用Python學程式設計運算思維-第二版(涵蓋ITS Python國際認證模擬試題) (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李啟龍

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深入探索電腦科學的基礎與實踐：一本開創性的程式設計入門指南 這本厚實的專著，旨在為所有渴望踏入程式設計世界，並建立紮實運算思維（Computational Thinking）根基的讀者，提供一條清晰、全面且富含實作經驗的學習路徑。本書的核心目標，是將抽象的電腦科學概念，轉化為讀者手中可操作、可理解的程式碼與邏輯結構。我們堅信，優秀的程式設計能力不僅僅是語法的記憶，更是一種解決問題的思維模式。 全書結構經過精心設計，循序漸進地引導讀者從零開始，逐步建構起堅固的知識體系。 第一部分：程式設計思維的啟蒙與基礎建構 本部分是通往所有進階程式設計領域的基石。我們首先聚焦於「為什麼要學習程式設計」以及「如何像電腦一樣思考」。這不僅是語法教學，更是心態的建立。 核心概念的深度剖析： 運算思維（Computational Thinking）的實踐： 詳細闡述了運算思維的四大支柱——分解（Decomposition）、模式識別（Pattern Recognition）、抽象化（Abstraction）與演算法設計（Algorithm Design）。我們不只是定義這些術語，而是透過大量的具體案例，展示如何在日常生活、數學問題和工程挑戰中應用這些思維工具。例如，如何將一個複雜的家務安排分解成可執行的步驟，並找出其中的重複模式。 基礎資料結構的直觀理解： 我們避免使用過於學術化的語言來介紹變數、列表（List）、陣列（Array）和字典（Dictionary）。取而代之的是，使用類比（Analogy）的方式，例如將記憶體空間比喻成帶有標籤的箱子，將列表比喻成有序的倉庫貨架。這確保即便是對電腦科學背景完全陌生的讀者，也能對資料在記憶體中的組織方式建立清晰的圖像。 控制流程的邏輯精確性： 條件判斷（If/Else）與迴圈結構（For/While）是程式的骨幹。本書會深入探討如何構建健壯的條件邏輯，並區分何時應使用固定次數的迴圈，何時應使用依賴條件判斷的無限迴圈，以及如何有效地處理巢狀結構，避免邏輯陷入死循環或產生意外的邊界錯誤（Edge Cases）。 第二部分：結構化程式設計與模組化思維 隨著基礎的穩固，我們將進入程式設計的工程層面——如何編寫出清晰、可讀、易於維護的程式碼。 函數與模組的藝術： 函數的設計與職責劃分： 深入探討函數（Function）的設計原則，特別是「單一職責原則」（Single Responsibility Principle, SRP）的早期體現。我們教授如何設計具有清晰輸入、清晰輸出，且無副作用（Side Effect）的純淨函數。這一步驟對於未來學習物件導向程式設計至關重要。 錯誤處理與例外機制（Exception Handling）： 程式碼絕不會總是在理想狀態下運行。本部分詳盡介紹如何預測程式碼可能崩潰的地方（如檔案不存在、使用者輸入錯誤、數學運算中的除零錯誤），並使用結構化的方式捕獲和處理這些例外情況，從而提升程式的穩定性和使用者體驗。 檔案的輸入/輸出（I/O Operations）： 實用程式的核心功能之一是與外部世界互動。本書提供詳盡的指導，涵蓋如何安全地讀取和寫入文字檔案、二進位檔案，並探討不同編碼格式（如UTF-8）對國際化處理的影響。 第三部分：進階資料結構與演算法概念導引 本部分是區分初學者與具備紮實基礎的關鍵。我們將從實用的角度介紹如何更有效地組織和操作大量資料。 效率與優化思維的培養： 更複雜的資料組織： 除了基礎的列表和字典，本書將介紹堆疊（Stack）與佇列（Queue）在實際場景中的應用，例如瀏覽器歷史紀錄的回溯功能，或任務排程系統。 基礎演算法的效率分析： 介紹時間複雜度（Time Complexity）和空間複雜度（Space Complexity）的基本概念，使用「大O符號」（Big O Notation）來描述演算法的性能增長趨勢，而非僅僅關注執行時間的絕對值。這使讀者能夠在面對不同規模的資料集時，做出更明智的演算法選擇。 排序與搜尋的權衡： 詳細比較幾種經典排序演算法（如冒泡排序、插入排序、選擇排序）的內部機制及其效率差異，並指導讀者理解為何在某些情況下，較為複雜的演算法（如快速排序或合併排序）是更優的選擇。 第四部分：物件導向思維的鋪墊與實際應用案例 為了讓讀者能處理更龐大、更複雜的軟體專案，本書將物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）的概念融入實作中，作為對結構化程式設計的自然延伸。 類別（Class）與物件（Object）的對應關係： 解釋類別如何作為「藍圖」或「模板」，而物件則是根據此藍圖創建的「實例」。通過建立模擬現實世界的實體（如「汽車」、「員工」），讀者能直觀理解封裝（Encapsulation）、繼承（Inheritance）和多型（Polymorphism）的基礎概念。 資料視覺化與報告生成： 為了讓學習成果更具體，本書包含幾個貫穿始終的綜合專案，涉及如何從外部來源匯入資料，進行初步的清理與轉換，並利用圖表庫（如繪圖工具）將分析結果以視覺化的方式呈現，這極大地增強了程式設計的實用價值和成就感。 本書的設計哲學是「邊做邊學」（Learning by Doing）。每一章節都穿插了大量的程式碼範例、隨堂練習和章末挑戰題，旨在確保讀者不僅是閱讀了概念，而是真正地動手實踐並內化了這些知識。這套結構化的教學方法，確保學習者在完成此書後，不僅能寫出能運行的程式碼，更能寫出結構良好、思維嚴謹的解決方案。