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魅麗。花火原創小說66折起
普格碼島的法師:歡樂自學寫程式
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可得紅利積點:12 點
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商品簡介
作者簡介
目次
書摘/試閱

商品簡介

歡迎光臨普格碼!拿起指南,你也可以遨遊程式的奇幻世界。
程式學習就從這本開始!讓你迅速認識4大類7種程式語言:
Scratch/Python/Haskell/HTML/CSS/JavaScript/Java+Arduino
一起修練入門魔法,奠定初級程式能力基礎!

科技越來越進步,機器越來越「聰明」。
當你正閱讀這行文字時,數以百萬計的程式也在世界上悄悄運作著。
這個時代,我們更該學會駕馭電腦,而不是被電腦取代。
現在就進入程式王國普格碼,揭開各種程式的神秘面紗。

程式王國普格碼島上有火之森林、水之海灘、風之雲端、土之山洞和中央大石幾個區域。住在這些地方的法師,各自擅長不同特性的程式魔法,招數千奇百怪,外人往往看得一頭霧水,弄不清楚這些法術是如何建構起來的,只覺得既驚訝又神奇。
《普格碼島的法師》是通往這個程式魔法世界的指南,將帶領大家穿越這片謎團。在本書中你會學到:
擅長創造效果的火系法術──透過Scratch,排列程式積木創作小遊戲。
特別重視結構的水系法術──利用Python和Haskell,輕鬆解決數學習題。
掌管網際溝通的風系法術──結合HTML、CSS、JavaScript,設計好看又好玩的網站。
注重實際運用的土系法術──拿起Arduino開發板,搭配Java語言打造機械裝置。
本書除了介紹以上四系七種程式語言,也提供程式創意發想的線索,並點出持續自學精進的方向,引導讀者不斷進步成長。
二十一世紀Coding當道,全球都在學習寫程式。趕快和普格碼島上眾法師一起跟上潮流,一步步接近科技世界的奧秘,練就新時代最重要的基本能力。

各界推薦(依姓氏筆劃排列)
臺師大資訊教育所教授 吳正己
貝殼放大執行長 林大涵
前建中校長、建中Taiwan Coder League社團推動人 陳偉泓
OpenLab.Taipei共同創辦人 鄭鴻旗
臺大電機系教授 葉丙成
橘子蘋果兒童程式學苑創辦人 賴岳林
資深黑客、PTT共同創辦人 戴志洋

本書跳脫傳統教學方式,透過想像力的開展,一步步引領學習者進入程式設計殿堂。
──臺師大資訊教育所教授 吳正己

用故事情境開頭,縱觀運算思維、演算法、應用程式、使用者介面及硬體,是一本台灣現在亟需的「STEM科普書」!
──橘子蘋果兒童程式學苑創辦人 賴岳林

作者簡介

作者
唐宗浩
1985年生,政大應用數學系、教育學程畢業,成長過程中經歷了體制學校、另類學校和在家自學三種教育型態。熱愛思考與分享,從高中開始教課,有十多年的教學經驗,擅長適性教學,授課領域包含數學、戲劇、作文、程式等。
目前擔任自主學習促進會資訊長,研發「自學地圖」與「自學2.0」互認平台,並與朱佳仁老師共同編寫開放教材《自由數學》,也參與g0v開源技客社群,現階段作品有「公民記者證」和「vTaiwan3.0」(協作)。
曾經出版過《另類教育在台灣》(唐山,合著)、《跟孩子一起玩數學》(遠流)與《自主學習手冊》(自主學習促進會,合著)三本著作。

繪者
61Chi

目次

緣起

啟程 程式王國:普格碼島
歡迎來到程式新手村!
普格碼島的法師
當個「普格碼」旅人

第一章 火系法術:Scratch 拼圖寫程式
火系法術簡介
哈囉,世界!
潛水夫
妙用畫筆
小貓走迷宮
數位音樂
如何控制一群噴火龍?
值得做做看的點子

第二章 水系法術:讓 Python 和 Haskell 幫我們算數學
水系法術簡介
讓電腦替我們做算術
真的?假的?
公式與函式
找倍數
迴圈結構
折疊結構
省力的內建函式
差距的玄機
統計問題
因數與倍數
質數的篩法
遞迴結構
如何處理字串?
建置單機的 Python 和 Haskell 開發環境
讀寫檔案
值得做做看的點子

