APCS 完全攻略：從新手到高手，C++解題必備 (電子書) pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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胡昭民

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具体描述

＼滿級分快速攻略／
重點總整理 + 歷次試題解析

　　☑ 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 C++ 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 C++ 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

《APCS 完全攻略：從新手到高手，C++解題必備 (電子書)》是一本專為準備參加大學程式設計先修課程（APCS）的學生量身打造的學習指南。本書旨在提供系統化、深入淺出的教學，幫助讀者從零基礎穩步邁向精通 C++ 程式設計，並有效應對 APCS 考試中的各類演算法與資料結構挑戰。本書的結構設計遵循循序漸進的學習路徑，首先建立紮實的程式語言基礎，繼而深入探討核心的資料結構與演算法，最後提供實戰演練與應試策略。全書內容涵蓋 APCS 考試範圍內所有必備知識點，確保讀者能夠全面掌握解題所需的理論與實務技能。第一部分：C++ 語言核心基礎 (The C++ Core Foundation) 此部分著重於建立穩固的 C++ 程式設計基礎。不同於其他僅介紹語法書籍，本書強調「程式設計思維」的培養。第一章：C++ 程式世界的初體驗環境建置與基本 I/O：詳細介紹標準開發環境（如 Code::Blocks 或 VS Code 搭配 G++ 編譯器）的設定步驟。透過經典的 "Hello, World!" 範例，講解程式的編譯、連結與執行流程。重點剖析 `iostream` 庫，包括 `cin` 和 `cout` 的正確使用方式，並引入格式化輸出（如設定浮點數精度）。變數、資料型態與運算子：系統梳理 C++ 的內建資料型態（`int`, `long`, `float`, `double`, `char`, `bool`）及其記憶體佔用和取值範圍。深入探討各種算術、關係、邏輯及位元運算子的優先級與結合性。著重講解型別轉換（Implicit vs. Explicit Casting）在實際解題中的潛在陷阱。第二章：控制流程與程式結構條件判斷與選擇結構：精講 `if-else if-else` 和 `switch` 語句的應用場景，並通過實際案例展示如何使用布林邏輯組合複雜的決策條件。迴圈結構的精妙運用：詳盡解析 `for`, `while`, 和 `do-while` 迴圈的異同及其適用時機。特別強調無限迴圈的設計與控制，以及如何使用 `break` 和 `continue` 語句來優化迴圈邏輯，這是處理某些特定題目（如輸入直到 EOF）的關鍵技巧。函數的模組化設計：介紹函數的定義、聲明與呼叫。深入探討傳值呼叫（Call by Value）與傳址呼叫（Call by Reference）的區別與效能考量。函數重載（Overloading）的概念，以及如何利用預設參數（Default Arguments）編寫更靈活的函式介面。第三章：資料結構的基石陣列 (Arrays)：從一維陣列開始，逐步過渡到二維陣列（矩陣）的儲存與存取機制。講解陣列與指標的底層關聯，為後續的指標與動態記憶體管理打下基礎。指標 (Pointers) 與記憶體管理：指標是 C++ 的核心，本書將其獨立成章深入探討。講解指標的宣告、解引用（Dereferencing）操作，以及指標算術。探討靜態記憶體配置與動態記憶體配置（`new` 和 `delete`）的區別，強調避免記憶體洩漏的重要性。字串處理 (Strings)：講解 C 風格的字串（`char` 陣列）與 C++ 標準庫中的 `std::string` 類別。重點介紹 `std::string` 提供的豐富方法（如 `find`, `substr`, `append`）及其在處理文字類題目的效率優勢。第二部分：進階 C++ 與標準範本庫 (STL) (Advanced C++ and STL Mastery) APCS 考試極度依賴 STL，此部分將 STL 視為解題的「武器庫」，系統性地介紹其主要元件。第四章：結構體與類別 (Structs and Classes) 結構體 (Struct)：作為資料聚合的基礎，講解如何定義包含不同資料型態的複合資料結構。物件導向初步：導入 `class` 概念，區分 `public`, `private`, `protected` 的存取權限。講解建構子（Constructor）與解構子（Destructor）的生命週期管理。封裝與抽象：探討如何透過成員函數實現資料的間接存取，理解封裝的意義。第五章：STL 的核心元件容器 (Containers)：詳盡介紹 `std::vector`（動態陣列的王者）、`std::list`、`std::deque` 的底層實現原理和使用場景對比。特別強調 `std::vector` 在競技程式中的主流地位及其迭代器 (Iterators) 的使用方法。