電腦基本運作：程式語言
電腦的運作，必須靠程式語言來溝通。
程式語言是一種用來與電腦溝通的「演算法」。
所謂「演算法」是指：
由一連串的指令，來告訴電腦如何採取行動。
更精確來說，是一連串指示電腦的動作跟順序的系列安排。
在理解演算法之前，我們先來看看底下這個簡單的遊戲。
遊戲目標：交換黑棋和白棋的位置
遊戲規則一：每個棋子可以滑動至相鄰的空格內。
遊戲規則二：也可跳過相鄰的棋子至下一個空格。
如果這盤棋要由你（妳）來指揮電腦下，
你要如何來下指令呢？
底下這兩群指令，你會選用哪一個？
★２號格白棋移到３號格內
★４號格黑棋跳到２號格內
★白棋移一格
★黑棋跳一格
你（妳）覺得哪群指令比較適合來指揮電腦運作呢？
如果你還不曉得怎麼分，再試試看下面這兩個：
【逃生門緊急使用步驟】
1. 拉開蓋子
2. 將門把推到開啟位置並鬆手
3. 向外把門推開
【飛機洗手間使用規則】
＊禁止吸煙
＊禁止飲食
＊當安全帶警示燈亮起時請勿使用洗手間
比較好的指令是能讓人（或電腦）一步一步的執行動作，
這就是我們上面所提到的「演算法」。
演算法告訴你如何一步一步執行任務，
而不是只是告訴你什麼可以做，什麼不能做。
因此「演算法」是在談論「如何」做，而不是做「什麼」。
人類的語言，常常存在著模擬兩可的狀況，
但電腦的程式語言，則要具體精確，不能有模糊空間。
程式語言基本上可分為：
1. 低階「機器碼（machine code）」和
2. 「高階語言（high-level languages）」。
以這兩種程式語言來說，
電腦真正「看」得懂的，只有機器碼。
機器碼是一種非常簡單的語言，它只使用兩種字母：0 和 1。
因此機器碼中的所有字都是由 0 和 1 組成的序列，
例如，00000100 可能代表一個字，而 10101010 代表的意思就完全不同。
在這裡順便介紹一個概念—位元組(byte)
在電腦普遍使用的初期，電腦每次能處理的位元數，是8位元(bits)。
因此，我們把８位元(bits)合成１個位元組(byte)。
當時的電腦也因而被稱成８位元電腦。
隨後由於電腦中央處理器技術的進步，
慢慢的又發展到１６位元，３２位元，甚至現在到達６４位元的運算單位。
高階程式語言，是一種為了讓人類比較容易理解而設計的語言，
比較接近人類語言的用法。例如：
10 INPUT name '輸入姓名
20 PRINT "Hello," name '輸出 Hello + 姓名
30 FOR i = 1 to 10 '重覆執行10次, i 計數從 1 到 10
40 PRINT i '輸出 i 的值
50 NEXT '執行下一次循環
60 END '結束
或是
void main(void) {
int inv=0; /*計數用變數*/
double sum=0; /*計算總和*/
float Data; /*輸入值存在Data變數*/
do {
printf("輸入實數:"); /*在螢幕上顯示字串*/
scanf("%f", &Data); /*由鍵盤輸入數值*/
sum = sum + Data; /*將輸入值加到sum */
inv = inv+1;
} while(inv < 5); /*若inv小於5，繼續執行*/
printf( "平均值= %f ",sum/5.0); /*印出平均值*/
printf( "\n"); /*換行*/
}
這樣一來，人們在進行程式設計時，可以用較直覺的方式來進行，
但是這些高階語言電腦是看不懂的，
所以必須要透過一個編譯器（Compilers）或直譯器（interpreter），
將高階語言先轉換（翻譯）成低階機器碼，