第三章 風系法術:HTML+CSS+JavaScript 開心寫網頁
風系法術簡介
Hello World!
超連結
特殊符號
文件物件模型(DOM)
改變字體的大小、顏色和位置
CSS 的選擇器
身分和類別
用數字編織顏色
利用假文排版
立體效果
從別人的網頁學習
自適應設計
友善列印
事件與 JavaScript
JavaScript 函式
呈現資料
取得遠端資料
瀏覽器物件
建置你的單機開發環境
自訂計畫

第四章 土系法術:利用 Arduino+Java 進入實體機械世界
土系法術簡介
點亮 LED 燈
認識電路
感知
按鈕與傾斜感測器
程式結構
類比感測器
電位器與感溫器
光敏電阻
敲擊感測器
時間感
行動
LED 燈與變色 LED 燈
發聲器
伺服馬達
馬達
液晶顯示器
思考
出題目給自己練習

附錄一:一些你可能會好奇的事
附錄二:孩子學程式,家長可以怎麼支持呢?

圖片來源

書摘/試閱

〈緣起〉

去年四月初,兒童節剛過不久,接到郝明義先生來信,提到考慮出版少年讀者的程式書,並且提及他和唐鳳談的過程中,唐鳳建議他來問我的意見。
我本身有自學程式、創作專案的經驗,但是參與黑客圈的經歷並不長,大部分的經驗都在自學圈與教育圈。
數學教學的經驗比較豐富,中小學的數學教育,常見的問題我大都知道如何處理。程式教育則是比較新的東西,大家都還在摸索,沒有定論。我自己的經驗是,將程式視為數學的應用,把數學教育的知能用於程式教育上、搭配上藝能科實作教學的方針,兩者合起來,是行得通的。
不過,當時因為兒子還很小,我主要是在家與妻子協同帶小孩,努力從手忙腳亂中找到節奏。過程中,家庭新節奏優先,手上幾個專案都暫停開發了,一時也沒有程式方面的授課。
當時我想,只是聊聊,分享經驗和想法也是好的,因為十二年國教資訊課綱中,程式教育進入中小學,對這一點,大家當然都有期待,也希望整體是往務實有益的方向發展。如果大塊想出程式入門書,至少把點子提供一下,讓他們有個好的方向也不錯。沒想到,聊著聊著,郝先生「你來寫這本書如何?」這句話就出現了。
程式的範圍很廣,很少有人全部都懂,我對許多範圍所知也相當有限。以網路App而言,我也只是比較熟悉用戶端、不熟悉伺服器端的開發。不過,對於入門書而言,重點不在面面俱到 ,而在引起興趣、建立初步成功經驗,以及對陌生的領域掌握其大概的範圍和知識地圖,還有延伸學習的資源引介。
這些是我可以做的,也有意願嘗試,於是我就答應了,並且以角色扮演遊戲中常見的地水火風為程式領域分類,凸顯效果、結構、溝通、實際與效能這些程式設計師在乎的價值。希望讀者一面閱讀、一面上機操作的同時,能夠有更寬廣的視野。
兩個月的撰稿過程中,很感謝唐鳳提供的專業諮詢,以及後續大塊文化、網路與書編輯團隊在表達與圖文上的討論與細修,當然也要感謝整個網路上眾多學習資源的開發者。
總而言之,書中的知識並不是我的。我只是把不同地方學到的知識,組織重整、選擇並整理成比較適合入門的樣態、並設計例子來說明,如此而已。
期望讀者將本書視為一個入門的踏腳石,經過它之後,還可以走很遠的路。


唐宗浩,2017夏

 

