A-3 建立 APCS 虛擬機器
A-4 建立 Code Blocks C++ 單一程式檔案
A-5 關閉虛擬機器

图书序言

  • ISBN:9786263335653
  • 規格:平裝 / 400頁 / 19 x 26 x 1.8 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

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这本书真是让人耳目一新,特别是对于我这种编程新手来说,感觉就像是找到了一个久旱逢甘霖的宝藏。刚开始接触计算机科学和编程时,那些复杂的概念和密密麻麻的代码简直让人望而生畏,总觉得和自己格格不入。然而,这本书的叙述方式非常亲切自然,仿佛是身边一位经验丰富的学长在耐心指导。它没有一上来就抛出那些艰深晦涩的理论,而是从最基础的逻辑思维入手,引导我们建立起对编程世界的初步认知。作者对于如何将抽象的算法问题转化为具体的代码实现,讲解得非常到位,每一步的过渡都非常顺畅,让人很容易就能跟上思路。特别是对于那些初学者容易卡住的“卡点”,书中都有非常巧妙的化解之道,让人在攻克难关后有一种豁然开朗的成就感。这本书的结构设计也很有匠心,循序渐进的难度递增,让我在不知不觉中就完成了从“完全不懂”到“可以独立解决一些基础问题”的飞跃。这种扎实的打基础过程,让我对后续更深入的学习充满了信心。

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说实话,我之前也尝试过好几本号称“零基础友好”的编程书籍,结果往往是开头几章还行,一旦进入核心内容,就开始变得晦涩难懂,让人不得不查阅大量的外部资料来辅助理解。但这一本的深度和广度把握得恰到好处。它不仅仅是停留在“教会你写代码”的层面,更重要的是培养了我们“像计算机科学家一样思考”的能力。比如在处理数据结构和算法优化时,书中提供的对比分析非常清晰,能让人直观地感受到不同解法之间的效率差异。这不是那种死记硬背公式就能应付的教材,它更像是一本实战手册,充满了实用的技巧和“内幕消息”。对于那些希望通过自学提升技术栈,尤其是想在未来的面试中拿出亮眼表现的朋友来说,这本书提供的思维模型和解题框架,绝对是无价之宝。它成功地将看似冰冷的编程世界,用一种充满人文关怀的方式展现了出来,让人愿意沉浸其中,不断探索。

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作为一个已经有几年经验的开发者,我原本以为这种面向入门的书籍对我帮助不大,但事实证明我错了。这本书的价值在于它提供了一个“重新校准”自己思维的绝佳机会。很多时候,我们工作久了,会不自觉地陷入固有的思维定势,习惯于用最快、最省事的方式解决问题,却忽略了底层逻辑的美感和效率的最优化。这本书的某些章节,特别是关于复杂问题分解和递归思想的阐述,让我重新审视了自己过去处理某些复杂逻辑时的粗放做法。它用一种近乎严谨的数学美感来构建代码,使得即使是同样的功能,也能通过更优雅的方式实现。这种从“能跑就行”到“优雅高效”的转变,对于提升职业素养至关重要。我甚至会时不时地翻阅回去,看看那些经典的例题是如何被庖丁解牛般地剖析,从中汲取新的启发。

评分

这本书的排版和视觉呈现也值得称赞。在长时间阅读代码和技术文档时,眼睛很容易疲劳,但这本书的字体选择、行间距以及代码块的着色处理都非常到位,有效减轻了阅读负担。更重要的是,它在关键概念的解释上,非常善于使用类比和图示,将那些抽象的计算机内部运作原理具象化了。我记得有一次在理解某种排序算法的性能瓶颈时,书中的一个动态过程图示让我瞬间就明白了问题所在,这比单纯看文字描述有效得多。这种对读者体验的重视,体现了作者对读者的尊重。一个好的学习工具,不光要有硬核的内容,还必须要有舒适的阅读体验,这本书在这方面做得非常出色,让人愿意长时间地捧着它学习,而不是将其束之高阁。

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如果说要用一个词来形容这本书带给我的最大感受,那就是“系统性”。许多教程都是碎片化的,教你这个功能怎么实现,那个库怎么调用,但缺乏一个将所有知识点串联起来的宏观视角。而这本书,它提供了一个清晰的学习路径图,让你清楚地知道自己学到了哪里,下一步应该走向何方。它不是简单地堆砌知识点,而是围绕着“如何高效解决问题”这一核心目标,构建起一个完整的知识体系。从最基础的变量和控制流,到后面复杂的数据结构和设计模式的初步探讨,每一步都像是为后续的挑战做好了坚实的铺垫。这种由浅入深、脉络清晰的编排,让学习过程不再是盲人摸象,而是一场有明确终点的探险,极大地增强了学习的主动性和目的性。

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