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FE Day 3 TypeScript 基礎：型別系統與 tsconfig



FE Day 3 TypeScript 基礎：型別系統與 tsconfig

執行需求：CPU 可跑。今天是「前端開發實戰：React 與 Next.js 全套」系列的第三篇，前兩天把工具鏈蓋好了，從今天起我們把注意力轉到「寫程式本身」：TypeScript 的型別系統、tsconfig.json 的關鍵設定、以及「為什麼 React 專案幾乎都把 strict 打開」。讀完這一篇，你應該能用 TypeScript 描述函式參數、元件 props、API 回傳的資料形狀，並且在編譯器報錯時知道怎麼讀訊息。整篇大約三十分鐘，動手做約二十分鐘。

引言

後端工程師對「型別」一點都不陌生：Python 有 type hint（def add(a: int, b: int) -> int）、Java 與 Go 從一開始就是強型別。TypeScript 把這個觀念搬進 JavaScript：寫的時候要標型別，編譯器會在「執行前」就把型別錯誤找出來，執行階段反而更穩。這也是為什麼大型前端專案（以及 Next.js、React、Vue 3 的核心原始碼）幾乎都改用 TypeScript 重寫——型別即契約，能減少一半以上的溝通成本。

今天的目標有四個：第一，理解 TypeScript 的「結構型子型化」（structural typing）跟 Java「名字型子型化」（nominal typing）的差別；第二，把 tsconfig.json 的關鍵選項（strict、target、module、moduleResolution、jsx、noUncheckedIndexedAccess）逐一說明；第三，學會用型別註記描述基本資料（原始型別、陣列、元組、物件、函式）；第四，認識 interface 與 type 的差異，並知道什麼時候該用哪個。最後我們會把以上觀念整合成一份「預約系統」的型別檔，這份檔案會從 Day 4 一直被沿用到 Day 45，先把基礎打好。

TypeScript 的型別哲學：結構型 vs 名字型

Java 與 C# 的子型化是「名字型」：兩個 class 名稱不同，就算欄位一模一樣也不算同一個型別。TypeScript 走的是「結構型」：只要形狀（structure）一樣，就被視為相容。後端工程師第一次接觸會覺得「這也太鬆了吧？」，但實際寫 React 元件時非常方便——你只要描述「這個 props 應該長什麼樣」，呼叫端只要照著填就好，不必繼承某個 base class。

舉個例子：

// src/types.ts
// TypeScript 的「結構型子型化」示範
type User = {
  id: number;
  name: string;
};

type Admin = {
  id: number;
  name: string;
  role: "owner" | "editor";
};

function greet(user: User) {
  console.log(`Hello, ${user.name}`);
}

const admin: Admin = { id: 1, name: "Hao", role: "owner" };

// TypeScript 不會報錯：admin 的形狀包含 User 的所有欄位
greet(admin);
// 輸出：Hello, Hao

這個例子裡 Admin 多了 role 欄位，但因為它「擁有 User 所有的欄位」，所以 greet(admin) 是合法的。如果用 Java 的觀念看會覺得奇怪（Admin 不是 User 的子類別），但在 TypeScript 的世界裡，這就是它鼓勵的設計：型別只看結構，不看名字。後端寫過 Go 介面的工程師會覺得熟悉——Go 的介面也是結構型（duck typing），不需要明確宣告實作。

結構型的好處在 React 元件設計上特別明顯。假設你寫了一個 Avatar 元件，呼叫端不需要先把 user 宣告成某個 base class 再繼承，只要它「至少有 id 跟 name」就能用。這種設計讓元件的依賴維持在「最低必要欄位」而不是「特定類別」，重構時更不容易壞。

tsconfig.json 的關鍵選項

昨天我們用 Vite 範本建立專案時，TypeScript 幫我們生成了一份 tsconfig.json。今天把它拆得更細，理解這些選項背後的設計理念，能讓你在新專案、monorepo、SSR 環境之間切換時不會卡住。

