小型應用程式專題
進階專題四步曲：需求分析 → 設計 → 編寫 → 測試。設計時先定資料結構（字典）同函式分工（加分、統計、存檔）；測試要涵蓋正常輸入和極端輸入（文字當分數、空字典、重複姓名）。
- 專題四步曲：需求分析 → 設計 → 編寫 → 測試，次序不可亂。
- 設計先定兩件事：資料結構（字典：姓名→分數）和函式分工（每個函式只做一件事）。
- 選單配 while 迴圈；記住 input 回傳字串，比較時要寫 == "1"。
文體小知識：專案指南課由企劃到評估逐步帶你完成整個製作，適合接著做小組功課和比賽作品。
§課文原文 Passage
1寫一個真正的程式，不是一坐下就打代碼。專業流程有四步：需求分析（搞清楚要做什麼、給誰用）→ 設計（計劃資料結構、函式分工、介面樣式）→ 編寫（分段寫、一邊寫一邊試）→ 測試（正常情況、極端情況都要試）。跳過前兩步，之後幾乎一定會推倒重來。
2以示範專案「成績記錄器」為例。需求分析：同學想用一個程式記錄各科測驗分數，可以隨時加入新分數、查看平均與最高分，關掉程式後資料仍然保留。這三句就是需求 — 每一項之後都要在測試時逐一驗證。
3設計階段：資料結構選字典 grades = {"小明": 85, "Mary": 90}，鍵是姓名、值是分數；函式分工為 add_score() 加分、show_stats() 顯示統計、save() 存檔、load() 讀檔；主程式用 while 迴圈顯示選單，讓用戶輸入 1 至 4 選功能。設計畫在紙上，寫代碼時就不會迷失方向。
4編寫與測試：每次只寫一個函式，寫完立即試用，確保無誤才寫下一個。測試時要問三個問題：正常輸入對不對（85 和 90 的平均是 87.5）？極端輸入會怎樣（輸入 "abc" 當分數、姓名重複、字典空時計平均）？資料存檔後重新載入是否一模一樣？全部通過，專案才算完成。
1重點摘要 Summary
專題四步曲：需求分析 → 設計 → 編寫 → 測試。設計時先定資料結構（字典）同函式分工（加分、統計、存檔）；測試要涵蓋正常輸入和極端輸入（文字當分數、空字典、重複姓名）。
2生字卡 Vocabulary
確定程式要做什麼、給誰用的階段，產出清晰的功能清單。
計劃資料結構、函式分工和介面樣式，作為編寫前的藍圖。
按設計逐個函式把代碼寫出來，一邊寫一邊試的階段。
用正常和極端輸入驗證程式是否合乎需求的階段。
列出功能編號讓用戶選擇的介面，配合 while 迴圈反覆顯示。
檢查用戶輸入是否合理（例如分數必須是數字），不合理就提示重輸。
把程式拆成各司其職的小函式，容易編寫、測試和修改。
最容易被忽略的極端情況，例如空清單、零分、重複姓名。
記錄程式的功能、用法和設計決定，方便他人和未來的自己理解。
3逐步講解 Steps
- 專題開發的第一步：需求清單寫真正的程式不是一開機便打代碼。專業流程的第一步是寫需求清單：把程式要做的事逐條寫下，每條一句。以「成績記錄器」為例：一，可以加入學生姓名和分數；二，可以顯示平均分和最高分；三，關閉程式後資料仍在。三條需求之後會逐條驗收，未完成的便未算完工。需求寫得清楚，後面的設計與測試才有依據；跳過這一步，寫到一半往往發現功能遺漏，要推倒重來。
- 選定資料結構第二步按需求選定資料結構。成績記錄器需要「以姓名查分數」，字典正合適：grades = {"小明": 85, "Mary": 90}，姓名做鍵、分數做值。加入記錄即 grades["阿強"] = 78；查詢即 grades["小明"]；統計之前用 grades.values() 取出全部分數。若需求是「依先後次序記錄事件」，便該選清單；「以姓名查電話」選字典。資料結構選對，之後每個功能都順手；選錯則處處受阻。
- 函式分工第三步把工作分配給函式，每個函式只做一件事：add_score(grades, name, score) 負責加入記錄；show_stats(grades) 負責計算並顯示平均與最高分；save(grades) 與 load() 負責存檔讀檔。單一職責的好處有二：出錯時能迅速定位是哪個函式的問題；想修改計算平均的方法，只需改動 show_stats 一處。函式之間以參數傳遞資料、以 return 交回結果，主程式只負責調度指揮。