〈歡迎來到程式新手村!〉

當你正閱讀這行文字時,數以百萬計的程式也在世界上悄悄運作著。
天色漸暗,路燈亮了,曙光出現,路燈又關閉了;電梯上上下下,可以任意停靠在不同的樓層;還有具備各種功能的手機和電腦,它們都是經過程式的設計來控制的。
比較複雜精密的程式,例如工廠生產線上不斷舞動機器手臂來組合零件的機器人;人們互通書信的電子郵件和各種即時交流的社交通訊軟體;在心律不整的人體內植入自動去顫器(就是一般聽到的自動電擊器)──這些機器和設備可以很規律地在適當時間運轉,也都是依靠程式的設計來運作。
「程式」(program)是什麼,簡單來說,程式就是一種控制電腦運作的方法。這種控制方法並不是按幾個鈕,或是說幾句話就算,而是透過一組有程序、有結構的代碼(code),像工作列表或食譜那樣的指令,讓電腦來為你做事,達成你想要完成的目標。
代碼又是什麼呢?代碼就是組成程式的各種零件,又被稱為「程式碼」。有些程式只需要少數幾個代碼組合就可以完成,就像螺絲釘、螺絲帽;有些則需要比較複雜的代碼組合,就像模型小火車需要多種零件才能讓它運轉。
會寫程式的人,一般被稱為代碼寫手(coder)。但程式不單只是代碼,就像一本書並不只是把一堆句子組合起來而已,要如何將它們有秩序地編排和組合,關係到程式的讀寫與運作是否順暢,這是很重要的。
世界上存在各種語言,像拉丁語、俄羅斯語、德語、英語、日語等,程式領域也有各種不同的程式語言,多種多樣。有在網路上執行的,也有在單機上執行的;有困難的,也有比較簡單的。事實上,從十九世紀發明可以寫程式的打卡計算機,到今天個人電腦的普遍使用,為了因應不同範圍、不同用途、不同喜好的需求,人類發明了好幾百種的程式語言。這麼多不同的程式語言和分支,要怎麼分類、應該選擇從哪個語言入手,還真不容易。
這本書透過實際的操作情況結合奇幻世界的場景,希望能為你建立一個有趣的入門方向,引導你進入程式的大千世界。

 


〈普格碼的法師〉

程式王國普格碼是一個島國,這裡住著許多法師,他們擅長施展各種不同的法術,而且會隨著環境或不同的族群,幻化出千奇百怪的招數,這往往讓「普格碼」以外的人覺得一頭霧水,分不清楚這些法術是如何建構起來的,只覺得既驚訝又神奇。
其實,普格碼法師施行法術的過程,看起來一點也不有趣。因為大部分的時間,他們都只是在電腦前不斷敲打著鍵盤,然後螢幕上就接著出現一行一行只有他們自己才看得懂的密碼,或者說是咒文也不為過——至少從我們這些旁人的角度來看是如此。
普格碼的咒文大都只是由不同的單字和各種符號組成,但看起來卻是這麼難懂,而且許多普格碼的法師自己也只懂得施展法術,卻不懂得如何教別人。你若想要搞清楚這些法術究竟是怎麼使的,最好還是親自跑一趟普格碼。
幸好普格碼說近不近,說遠不遠,只要在家裡打開這本書和一台能連上網的電腦,就可以在普格碼島上悠遊,循著法師們的腳步學習各種法術了!如果你還對哪些法術特別感興趣,也有專門的指標引領你走入它的世界;只要你願意主動接近,不用害怕,它是敞開大門歡迎你的。
第一次踏上普格碼這個陌生島嶼的旅人,會發現島上各處都是開放的,四通八達,有很多的出入口。雖然有明顯的標示方向,但往往不知道要先從哪個地方進去,才能找到既簡單又想學習的法術。如果不小心跑進太過困難的區域,馬上就會發現周圍的法術都太深奧了,那麼即使想學也很難上手。
一直以來,為了讓普格碼的法術能夠被外人看得懂,島上的法師們想盡各式解決方法,努力地將各種咒文按照不同派別加以區分,並透過說明文件或互動式教程(tutorial)等方式,深入淺出地引領初次到島上一探究竟的旅人。但即使如此,仍然有不少旅人覺得要入門已屬不易,恐怕難以尋找更深的路徑,因為這些咒文乍看之下似乎了解,但又好像不是真的很懂。
怎麼辦呢?幸好,不久之前,有一群法師創造了一種全新的咒文,像大量製造的零件一樣隨手可得,來到這裡的初學者不再需要學習什麼難懂的咒文,只要像拼拼圖一樣,把這些現成的咒文拼起來,就可以施行法術了。
至此,進入普格碼王國學法術的道路就變得容易多了。這些火系法術的所在地,也就是旅人通常被帶往的第一站,它叫作「火之森林」,位在島的西方。
不過,也有人因為拼拼圖寫程式很簡單,就在火之森林裡迷失了,沒有去探索其他地方,因此本書還會加入水系、風系與土系這三大類型法術的入門介紹。