選項 推薦值 為什麼
target ES2022 對應 Node 22/24 與主流瀏覽器（Chrome 94+、Safari 16+、Firefox 93+）
lib ["ES2022", "DOM", "DOM.Iterable"] DOM 函式庫讓你能用 document、fetch 等瀏覽器 API
module ESNext 與 type: "module" 配合，輸出原生 ESM
moduleResolution bundler 對應 Vite、Next.js、webpack 5+ 的解析規則；可以省略副檔名
jsx react-jsx React 17+ 自動 runtime；不需要每支檔案 import React
strict true 打開後啟用 strictNullChecks、noImplicitAny 等 8 個子選項
noUncheckedIndexedAccess true 陣列取值會回傳 T | undefined，逼你處理空值
exactOptionalPropertyTypes true field?: string 不再允許被設成 undefined 顯式值

其中 strict: true 是最重要的一個開關。打開後，TypeScript 會啟用 8 個子選項：noImplicitAny（不允許隱式 any）、strictNullChecks（null/undefined 要明確處理）、strictFunctionTypes（函式參數嚴格比對）、strictBindCallApply（bind/call/apply 型別嚴格）、strictPropertyInitialization（class 屬性必須初始化）、noImplicitThis（this 必須有明確型別）、useUnknownInCatchVariables（catch 變數預設 unknown）、alwaysStrict（輸出嚴格模式）。每一條都對應一個常見的 bug 模式。

用 strictNullChecks 示範嚴格模式

沒打開 strictNullChecks 之前，TypeScript 允許 string 變數被設成 null；打開之後，會被報錯：

// src/strict-null.ts
// strictNullChecks = false 時，這段不報錯
// strictNullChecks = true 時，這段會報錯
function getLength(s: string): number {
  return s.length;
}

// 編譯錯誤：Argument of type 'string | null' is not
// assignable to parameter of type 'string'.
getLength(null);

對後端工程師來說，這個行為跟 Java 對 null 的嚴格要求一致。打開 strict 之後，TypeScript 會逼你在呼叫前先檢查：

// src/strict-null.ts（修法）
function getLength(s: string | null): number {
  if (s === null) return 0;
  return s.length;
}

// 現在這個呼叫合法
getLength(null);
// 輸出：0

這個小習慣能擋掉一大堆「Cannot read property of undefined」這種經典 runtime 錯誤。後端寫過 Kotlin 或 Swift 的工程師會立刻有共鳴。

用 noUncheckedIndexedAccess 防呆

noUncheckedIndexedAccess 是 4.1 版加入的選項，預設關閉。把它打開之後，陣列取值會被推論成 T | undefined，強迫你處理「這個索引可能不存在」的情境：

// src/unchecked-index.ts
const items = ["apple", "banana", "cherry"];

// 沒打開 noUncheckedIndexedAccess：first 是 string
// 打開之後：first 是 string | undefined
const first = items[0];
console.log(first?.toUpperCase());
// 輸出：APPLE（沒有報錯，但加上 ?. 避免 undefined 時炸掉）

乍看之下很囉嗦，但在真實應用裡非常實用：後端 API 回傳的陣列可能是空的、查詢參數的解析結果可能沒有對應值、字典取值永遠可能回傳 undefined。打開這個選項之後，你的程式碼會「天生」對空值有防呆。後端工程師寫過 Optional、Maybe、Result 的人會發現：這個選項背後的概念跟那些東西一模一樣，只是表現在陣列與物件存取上。

原始型別、陣列、元組、物件

TypeScript 的型別註記語法非常貼近日常寫法。後端工程師可以把它想成「在變數後面掛一個標籤，告訴編譯器『這個變數只接受這些形狀的值』」。下面把最常用的幾種型別整理成對照表與範例。

型別 語法 範例
布林值 boolean let active: boolean = true;
數字 number let count: number = 42;
字串 string let name: string = "Hao";
陣列 T[] 或 Array<T> let ids: number[] = [1, 2, 3];
元組 [T1, T2] let pair: [string, number] = ["age", 30];
物件 { field: T } let user: { id: number; name: string };
函式 (a: T) => U let add: (a: number, b: number) => number;
聯合型別 T1 | T2 let status: "ok" | "error";
可空 T | null let value: string | null = null;

這張表先記住，後續的範例會反覆用到。其中「聯合型別」（union types）是 React props 設計裡最常出現的技巧：「這個欄位可以是字串、也可以是數字」、「這個狀態可以是 loading、success、error」——這種「列舉幾種可能」的設計，TypeScript 用 | 連起來，編譯器會幫你檢查「所有分支都處理過」。對後端工程師來說，union 比 enum 更像「Python 的字面量聯合（Literal）」——輕量、明確、無須額外宣告。