- 主選單迴圈與輸入主程式用 while True: 建立選單迴圈：先 print("1 加分 2 統計 3 離開")，再 choice = input("請選擇：")，其後 if choice == "1": 加入分數，elif choice == "3": break 跳出。關鍵細節：input() 傳回的是字串，"1" 不是數字 1，比較時必須寫 choice == "1"；若要當數字使用，須以 int(choice) 轉換。忘記這一點是新手最常見的錯誤，程式會對輸入 1 毫無反應，令人一頭霧水。
- 輸入驗證：防呆設計用戶不一定照規矩輸入。若用戶在分數欄輸入 "abc"，int(text) 會報錯令程式崩潰。解法用 try/except：text = input("分數：") 之後，try: score = int(text) except ValueError: print("請輸入數字") 並 continue 回到選單。這樣程式遇到非法輸入只提示、不崩潰。專業軟件與遊戲的防呆設計，全部源自這個思想：假設用戶會出錯，預先擋住，體驗才會順暢。
- 測試正常與極端情況測試分兩類。正常情況：加入 85 與 90 之後選統計，期望平均 87.5、最高 90；把期望值預先寫在紙上，跑完逐項核對。極端情況：不輸入任何分數便看統計，空字典會除以零出錯，必須先判斷 len(grades) == 0；輸入重複姓名，程式應更新而非重複記錄；存檔之後關閉程式再重開，資料必須一模一樣。極端情況最能揭發隱藏錯誤，正式交付之前必須逐項通過。
- 專題的完成標準專題完成的標準不是「程式能跑」，而是三問全部通過：正常輸入結果正確嗎？極端輸入會否崩潰？資料存檔重載是否一致？此外宜回看需求清單逐條打勾。過程中「每次只寫一個函式，寫完立即試用」的紀律，能把除錯範圍縮到最小；一口氣寫完全部才測試，錯誤會互相糾纏。這套「需求、設計、分段編寫、雙向測試」的流程，適用於往後任何編程專題。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：為成績記錄器編寫 show_stats(grades) 函式，輸出平均分與最高分，並以 grades = {"小明": 85, "Mary": 90, "阿強": 78} 演示。
- 先擋空字典：if len(grades) == 0: print("暫無記錄") 後 return，避免除以零。
- 取出分數：scores = list(grades.values())，得 [85, 90, 78]。
- 計算統計：average = sum(scores) / len(scores) = 253 ÷ 3 ≈ 84.33；highest = max(scores) = 90。
- 輸出：print("平均分", round(average, 1), "最高分", highest)，畫面顯示平均分 84.3 最高分 90。
- 補充測試：以空字典 {} 呼叫一次，確認顯示「暫無記錄」而非報錯。
- 答案：show_stats 先擋住空字典，再由 [85, 90, 78] 算出平均 84.3 分與最高 90 分並印出。要點是防禦式開頭（檢查空字典）與以 round 控制小數位。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1小型應用程式開發的正確次序是？A. 編寫→測試→設計→需求分析 B. 需求分析→設計→編寫→測試 C. 設計→編寫→需求分析→測試
Q2成績記錄器中，grades = {"小明": 85, "Mary": 90}，grades["阿強"] = 78 之後，len(grades) 是多少？
Q3用戶輸入分數時打了 "abc"，哪種寫法可以令程式不崩潰？
Q4grades 是空字典時呼叫 show_stats() 計平均會出什麼問題？應該怎樣處理？
Q5寫出測試成績記錄器的任何三項檢查。
8重點回顧 Recap
- 專題四步曲：需求分析 → 設計 → 編寫 → 測試，次序不可亂。
- 設計先定兩件事：資料結構（字典：姓名→分數）和函式分工（每個函式只做一件事）。
- 選單配 while 迴圈；記住 input 回傳字串，比較時要寫 == "1"。
- 輸入驗證用 try-except 接住 ValueError，程式遇到錯誤輸入不崩潰。
- 測試要涵蓋正常和極端情況：空字典、重複姓名、存檔重載都要逐一驗證。