*火之森林
旅人拿著望遠鏡,從普格碼島外遠遠看著火之森林。在落日的餘暉中,滿天的晚霞映照著大地,這時可以看到島上有許多火把堆,只見火焰忽高忽低,冒出各種顏色的煙,把星空渲染成一片金黃色。
有四位法師正用各種法術讓火焰產生不同的變化。火焰之間相互交錯,一下子分開,一下子又重疊,還不斷發出各種炫目的效果,像活生生的一樣。
旅人觀察許久,漸漸地,終於可以清楚看出法師們手中的法寶了。
第一位法師的法杖上畫著一隻黃色小貓,第二位法師色彩斑斕的法杖上刻著「CSS」,第三位法師的法杖持續發出一閃一閃的亮光,第四位法師的法杖上則是一座藏有各式圖案的圖書館。
緊接著又是一陣陣的火光交會,炫目的光彩看久了,只覺眼睛有點刺痛。旅人放下望遠鏡,看得到他眼中還殘留著許多光影,仍不斷的變幻著。
嗯,火系法師滿擅長創造「效果」的,旅人對自己下了結論。

*水之海灘
旅人又拿起望遠鏡,他把目光轉向普格碼東方的「水之海灘」。
只見水不斷從海洋上升到大氣層中,大量的小水珠變成了雲,最後又降落到地面來;也看到了許多的小溪、河流和運輸水道。這些場景都是水系法師創建出來的,如果不仔細看,就很難看到法師們是如何揮動法杖的。
旅人或左或右地來回移動望遠鏡,想要找出些端倪,最後終於看到有五位法師坐在一艘船上,乘著風浪急急地向前行進著。但看不到他們有什麼快速的動作,一切顯得十分平靜,幾乎看不出他們施咒的手勢,也無法察覺他們的法杖上顯現了些什麼,彷彿他們只是靠著專注的冥想就建構完成了這個咒文。旅人再仔細一瞧,似乎看出了這些法師不一樣的地方。
第一位法師的法杖鑲著許多「λ」字,第二位法師的法杖上鑲著一串串珍珠,第三位法師的法杖鑲著一條纏繞的水蛇,第四位法師的法杖鑲著耀眼的紅寶石,第五位法師的法杖則鑲著許多「R」字樣。
從望遠鏡看當然聽不到他們在說什麼,但是從建構咒文時,像泉水一樣不斷冒出水面的迴圈、分叉和循環中,可以觀察到水勢的流動,看得出來他們和火之森林的法師相當不同。
你會看到水勢一下子流向這邊,一下子又流向那邊;一下子分叉,一下子又聚合。旅人越看越覺得複雜,但在這樣的複雜中好像又隱藏了某種秩序的美,只要再多花一些時間,或許你就能找出它們之間的關聯性。
「嗯,看來水系法師們擅長創造『結構』,真有意思。」旅人很有自信地說,也不禁抬起頭,望向無邊無際的天空。

*風之雲端
天上的雲好美啊!好像遠離一切地面的煩憂,在空中自由飄蕩。「可不是嗎?」旅人心裡想,在這麼高的地方,也會有法師嗎?他拿起望遠鏡,四下張望,在遠方一片白如棉絮的「風之雲端」上,終於找到了一群在空中飛舞的法師。
「哇,原來他們都是用飛的!」他來不及仔細看,只注意到其中三位法師:第一位法師的法杖上刻著「html」,第二位法師的法杖上刻著「CSS」,第三位法師的法杖上則刻著「js」兩個大字。
哦哦!CSS法杖又出現了,看來這種法術既屬於火系,同時也是風系呢!
風系法師們在空中不斷地揮舞著法杖,並發出幽靜的藍光,彼此之間的距離還算相隔滿遠的,他們就藉著這一道道的藍色光束互相通信,不論在哪個點上,都可以很迅速地接收到對方的訊息。
「距離這麼遠還能通信,看來這就是風系法術的特色啊!」旅人一下就明白過來,原來風系法術著重的是「溝通」啊!