物件型別：內聯 vs type alias

簡單的物件可以直接寫內聯型別，但只要同一個形狀出現第二次，就該抽出來用 type：

// src/user.ts
// 簡單的物件型別：先用內聯，第二次出現就抽 type
type User = {
  id: number;
  name: string;
  email: string;
  createdAt: Date;
};

function createUser(input: { name: string; email: string }): User {
  return {
    id: Math.floor(Math.random() * 1_000_000),
    name: input.name,
    email: input.email,
    createdAt: new Date(),
  };
}

const u = createUser({ name: "Hao", email: "hao@example.com" });
console.log(u.id, u.name);
// 輸出：123456 Hao（id 隨機產生）

這段展示兩個觀念：第一，type User = { ... } 是 TypeScript 的「型別別名」，可以把複雜形狀命名後重複使用；第二，函式參數可以混用「內聯型別」與「type alias」，簡單的留內聯、複雜的抽出去。後端工程師可以把它理解成「Python 的 TypedDict 或 Pydantic 的 BaseModel」。

陣列與元組的差別

陣列是「同型別的多個值」，元組是「固定長度、每個位置型別已知」的結構。後端工程師可以把它想成「List vs tuple（Python）」：

// src/arrays.ts
// 陣列 vs 元組：長度與位置的差異
const numbers: number[] = [1, 2, 3];
const first: number = numbers[0];

// 元組：固定 [name, age] 的順序
const profile: [string, number] = ["Hao", 30];
const [name, age] = profile;

console.log(name, age);
// 輸出：Hao 30

// 元組 vs 陣列的實務差異：
// - 陣列：用 map / filter / forEach
// - 元組：用解構（destructuring）拿到對應位置的值

實務上 React 的 useState 回傳的就是元組：[value, setValue]。其他時候陣列比較常用，元組則出現在「需要明確幾個值」的情境（例如經緯度、HTTP status + 訊息、Python 常見的 (status_code, body) 回傳）。

interface 與 type 的差別

TypeScript 提供兩種描述物件型別的語法：interface 與 type。兩者 90% 的功能重疊，但有幾個細節差異值得記住：

// src/shapes.ts
// 兩種描述「使用者」型別的寫法
interface UserI {
  id: number;
  name: string;
}

type UserT = {
  id: number;
  name: string;
};

// 兩者在這個情境完全等價
const a: UserI = { id: 1, name: "Hao" };
const b: UserT = { id: 2, name: "Min" };

// interface 的特性：可以被「合併」（declaration merging）
interface UserI {
  email: string;
}
// 此時 UserI 變成 { id, name, email }
const c: UserI = { id: 3, name: "Hao", email: "x@y.com" };

幾個判斷原則：第一，描述物件或類別的「形狀」時，interface 與 type 都可以，看團隊慣例；第二，需要做「宣告合併」（同一個名字多次宣告，欄位會合併）時只能用 interface；第三，需要「聯合型別」（A | B）、「工具型別」（Pick<User, "id">）或「映射型別」時只能用 type。本系列一律用 type，因為 React 的 props 通常會用到 Pick、Omit 等工具型別，type 用起來比較一致。

選用 optional 欄位

React props 大部分時候都有「可選欄位」（onClick?: () => void）。TypeScript 用 ? 標記：

// src/button-props.ts
// React 按鈕元件的 props 型別：大部分欄位是可選的
type ButtonProps = {
  label: string;            // 必填
  onClick?: () => void;     // 可選：沒傳就不綁事件
  variant?: "primary" | "secondary" | "ghost";  // 可選 + 聯合型別
  disabled?: boolean;       // 可選：預設 false
};

function Button({ label, onClick, variant = "primary", disabled = false }: ButtonProps) {
  return { label, hasOnClick: !!onClick, variant, disabled };
}

console.log(Button({ label: "送出" }));
// 輸出：{ label: '送出', hasOnClick: false, variant: 'primary', disabled: false }

