用 Go 程式設計

📚 內容概要

一門適合初學者的實作導向課程，介紹 Go 程式語言。本課程以太空探險為主題，分為小而易於管理的單元，涵蓋指令式程式設計、資料類型、函數、方法、集合、狀態與並行處理。

透過小型課程與七個太空探索專題，發現使用 Go 編程的樂趣。

作者： Nathan Youngman, Roger Peppé

致謝： Jennifer Stout, Marina Michaels, Matthew Merkes, Joel Kotarski, Aleksandar Dragosavljević, Renée French, Olga Shalakhina, Erick Zelaya, April Milne, Monica Kamsvaag。

🎯 學習目標

1. 定義 Go 程式語言及其主要應用場景。
2. 解釋 Go 編譯器的角色及其相較於解譯器的優勢。
3. 使用 Go Playground 來撰寫、編譯並執行程式碼。
4. 正確運用「唯一正確的大括號風格」來結構化 Go 程式碼，避免語法錯誤。
5. 使用多種變數宣告方式及算術賦值運算子來管理資料。
6. 產生偽隨機數，並利用分支與邏輯運算子實現條件判斷邏輯。
7. 使用 float32 與 float64 來宣告與格式化浮點變數，並設定特定寬度與精確度。
8. 識別並化解因浮點數不精確性與整數溢位所導致的錯誤。
9. 利用 big 套件與無類型常數來處理超出標準位數限制的數字。
10. 使用參數、引數與可變參數語法來定義與呼叫函數。

🔹 第 1 課：升空入軌

概述： 本課介紹 Go，這是一門現代雲端運算的程式語言。學生將學習 Go 的編譯性質與解譯語言的根本差異，如何立即在 Go Playground 進行實驗，以及包含套件與 main 函數的基本程式結構。

學習成果：

• 定義 Go 程式語言及其主要應用場景。
• 解釋 Go 編譯器的角色及其相較於解譯器的優勢。
• 在 Go Playground 中撰寫、編譯並執行程式碼。

🔹 第 2 課：任務控制邏輯

概述： 本課介紹 Go 程式設計的基本構成要素，聚焦於程式碼的結構與執行流程控制。學生將學習「唯一正確的大括號風格」與程式進入點，進階至變數宣告簡化語法與數學運算子，最後以布林值、比較與分支邏輯掌握決策邏輯。

學習成果：

• 正確運用「唯一正確的大括號風格」來結構化 Go 程式碼，避免語法錯誤。
• 使用多種變數宣告方式與算術賦值運算子來管理資料。
• 產生偽隨機數，並利用分支與邏輯運算子實現條件邏輯。

🔹 第 3 課：太空數據的物理原理

概述： 本課探討 Go 如何處理數值資料，從浮點數的精確度到天文距離所需的龐大數量級。學生將學習如何應對電腦記憶體的限制，包括浮點數不精確性與整數溢位問題，同時掌握明確的類型轉換，並使用 big 套件處理「非典型」的數值大小。

學習成果：

• 使用 float32 與 float64 來宣告與格式化浮點變數，並設定特定寬度與精確度。
• 識別並化解因浮點數不精確性與整數溢位所導致的錯誤。
• 利用 big 套件與無類型常數來處理超出標準位數限制的數字。

🔹 第 4 課：建立模組化元件

概述： 本課介紹 Go 程式的基礎構成：函數、自訂類型與方法。學生將學習如何封裝可重複使用的邏輯，定義具有特定行為的新類型，並善用一等函數（包含閉包與匿名函數）來建立彈性且模組化的程式碼。課程以溫度轉換表的實際專題項目作結。

學習成果：

• 使用參數、引數與可變參數語法來定義與呼叫函數。
• 透過 Go 的命名規則區分公開與私有標示符。
• 建立自訂類型，並使用方法與接收者為其附加行為。

🔹 第 5 課：補齊貨艙儲備

概述： 本課介紹 Go 中用於管理資訊集合的關鍵資料結構。課程由固定長度的陣列及其記憶體複製行為開始，過渡到可動態調整的切片（slice），作為資料的靈活視窗，最後介紹用於高效鍵值查詢的映射（map）。本單元以「生命遊戲」專題作結，展示如何使用多維度切片來模擬複雜系統。

學習成果：

• 宣告、初始化並遍歷固定長度陣列與多維度格網。
• 使用索引範圍與 append 函數動態擴展切片。
• 透過區分長度與容量，並使用 make 預先配置集合，以提升記憶體效率。

🔹 第 6 課：規劃火星棲居結構

概述： 本課介紹 Go 如何組織複雜資料與行為。學生將學習如何將不同資料類型整合成結構（structs），使用複合文字（composite literals）初始化，並透過方法與建構函數管理其行為。課程亦探討 Go 獨特的設計哲學：偏好組合而非繼承，並透過隱含介面實現多型。

學習成果：

• 定義、初始化與複製結構，以管理複雜的火星座標與探測車資料。
• 使用結構標籤（struct tags）將 Go 結構編碼為 JSON 格式，以支援自訂資料交換。
• 實作方法、建構函數與結構嵌入，以建立可重複使用且條理分明的程式碼。

🔹 第 7 課：穿越企鵝洞穴

概述： 本課探討指標在 Go 中的力量與安全性，聚焦於指標如何實現高效資料修改與記憶體管理。課程提供防禦性程式設計的堅實框架，教導學生如何處理 nil 值、使用 defer 管理資源，並實踐慣用的錯誤處理模式——最終應用這些規則於數獨驗證引擎的開發中。

學習成果：

• 使用底線符 (&) 與星號 (*) 來管理記憶體位址與解引用值。
• 使用指標參數與接收者，讓函數與方法能修改資料。
• 在切片、映射與介面中安全地處理 nil 值，避免執行時崩潰。

🔹 第 8 課：多探測車通訊

概述： 本課介紹 Go 的核心並行原語：協程（goroutines）與通道（channels）。課程探討如何獨立執行任務、安全地在任務間傳遞訊息，並使用互斥鎖（Mutexes）管理共享狀態，以避免競爭條件。課程最後以一個專題項目作結，模擬火星探測車在格網中移動並報告發現。

學習成果：

• 使用 go 關鍵字啟動與管理並行任務。
• 使用通道與 select 語句，實現協程間的安全通訊。
• 建構資料管道，並透過關閉通道來管理協程的生命週期。