哈囉，文組。
你對於電腦科學、程式語言、網頁製作有興趣嗎（當然，不然你就不會在這裡了）？那麼，你極有可能會在網路上找到哈佛大學開放式課程CS50x的資訊。
CS50x是一門簡介電腦科學的課程，簡單來說就是台灣的計算機概論。然而，這門課程的深度、廣度，據說是要來得深刻許多。我在此也不多做介紹了，想知道CS50x的課程背景及簡介的人，可以閱讀底下數篇文章：
我的知識背景
對於想要轉職程式設計，但是在大學期間，並非就讀資工甚至理工科系的人來說，技術文章的作者背景是相當重要的。比如一個從電機系轉職程式設計的人，他所寫的文章，可能對於純文組的人幫助不大。因為他曾經學過相關數學，甚至在電機系裡也學過C語言，對於程式語言並不陌生。他能夠克服的困難，對於純文組學生而言不一定容易克服。
我本身是歷史系出身，純文組，所以我並沒有學過微積分、線性代數、統計學等等數學或相關應用學問。
研究所畢業後，我覺得所學不足以應付工作所需，於數年前參加了臺灣大學資訊系統訓練班，在短短數週內，硬生生地把HTML、CSS、JavaScript吃進去。雖然學習JavaScript跟數學程度無關，但是到最後，我卻只能製作靜態網頁，完全無法理解JavaScript。後來想說JavaScript可能對我太難，所以又去學了PHP，結果還是學不會。總之當時遭受很大的打擊，覺得自己是智障。
大概在一年前，對於程式語言學習仍不放棄的我，決定自學Python及SQL。我試了好幾種方式，例如買了一本《精通Python》，看書看到大腦都快融化了，讀到第七章決定放棄。最後找到Cadecademy這個程式學習網站，總算有系統地將Python學過一次，並且學會如何應用套件，練習資料視覺化、SQL資料清理、資料分析、爬蟲等等。原本按照課程路線，要接著學習機器學習，不過這部分需要數學及統計背景，所以我就先暫停，回頭打好資料結構與演算法的基礎。
本篇文章是我的第一篇學習筆記，CS50x規劃了九週課程，從Week0到Week8，不過此系列文章不會分成九篇。因為課程難度頗高，會有很多補充資料。如果你也正在看CS50x課程，歡迎您跟著我一起學習。有任何問題請在下方留言，我會盡力回覆您。
2進位
馬蘭教授（David J. Malan）認為電腦科學是一種問題解決的方法，他以下圖表示，從輸入（input）到輸出（output），中間那塊就是電腦科學的位置。
就我的理解，電腦科學就是處理資料的科學，對我來說不難理解。本身歷史系出身，其實歷史學也是處理資料的學問，不過電腦科學在工具的掌握上，要遠勝於歷史學的工具。大概就是iPhone跟石斧之間的差異吧。
在電腦中處理資料的是電晶體（transistor），電晶體能夠傳達的資訊只有利用電源開與關，也就是0跟1這種2進位方式。如果有在高中學過計算機概論應該會知道這個小常識。
2進位的換算方式很簡單，我們可以從2、4、8、16、32、64、128、256，從右到左排序。
假設我們要把數字85轉2進位，答案就是1010101。
計算方式就是64*1+16*1+4*1+1*1
或者把104轉成2進位，答案是1101000。
計算方式為64*1+32*1+8*1
上面一個0或1，叫做1 位元（bit）
1 Byte = 8 bits，所以1 Byte可以表示從0~255，一共256個數字。
資料呈現
即使電腦能用2進位計算數字，但是怎麼呈現非數字以外的資料呢？當然就是大家先討論好，什麼數字可以代表什麼符號。所以很多年前，人們就共同決定了用數字來表現英文符號，例如65就是A的意思，B當然就是66，以此類推。這些符號表示的方法，叫做ASCII（ American Standard Code for Information Interchange），不過現在大部分都不採用了，因為這套系統能夠代表的符號太少了，只能用於英語。現在都採用Unicode，中文叫萬國碼。
顏色呈現的方式也是如此，目前電腦採用RGB系統，R代表紅色，G是綠色，B是藍色，每個顏色有從0~255的色階，混在一起就會呈現新的顏色。
演算法
上述的都是一些小常識，真正超級重要的東西來了。
演算法是找尋、計算資料的方法，假設我們想在電話簿裡找到Mike Smith，我們可以有下列3種方法：
- 從第一頁開始翻，翻到最後一頁
- 每一次跳兩頁地翻，但是如果翻過頭，就得回頭
- 翻開頁數的中間，確認Mike Smith是在左邊還是右邊的電話簿，如果在左邊，就可以把右邊丟棄。然後再翻開剩下電話簿的中間，再確認一次是在左邊還是右邊。如果電話簿為1024頁，最多只要10步驟，就能找到任何要找的人名。
把上述的3種方法，將所需時間當作y軸，所搜尋頁數當作X軸，可畫成下圖：
第一個方法為紅線，所花的時間最多，第二個方法為黃線，雖然只需要紅線的一半，但是隨著頁數的增加，也會大量增加解決時間。只有第三個方法，綠線所耗費的時間最短，因為僅有10個步驟，不管頁數再怎麼增加，也不會增加太多時間。
注意這裡談到解決問題時，是以步驟來決定演算法的好壞。假設電話簿有1024頁，第一個方法要一頁一頁找，最多需要花1024個步驟；第二個方法最多也需要1024/2個步驟；只有第三個方法，可在10步驟內完成。
程式邏輯
所以什麼是寫程式呢，寫程式就是把上述找人名的演算法過程，用一套邏輯寫下來，再把這套邏輯編譯成電腦能懂的2進位去計算。上面找人名的第三個方法，用英文寫起來就會像下面這樣：
Pick up phone book Open to middle of phone book Look at page If Smith is on page Call Mike Else if Smith is earlier in book Open to middle of left half of book Go back to line 3 Else if Smith is later in book Open to middle of right half of book Go back to line 3 Else Quit
如果英文程度有基本程度，應該很容易能懂得上述這串虛擬碼（Pseudocode）。
ScratchScratch是麻省理工大學開發的一套電腦程式開發平台，就算你不懂任何程式語言的語法，只要透過簡單的操作訓練，很快地就能上手。平台畫面如下：
最左邊的積木就是程式碼，都已經圖形化了所以不用去寫。最右邊則是你可以操縱的人物，叫做sprites，是由數張圖片湊在一起的，透過程式操作可以變成動畫。中間部分就是撰寫程式的區域，操作方式很簡單，拉左邊的積木來中間拼就可以了。
上圖是課程中介紹的一段程式碼，寫成中文的話就像下面這段
1 當綠旗被點擊
2 詢問「What’s your name?」and wait
3 說「Hello!」
4 說 answer
Scratch也有迴圈可以使用，如計次迴圈、條件迴圈、無窮迴圈，底下為無窮迴圈。
上圖的程式，寫成中文如下：
1 當綠旗被點擊
2 將counter這個變數（variable）設為1
3 在這底下不斷執行：
4 說 counter 1秒 #counter = 1
5 等 1 秒
6 將counter + 1
因此這隻羊就會不斷地數數字，一開始counter設為1，程式末端將counter+1，所以就變成2，再迴圈一次又變3，數到程式中斷為止。
至於計次迴圈就是只會迴圈固定次數。
1 當綠旗被點擊
2 在這底下執行3次：
3 說 cough 1秒
4 等 1 秒