注意兩件事：第一，onClick?: () => void 表示呼叫端可以不傳，也可以傳函式；第二，函式本體裡用解構預設值 variant = "primary"，這是 TypeScript 處理「optional 欄位」的標準慣例。後端工程師可以把它對應到 Python 的 Optional[Callable[[], None]]。另外，當 exactOptionalPropertyTypes 打開時，呼叫端不能傳 undefined 給 optional 欄位——必須「不傳」或「傳值」，這對 React props 的語意更精準。

完整實作：為預約系統建立型別檔

把以上觀念整合起來，建立一個「預約系統」的型別檔。這個檔案會從 Day 4 一直被沿用到 Day 45，先把基礎打好：

// src/types/booking.ts
// 預約系統的核心型別：會被前端所有頁面與 API 層引用

// 預約狀態：列舉四種合法值，編譯器會檢查 switch 是否窮舉
export type BookingStatus = "pending" | "confirmed" | "cancelled" | "completed";

// 服務品項：對應 Web 系列 FastAPI 的 Service 模型
export type Service = {
  id: number;
  name: string;
  durationMinutes: number;
  price: number;
};

// 預約單：對應 Web 系列的 Booking 模型
export type Booking = {
  id: number;
  customerName: string;
  customerPhone: string;
  serviceId: number;
  startAt: string;        // ISO 8601，例如 "2026-03-20T10:00:00+08:00"
  status: BookingStatus;
  notes?: string;         // 顧客備註（可選）
  createdAt: string;
  updatedAt: string;
};

// 建立預約的輸入：省略 id / createdAt / updatedAt / status
export type BookingCreateInput = {
  customerName: string;
  customerPhone: string;
  serviceId: number;
  startAt: string;
  notes?: string;
};

// API 回應的包裝：對齊 FastAPI 的標準回應
export type ApiResponse<T> = {
  data: T;
  meta?: { total?: number; page?: number };
};

export type ApiError = {
  code: string;
  message: string;
  details?: Record<string, string>;
};

這段展示了四個實務技巧：第一，用字串聯合型別（"pending" | "confirmed" | ...）表達「列舉值」，比 enum 更輕量；第二，把「建立輸入」與「完整資料」分開（BookingCreateInput 沒有 id / 時間戳記 / 狀態），呼應後端 Pydantic 的 Create vs Read schema；第三，ApiResponse<T> 用泛型包裝所有 API 回應，未來接 FastAPI 時可以一個型別對應所有 endpoint；第四，ApiError 把錯誤格式統一，UI 層就能用一致的方式處理錯誤訊息（Day 37 會展開）。

存檔後跑 pnpm typecheck，TypeScript 應該靜默通過。接著可以寫一支測試函式，確認型別真的會把關：

// src/types/booking.test-draft.ts
// 故意寫錯的版本：體驗編譯器的把關能力
import type { Booking, BookingCreateInput } from "./booking";

const ok: BookingCreateInput = {
  customerName: "王小明",
  customerPhone: "0912345678",
  serviceId: 1,
  startAt: "2026-03-20T10:00:00+08:00",
};

// 故意寫錯：phone 是空字串，serviceId 是負數
// 編譯器會報「Type '""' is not assignable to type 'string | undefined'」
// 但因為型別系統不檢查「值的合理性」，要靠 zod / valibot 等 runtime 驗證
const bad: BookingCreateInput = {
  customerName: "",
  customerPhone: "",
  serviceId: -1,
  startAt: "not-an-iso-date",
};

這段示範 TypeScript 的「邊界」：它能檢查「型別不符」（例如傳字串給 number），但不能檢查「值的合理性」（例如電話號碼格式、日期是否合法）。後者要靠 Zod、Valibot 等 runtime 驗證庫，Day 12 與 Day 21 會展開。

常見錯誤與踩雷

第一次用 TypeScript 寫程式，最常踩的雷有三個。第一個是「any 滿天飛」。很多新手遇到編譯錯誤第一反應是加 : any，結果 TypeScript 的保護全部失效。正確做法是先讀懂錯誤訊息，多半是「少標一個型別」、「忘記處理 null」這種小事；真的要逃脫型別檢查時，用 unknown（強迫你先檢查才能用）比 any 安全。

第二個是「把 interface 與 type 混用」。同一個專案裡，有人喜歡 interface、有人喜歡 type，結果程式碼風格不一致、增加 onboarding 成本。建議團隊在 README.md 或 STYLE.md 寫明「一律使用 type」，把規則講清楚。本系列一律用 type。