*土之山洞
旅人再將視線轉向南方的「土之山洞」。
地道入口有一座美麗的花園,花園裡站著兩位矮小的符文法師,他們都戴著軟帽,穿著韌皮甲,腳邊還放著一把硬斧頭。
他們兩人長得還真像,其中一位法師的斧頭上刻著火炬圖案,有點像奧運傳遞的聖火;另一位法師的斧頭上則畫著一隻黃色小貓,竟和火系法師法杖上的小貓長得一模一樣。
「呵呵!難道土之法術也和小貓相互連通嗎?」
似乎還有其他矮小的符文法師,在地道口進進出出,不過旅人無法看清楚他們的裝扮。只見地道口這幾位矮小法師來來回回,不斷忙著建造實際可見的裝置,也有許多只需要下一道指令就能自己走動的機器人穿梭其中。
旅人了解到:土系法術著重的是「實際」,它會做出可以在真實世界移動的具體成果。

*深入底層的中央大石
在這裡擁有古老的法力基石,但少有法師會深入這個底層來探究其中的奧祕。
法力高深的法師大都以底層的結構為基礎,中央大石可以直接通往普格碼島的中心,由它來決定什麼能做,什麼不能做,這也是法師的法力來源。雖然它很重要,但在目前底層結構都已經建造好的情況下,很少有法師需要學習中央大石下的底層法術。
但好奇的旅人當然不會錯過這個難得的機會,他瞧得更仔細了。
他看到長年駐守在這裡的五位老法師,手上都拿著法杖來回不停地摩擦著中央大石,為的是使它越來越接近平滑、完美,以便能將法力更迅速地往上傳輸,送往全島。
第一位老法師的法杖上寫了一個大大的「C」,第二位老法師的法杖上畫了許多眼睛和一支旗子,第三位老法師的法杖上嵌著一張有多處塗黑的數字卡片,第四位老法師的法杖上更是由許多簡短古怪的咒文組合而成,第五位最老的法師,他的法杖上則只畫著一連串的0與1。
這些老法師平常是不輕易出動的,不過一旦出動,他們的每個動作和手勢,都是經過仔細又深入的考慮才施展的。
旅人觀察到,中央大石的老法師著重的是「效能」,他們總是在增加法力傳輸過程的效率、減少耗損與浪費。


〈當個「普格碼」旅人〉

風水輪流轉,現在,換你來當旅人了。
我們從奇幻世界,回到虛擬世界吧。噢不,回到現實世界吧!

*為什麼要學程式?從哪裡開始學?
每個人都有自己學習的理由和動機,通常是因為有興趣、覺得好玩。真的!設計一個程式,讓電腦自動去跑是一件很有趣的事。
當然,如果沒有接觸過程式,也就談不上有沒有興趣。要是想學,你可以試著先接觸「兩」種程式語言,等學到一個程度了,先評估看看自己有沒有興趣,再決定要不要更進一步深入。為什麼是兩種不是一種呢?因為程式的領域很廣,只學一種,可能會局限你的視野。至少學兩種,才會比較開闊。
以本書為例,火系法術介紹的就是很好上手的Scratch。學了Scratch之後,建議你可以在水系、風系、土系裡再選一、兩個比較有興趣的來學。
程式語言和日常語言一樣,越常使用就越熟悉,也就學得越快。剛開始,不管學習哪一種語言,認識的字彙往往不足以應付所學,常常需要一邊學習、一邊查字典。學習程式語言也是一樣,有經驗的程式設計師也常常一面寫程式一面查網路,因為使用到的字彙和功能太多了,實在很難、也沒必要全部背起來,常用的自然會記住,其他的等要用時再查就行了(有關於程式入門的細節和範例,請參考後面的章節)。
本書很鼓勵大家利用電腦與網路自主學習。電腦自學的一個好處是:電腦沒有所謂的情感,也就是說,電腦有無限大的耐性,不論你的操作速度多慢,或是犯了多少次錯誤,它都可以讓你一直試到成功為止。