演算法 (Algorithms)：介紹 `` 標頭檔中的常用函數，如排序 (`std::sort`)、搜尋 (`std::binary_search`)、元素操作 (`std::find`, `std::count`)。通過實例展示如何結合迭代器與演算法，以極簡程式碼實現複雜操作。映射與集合 (Maps and Sets)：深入探討基於平衡樹（通常是紅黑樹）實現的關聯式容器 `std::map` 和 `std::set`。分析其 $O(log N)$ 的查詢、插入與刪除效率，並對比 `std::unordered_map`（雜湊表）在平均情況下的 $O(1)$ 性能優勢。第三部分：APCS 演算法與資料結構實戰 (APCS Algorithm & Data Structure Practice) 這是本書的核心，所有理論知識在此處轉化為解題能力。第六章：基礎排序與搜尋演算法排序演算法剖析：詳解冒泡排序 (Bubble Sort)、選擇排序 (Selection Sort) 和插入排序 (Insertion Sort) 的步驟，並分析其最差、平均與最佳時間複雜度 $O(N^2)$。接著重點講解效率更高的快速排序 (Quick Sort) 和合併排序 (Merge Sort) 的遞迴實現與時間複雜度 $O(N log N)$ 的數學證明。二元搜尋法 (Binary Search)：講解二分搜尋的必要前提（有序資料），並透過實戰題目（如尋找特定數值、尋找第一個/最後一個出現的位置）來練習邊界條件的處理，這是 APCS 常見的陷阱。第七章：遞迴思維與樹狀結構 (Recursion and Trees) 遞迴的精髓：講解遞迴的「基線條件」與「遞迴步驟」。透過計算階乘、費氏數列等基礎範例，逐步過渡到更複雜的應用，如漢諾塔問題。樹的基礎概念：介紹樹的術語（根、節點、葉子、深度、高度）。重點講解二元樹 (Binary Tree) 的結構。樹的遍歷：深入實作前序 (Pre-order)、中序 (In-order) 和後序 (Post-order) 遍歷的遞迴與迭代（使用堆疊）解法。分析如何利用特定遍歷組合還原樹的結構。第八章：堆疊 (Stack) 與佇列 (Queue) 堆疊的 LIFO 原則：講解堆疊的抽象資料型態 (ADT)，並使用 `std::vector` 或 `std::stack` 實現。重點練習括號匹配問題、表達式求值（中綴轉後綴/前綴）。佇列的 FIFO 原則：講解佇列的應用，特別是廣度優先搜尋 (BFS) 的基礎結構。通過環狀緩衝區（Circular Buffer）的概念，理解高效能佇列的實現。第九章：圖論初步 (Introduction to Graphs) 圖的表示法：講解鄰接矩陣 (Adjacency Matrix) 和鄰接串列 (Adjacency List) 在不同稀疏程度圖上的優缺點與記憶體效率比較。圖的遍歷：詳盡介紹深度優先搜尋 (DFS) 和廣度優先搜尋 (BFS) 的遞迴與迭代實現。本書會提供清晰的範例，展示如何使用 DFS 判斷連通性、尋找路徑，以及如何使用 BFS 解決最短路徑問題（適用於無權圖）。第四部分：應試策略與效能優化 (Exam Strategy and Optimization) 此部分專注於將知識轉化為實際的解題速度和準確性。第十章：時間複雜度分析與優化大 O 符號的實戰應用：不僅停留在理論層面，本書提供大量的程式碼片段，指導讀者如何「計算」自己程式碼的時間複雜度。分析常見的 $O(N^2)$, $O(N log N)$, $O(N)$ 結構在 $N=10^5$ 或 $N=10^6$ 規模下的實際執行時間預估。空間複雜度考量：講解如何分析遞迴深度對記憶體佔用的影響（堆疊空間）。第十一章：實戰演練與除錯技巧常見錯誤模式分析：彙整 APCS 歷屆考題中常見的錯誤，例如：陣列邊界溢出 (Off-by-one errors)、指標未初始化、動態記憶體釋放錯誤、遞迴終止條件錯誤等。除錯 (Debugging) 流程：教授使用 GDB 或 IDE 內建除錯工具的有效技巧，包括設定中斷點、單步執行、觀察變數值，以快速定位錯誤。程式碼風格與規範：鼓勵編寫符合工業標準的程式碼，包括適當的變數命名、註釋習慣，這對於複雜專案和團隊協作至關重要。本書的設計宗旨是成為讀者從初學者到能夠自信應對 APCS 考試中所有演算法題目的橋樑，所有講解均輔以清晰的 C++ 程式碼範例和對應的執行結果分析。

图书目录

CHAPTER｜01｜APCS 資訊能力檢測簡介
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、檔案與類別
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 fpus() 函數與 fgets() 函數
4-6 類別簡介
4-6-1 類別物件的宣告
4-6-2 存取層級關鍵字
4-6-3 建立類別物件
4-7 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 建立與走訪單向串列
8-1-2 單向串列插入新節點
8-1-3 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