第三個是「忘了開 strict」。很多教學文章為了讓範例簡單，會把 strict: false。但只要專案變大、沒開 strict 帶來的 null/undefined bug 會遠超過「寫 strict 時多寫的兩行程式碼」。建議從 Day 1 就開 strict: true，並把 noUncheckedIndexedAccess、exactOptionalPropertyTypes 也打開，習慣之後寫什麼都會更安心。

效能與實務提醒

TypeScript 的型別檢查在大型專案會變慢。Vite 用 esbuild 做轉譯（不檢查型別），所以 dev server 啟動很快；但 tsc --noEmit 會掃全部檔案做完整檢查，檔案超過幾千個的時候可能要十幾秒。可以考慮用「增量編譯」或「專案參考」（project references）來加速：

{
  "compilerOptions": {
    "composite": true,
    "incremental": true
  }
}

incremental: true 會把上次的編譯結果存在 .tsbuildinfo，下一次只檢查有改動的檔案；composite: true 是 monorepo 才用得到，告訴 TypeScript「這個 tsconfig 是某個專案的入口」。本系列規模不大，Day 31 之後進入預約系統才會考慮這個。

另一個實務建議：把 tsconfig.json 拆成多份，對應不同的執行環境。React 前端用「瀏覽器 + ES2022」、Node.js 腳本用「Node + ES2023」、共享型別用「base」。

// tsconfig.json（根目錄，只是「專案參考」的入口）
{
  "files": [],
  "references": [
    { "path": "./tsconfig.app.json" },
    { "path": "./tsconfig.node.json" }
  ]
}

// tsconfig.app.json（瀏覽器端 React）
{
  "extends": "./tsconfig.base.json",
  "compilerOptions": {
    "lib": ["ES2022", "DOM", "DOM.Iterable"],
    "jsx": "react-jsx",
    "noEmit": true
  },
  "include": ["src"]
}

// tsconfig.node.json（Node.js 端，例如 vite.config.ts）
{
  "extends": "./tsconfig.base.json",
  "compilerOptions": {
    "lib": ["ES2023"],
    "types": ["node"],
    "noEmit": true
  },
  "include": ["vite.config.ts"]
}

這份三層架構是 Next.js 預設的結構：根目錄只放 references、app 給瀏覽器、node 給伺服器腳本。Day 17 開始用 create-next-app 會直接生成這套，可以拿來對照。

怎麼讀 TypeScript 的錯誤訊息

第一次看到 TypeScript 報錯的人，常會被那一大段英文嚇到。其實大部分錯誤訊息只告訴你三件事：「出錯的位置」、「預期的型別」、「實際的型別」。只要讀懂這三欄，幾乎所有錯誤都能自己解。下面示範幾個常見訊息的解讀：

  • "Type 'string | null' is not assignable to parameter of type 'string'"：你傳了一個可能是 null 的值給預期是 string 的參數。修法是先檢查 if (x !== null) 再用。
  • "Property 'foo' does not exist on type 'Bar'"：你在一個物件上存取了一個它沒有的欄位。先確認型別定義，或是用 in 運算子先判斷。
  • "Object is possibly 'undefined'"：因為 noUncheckedIndexedAccess，陣列或字典取值可能是 undefined。修法是用 ?. 或先檢查長度。
  • "Argument of type 'X' is not assignable to parameter of type 'Y'"：函式呼叫的參數型別不符。要嘛改呼叫端、要嘛改函式簽章、要嘛中間加一層轉換。

讀懂錯誤訊息有一個小技巧：把訊息中的兩個型別抄到一行筆記裡（「我要把 X 放進 Y」），然後問自己「X 真的可以放進 Y 嗎？」。如果不能，要嘛改 X、要嘛改 Y、要嘛在中間做轉換。VS Code 把滑鼠移到紅色底線的變數上，會顯示更完整的推論路徑（Quick Info），這是新手最常忽略的除錯利器。

另一個實務技巧是「看錯誤碼」。TypeScript 5.x 的錯誤訊息前面會帶一個數字編號（例如 TS2322），這個編號對應到官方 issue tracker 裡的具體問題描述。遇到看不懂的錯誤，把 TS2322 丟到搜尋引擎，比直接讀英文訊息更有效率。本系列 Day 4 會介紹更多收窄技巧，讓你可以主動避開這些錯誤，而不是被動地修它。