再由電腦根據機器碼來運作執行程式。
雖然高階語言比起機器碼更人性化，
但在編輯上，仍然可能因拼錯語法或指令，
造成程式執行的錯誤。
因此，最近又有積木式的程式語言發展出來，
像我們六年級所學的Scratch 3.0 及 AppInventor II，就屬於這一類。
積木式的程式語言，基本上都可以轉換成高階語言，
一樣藉由編譯器，再轉為機器碼。
一個完整的演算法（或稱程式），
其實就是一組用來完成某件工作的有程序和指令，
也因此它涵蓋了以下兩件事：
1. 必須被執行的動作方式
2. 動作必須要遵循的順序
任何演算法都可以用這三種程序寫出來：
順序（Sequence）、
選擇（Selection）、
迭代（Iteration）。
一、順序：包含一連串先後順序動作，例如：
【緊急逃生門開啟】
1. 拉開蓋子
2. 推槓桿打開艙門
3. 將門往外推
底下有個著名的遊戲—農夫過河，也能來體驗一下順序的重要性。
有個農夫帶著心愛的狐狸，去市場買了一隻活雞和一條玉米。
回家時必須搭乘小竹筏渡河。
小竹筏很小，最多只夠讓農夫和他所帶的一項物品或動物乘坐。
而且只有農夫才能控制竹筏航行。
但農夫碰到了一些問題：
1.雞會找機會偷吃玉米，狐狸也伺機想吃雞。
2.如果農夫與狐狸和雞同時在場(同在岸邊或竹筏上)，動物就不敢造次。
3.如果農夫遠離了動物(農夫和動物分別在岸邊或竹筏上)，有機會時，
雞肯定會把玉米吃掉，而狐狸也會吃雞。
那麼，農夫要如何安排渡河，才能讓這三項都完整無缺的渡河到家呢？
這個問題，先留給同學們來嘗試解題，先不公佈答案。
同學們可以把解題的步驟與程序寫下來，
看看你總共用了多少個步驟，來幫農夫解決這個難題。
你會發現動作的選項與順序，是很重要的。
【疫情警戒三級的停、復課選擇】
如果 疫情警戒降為二級 (條件)
那麼 學校就復課，學生回校上課。 (條件為真)
否則 繼續停課，學生進行線上學習。 (條件為假)
在選擇的條件裡，有時不只有單一條件，
這時我們就會用到邏輯判斷 and(且) 、or(或)來作真假的運算，
例如：
【疫情警戒三級時違規罰則】
如果 人在街上 且 未戴口罩 （需兩個條件均符合才成立)
那麼 依傳染病防治法，裁罰3千元以上1萬5千元以下罰鍰。
否則 未違規，不予裁罰。
如果 室內群聚超過5人 或 室外群聚超過10人 (兩個條件只要一個符合即成立)
那麼 依傳染病防治法，處新台幣6萬元以上、30萬元以下罰鍰。
否則 未違規，不予裁罰。
三、迭代：在程式中，重複性的工作是非常重要的一環，
「重複」這檔事，又就叫作迴圈（loop）或遞迴。
當我們下達「重複」指令時，須設定「終止條件」，
否則重複執行的程式會永不停止。
底下以兩個例子，來說明「重複」語法。
例如：
【撲克牌重複抽牌遊戲一】
重複抽牌直到抽中紅心A為止
如果 抽中紅心A
那麼 停止抽牌。
否則 繼續抽牌。
【撲克牌重複抽牌遊戲二】
重複抽１０張撲克牌
將 每次抽中的點數加總。
第一種狀況，可稱為條件控制迴圈（Sentinel-controlled loops），
第二種狀況，可稱為計數控制迴圈（Counter-controlled loops）。
條件控制迴圈可視實際執行的情況，決定重複執行的次數；
而計數控制迴圈，則事先就已律定好重複執行的次數。
至於要採用哪一種迴圈，則取決於重複執行的需要。
以上是我們簡單介紹有關程式設計的基本概念，
實際上，真正程式設計所需的知能，還不止上面這些。
有興趣的小朋友，可以利用畢業後的空閒時間，
多利用 Scratch 3.0 或 AppInventor II 來進行練習，
對你將來的各項學習，都會很有幫助的。
隨堂測驗網址
