編程在現實生活中的應用
各位同學好！大家有沒有想過，一個簡單的程式如何能在現實世界中發揮作用，像開燈、對動作作出反應，甚至識別你的聲音？這正是我們在本章將要探討的內容。我們將會超越螢幕的限制，學習如何讓程式碼與實體裝置互動。這會讓編程變得非常有趣和實用！ 如果這聽起來有點複雜，請不用擔心。我們會用簡單的例子和比喻，為大家逐一講解。讓我們開始吧！讓程式碼與現實世界互動
要讓我們的程式與實體物件互動，我們其實毋須從零開始。編程人員都很聰明，也「有點懶」（這是好的方面喔！），所以他們會創建一些工具包來讓事情變得更簡單。這些工具包稱為「模組」（modules）或「函式庫」（libraries）。甚麼是模組和函式庫？
想像一下，你正在用樂高積木（Lego）建造一個機械人。你毋須親手從微小的塑膠碎片中製作每個輪子和齒輪，只需直接取用預製的「車輪套件」或「摩打套件」即可。 「模組」和「函式庫」對於編程來說，原理正是如此。它們是預先編寫好的程式碼集合，用來處理複雜的任務。我們只需簡單地將它們「匯入」（import）到我們的程式中，就能使用它們提供的所有特殊工具（即「函數」functions）。- 比喻：函式庫就像一個工具箱。你毋須知道如何製造一把錘子；你只需要知道如何使用它來敲釘子。
從感應器捕捉數據
「感應器」（sensor）是一種能從實體環境中偵測和測量某些事物的裝置。我們的程式可以利用函式庫來讀取這些感應器的數據。例子一：光感應器
這感應器量度光的強度（亮度）。- 現實應用：你的智能手機會利用光感應器自動調節螢幕亮度。外面越光，螢幕就越亮；房間越暗，螢幕就越暗。
- 編程應用：我們可以從函式庫中使用一個函數，例如get_light_level()，它會回傳一個數值。數值低表示暗，數值高表示亮。
例子二：加速度感應器
這感應器量度加速度，包括移動、傾斜和晃動。- 現實應用：這正是你的手機螢幕在你橫向轉動時能自動旋轉的奧秘！健身追蹤器也用它來計算你的步數。
- 編程應用：加速度感應器的函式庫可能會提供像get_tilt_angle()這樣的函數，或者讓我們檢查裝置是否was_shaken（被晃動過）。
控制實體裝置
編程不單是接收資訊；它也關於發出指令，讓事情發生！例子：摩打
摩打是一種產生運動或震動的裝置。- 現實應用：你的遊戲控制器或手機裡的震動摩打，或是小型機械人上的輪子。
- 編程應用：我們使用函式庫來控制它。我們可以呼叫像motor.start(speed)這樣的函數來讓它運行，或者呼叫motor.stop()來讓它停止。
重點回顧
當我們處理硬件時，「模組」和「函式庫」就是我們最好的幫手。它們隱藏了所有複雜的電子細節，為我們提供簡單的指令，以便讀取感應器數據和控制像摩打這樣的裝置。等待事情發生：事件驅動編程
想想一個簡單的電腦遊戲。遊戲不會自己從頭到尾運行。它會等待你做些什麼，例如按下按鍵或點擊滑鼠。這種編程風格稱為「事件驅動」（event-driven）。甚麼是事件和事件處理器？
事件驅動的程式旨在回應「事件」。- 「事件」（Event）是程式可以偵測到的動作或發生情況。例如：按鈕被按下，或房間突然變暗。
- 「事件處理器」（Event Handler）是一段特定的程式碼，當其對應的事件發生時會自動運行。它會「處理」該事件。
事件處理器 = 行動（例如：學生到下一堂課室）
事件的類型
在實體編程中，事件通常來自兩個主要來源：一、用戶操作
這些是由人直接引起的事件。- 事件：按下裝置上的按鈕。
- 事件處理器：運行的程式碼可以是任何東西！它可能會點亮LED燈、播放聲音或啟動計時器。
二、感應器數值
這些事件由感應器偵測到的環境變化觸發。- 事件：光感應器讀數降至某個數值以下（表示天色突然變暗）。
- 事件處理器：程式碼可以自動點亮燈。這就是自動夜燈的工作原理！
不要犯這個錯誤！
一個常見的錯誤觀念是，認為事件驅動的程式會從頭到尾直線運行，然後停止。它不是這樣的！設定完成後，它會進入一個「監聽」循環，不斷等待事件發生。它時刻準備好作出反應。重點回顧
「事件驅動編程」讓我們的程式變得具互動性和響應性。它們不是簡單地遵循固定腳本，而是等待來自用戶或環境的觸發器（事件），然後運行特定的程式碼（處理器）作為回應。綜合應用：簡單的現實生活程式
現在，讓我們看看如何將函式庫和事件驅動編程結合起來，（從概念上）構建一些很酷和實用的裝置吧！例子一：簡單的語音轉文字顯示器
- 目標：當你對着麥克風說出一個詞語時，該詞語會顯示在小螢幕上。
- 工具：一個帶有麥克風、螢幕和「語音識別」模組的裝置。
- 工作原理：
1. 程式會使用語音識別函式庫，透過麥克風進行聆聽。
2. 「事件」是函式庫成功識別到所說的詞語。
3. 「事件處理器」會取得該詞語的文字，並將其發送到螢幕上顯示。
例子二：動作控制機械人
- 目標：透過傾斜連接到機械人的裝置，控制一個簡單的兩輪機械人移動。
- 工具：一個帶有「加速度感應器」的裝置，以及連接到兩個摩打的接口。
- 工作原理：
1. 程式會持續循環，從加速度感應器函式庫中讀取傾斜數據。
2. 如果你將裝置向前傾斜，程式會讀取加速度感應器數值的變化。我們可以將這種變化視為一個「事件」。
3. 「事件處理器」會利用傾斜數據計算速度，並指示摩打函式庫驅動兩個摩打向前移動。向左傾斜可能使左摩打減速而右摩打加速，從而實現轉彎。
你知道嗎？
這與許多現代玩具的核心原理相同，例如遙控車或無人機，你只需傾斜智能手機即可操控它們！例子三：「神奇8號球」搖搖樂
- 目標：當你搖晃裝置時，它會在螢幕上顯示一個隨機答案（例如「是」、「否」、「可能」）。
- 工具：一個帶有「加速度感應器」和螢幕的裝置。
- 工作原理：
1. 程式會等待。直到事件發生，它才會執行任何動作。
2. 加速度感應器函式庫可以偵測到「搖晃」手勢。這就是我們的「事件」。
3. 針對「搖晃事件」的「事件處理器」會運行。它的任務是從清單中隨機選擇一個答案並顯示在螢幕上。