*選定一種語言後,如何上手呢?
先上網搜尋這種語言的入門指南(tutorial),點進去了解它的操作環境,並試著做做看。剛開始可能需要一些時間,之後只要按部就班的練習,一回生,二回熟,自然而然就具備了使用這種語言的基本詞彙。熟悉它的功能和特性,讓它成為你手中實用的工具,建構程式的過程就會變得既流暢又好玩。
現在就給自己出個題目來做吧!如果一時想不起來要做什麼,那麼先用「仿、創、改」三字訣來幫助自己。「仿」就是模仿──模仿製作一個你曾經看過的機械或是程式,例如模仿一個「時鐘」;「創」就是從無到有,善用自己的創意來發想,創造一個全新的作品;「改」就是拿別人做好的,或是自己以前的作品來修改,給它加上新的功能,或是把程式代碼改得比原本更精簡。
多多與人分享自己的作品,聽聽別人的意見,作為日後的參考方向。
參與討論該程式語言的社群網站,可以交換彼此的想法,同時看看人家在做什麼,也可以順便交個朋友。

*語言的關卡
很多人認為,學習程式,英文是一個關卡。因為大部分程式語法的來源和說明文件,都是用英文書寫的,網路上查到的入門指南和學習資源也幾乎使用英文。為什麼呢?
這是因為程式語言是全球各地的人都在使用和開發的。以全球人口來說,目前能使用英文溝通的人比較多。較新的工具,常常只有英文說明,沒有中文說明。中文使用者,目前以使用簡體字的人比較多。如果以中文關鍵字去查,有時會找到簡體字的說明文件。如果想找轉成正體(繁體)的工具,可以用關鍵字搜尋「正(繁)簡互轉」。不過,只有英文沒有簡體的說明文件也為數不少,你不妨一邊查字典閱讀,學程式的過程中,也練習英文的閱讀力,可謂一舉兩得。

*如果卡住怎麼辦?
「卡住」是什麼意思呢?簡單來說,就是你想做一個東西,但想破頭就是做不出來。可能在一開始就不知道如何下手;也可能寫到一半出了狀況,查不到問題究竟出在哪裡,就此停擺。
危機就是轉機,卡住的時候先別慌,有很多辦法可以解決。一是去偵測程式內容是否出錯了;二是上網找答案,這時你會發現,其實很多人都會問問題,而且題目五花八門;還有,也可以直接問懂程式的人,請他提供自己的經驗或教你怎麼做。
1. 偵測程式內容:
先閱讀顯示錯誤的訊息,看它要表達什麼。許多語言出現錯誤(bug)時,只要一執行,螢幕上就會顯示問題出在哪裡、是什麼樣的錯誤造成的。例如:「syntax error in line 16」表示第16行有語法錯誤,有可能只是打錯一個字造成的。
2. 上網查找:
如果遇到看不懂的英文單字,如「algorithm」,可以開啟搜尋引擎,直接輸入「algorithm 中文」這組關鍵字,就可以查到它的中文翻譯。如果你想要一個功能,但不知道它的語法,例如想要用Haskell語言將資料排順序,可以開啟搜尋引擎,打上「Haskell 排順序」就可以查到範例。如果你知道這個功能的英文是「sort」,當然也可以用英文「Haskell sort」去查。
3. 直接問人:
如果你認識懂程式的人,面對面詢問當然最直接。不然也可以上網路社群論壇,向有經驗的人提問,他們大都很樂意回答,只要你提的問題夠明確、夠仔細,不是那種三言兩語說不清的大哉問就好。

*一些祕訣
1. 不用急著一下就成為程式專家。如果你踏出第一步,又知道每一步之後如何再踏出下一步,那麼你就可以越走越遠,無可限量。
2. 很多的程式學習資源,在網路上都找得到。請一面閱讀本書,一面使用電腦,上網查資料和實際操作。
3. 如果遇到不懂的名詞,請直接拿它當關鍵字上網查詢。一查就有的詞語,書中多半不會另附說明。要是你在閱讀過程中遇到了這些詞,就把它當成訓練「蒐集資訊」能力的練習吧。
4. 程式設計的領域日新月異,不斷有新的平台、新的語言、新的工具被發明,本書的內容只是入門,幫助你尋找方向,並不是一切,上手之後,還有很寬廣的天地等著你去發掘,有興趣的話請你繼續往前走,不要停下來喔。

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