小結

今天我們把 TypeScript 的基礎打底了：結構型子型化、tsconfig.json 的關鍵選項（含 strict 與 noUncheckedIndexedAccess）、原始型別、陣列、元組、物件、type 與 interface 的差別、optional 欄位的寫法，並建立了一份預約系統的核心型別檔。明天 Day 4 我們會把 TypeScript 推得更深：泛型（ApiResponse<T>、useState<T> 都需要它）、型別收窄（用 typeof、in、instanceof 把「可能是多種型別」的變數縮到一種）、以及工具型別（Pick、Omit、Partial、Readonly、Record）。到時候寫 React 元件時，「型別即契約」的威力就會完全展現出來。

結語

明天，我們會把 TypeScript 的進階語法一次學完：泛型讓你能寫「可重用的型別函式」、型別守衛（type guard）讓你在 runtime 縮小 union、工具型別讓你從現有型別衍生新形狀而不必重寫。Day 4 結束時，你應該能讀懂 React 與 Next.js 原始碼裡那些「型別簽名」，並且知道怎麼把這些技巧套用到自己的專案。Day 5 接著進入 React 入門——元件、props 與 JSX，正式從「型別」跨進「畫面」。

延伸資源

  • TypeScript Handbook〈The Basics〉（5.9）：https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/2/basic-types.html
  • TypeScript Handbook〈Everyday Types〉：https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/2/everyday-types.html
  • TypeScript Handbook〈tsconfig.json〉：https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/tsconfig-json.html
  • TypeScript 官方 Cheat Sheets（含 React 範例）：https://www.typescriptlang.org/cheatsheets
  • React 官方 TypeScript 指南：https://react.dev/learn/typescript
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Python 從入門到 PyTorch 深度學習：開啟 AI 世界的大門

Python 從入門到 PyTorch 深度學習：開啟 AI 世界的大門 隨著人工智慧（AI）與深度學習（Deep Learning）快速發展，越來越多人對這些技術產生興趣。不論你是想踏入 AI 領域的初學者，還是已經有程式基礎的開發者，學好 Python 與深度學習框架（例如 PyTorch），都能為你打開更多可能。 為什麼選擇 Python？ Python 已經是資料科學與人工智慧領域的首選語言。它的語法簡潔、容易上手，而且擁有龐大的生態系與大量開源函式庫。無論是資料處理、資料視覺化，還是建立機器學習與深度學習模型，Python 都能勝任。對想進入 AI 或資料科學領域的人來說，它幾乎是必備工具。 PyTorch 是什麼？ PyTorch 是由 Meta（原 Facebook）AI 研究團隊開發的開源深度學習框架，以易用、靈活和動態計算圖著稱，是許多 AI 研究人員與開發者的首選。相較於其他框架，PyTorch 的寫法更貼近原生 Python，對初學者相對友善。無論是簡單的實驗，還是複雜的深度學習模型，PyTorch 都能提供強大的支援。 這個系列能帶給你什麼？ 這個系列會從 Python 的基礎開始，帶你一步一步學習，最後能自己用 PyTorch 建立深度學習模型。即使你完全沒有寫過程式，也能跟著文章的節奏累積技能，理解 AI 與深度學習的核心觀念。 本系列涵蓋的主題 Python 基礎：從變數、條件判斷到函式與模組。 資料處理工具：用 NumPy 與 Pandas 有效率地操作資料。 資料視覺化：用 Matplotlib 與 Seaborn 把資料畫成圖表。 深度學習的數學基礎：線性代數、微積分與機率。 PyTorch 入門：理解張量、模型建構與 GPU 加速。 基礎深度學習模型：CNN 與 RNN 的實作應用。 深度學習專案實戰：從資料前處理到模型部署的端到端流程。 誰適合這個系列？ 程式初學者 ：如果你對 AI 充滿好奇，卻還沒寫過程式，系列的第一部分會帶你快速上手 Python，並幫助你理解深度學習的基本觀念。 資料科學愛好者 ：如果你已經熟悉一些資料處理方法，進階部分會教你如何用 PyTorch 建構深度學習模型。 開發者與研究人員 ：想更深入了...
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