컴퓨팅 사고를 위한 파이썬

인공지능 프로그래밍을 포함한 개정판

한선관 , 김태령 지음

생능출판 2024년 03월 20일 출간 국내도서 : 2022년 01월 03일 출간

작품소개

책소개

이 책은 지금까지 경험하지 못한 코딩 교육의 진수를 보여준다. “코딩 교육이 가야 할 방향은 컴퓨팅 사고력을 높이는 것이다.”라고 이 책의 저자들이 말하듯, “디지털 시대에 적합한 창의력과 문제해결력을 기르기 위한 코딩의 기초부터 응용까지 컴퓨터 코드를 작성하는 것을 기본적으로 다루고 있다. 추가로 다른 책들과는 다르게 알고리즘 학습을 통한 컴퓨팅 사고력을 기를 수 있고, 인공지능까지 학습할 수 있다는 장점이 있다.

목차

들어가며
컴퓨팅 사고를 위한 파이썬 활용법

Chapter 0 컴퓨팅 사고와 프로그래밍
컴퓨터 과학과 프로그래밍 | 컴퓨팅 사고란? | 컴퓨팅 사고의 과정

Chapter 1 파이썬의 세계로
01 프로그래밍 언어란? | 02 파이썬이란? | 03 파이썬 설치 및 실행
04 파이썬 셸 사용하기 | 05 간단한 계산 수행하기
06 스크립트 모드 메모장 사용하기 | 07 파이썬 철학
08 파이썬 파일 저장과 불러오기 | 09 파이썬 오류 메시지 해석하기

Chapter 2 변수와 연산자
01 변수(Variable)란? | 02 변수 생성 및 규칙 | 03 다양한 타입의 변수
04 변수에 값 입력받기 / 문장 말하는 새 | 05 연산자(Operator)란?
06 산술연산자 | 07 비교 및 논리 연산자
08 문자열 연산
1 단순 계산기 프로그램 / 2 성적 계산 프로그램 / 3 수학 계산기(1)
4 수학 계산기(2) / 5 문자 자동 전송 / 6 BMI 계산

Chapter 3 조건
01 조건(Condition)이란? | 02 알고리즘과 의사코드
03 프로그래밍 구조에서의 조건문 | 04 기본 조건문 만들기
05 입력(input)을 이용한 조건문 / input 이용 예제
06 비교연산자를 이용한 조건문 / 관계연산자를 이용한 조건문 예제
07 논리연산자 이해하기 | 08 논리연산자를 이용한 조건문
09 조건이 두 개 이상일 때, IF-ELSE / IF-ELSE를 이용한 프로그램
10 조건이 3개 이상일 때, IF-ELIF-ELSE | 11 주석 달기
1 조건이 3개 이상인 예제 / 2 수학을 이용한 프로그램 예제
3 중첩 조건문-입대 영장 / 4 자동판매기 / 5 주민등록번호로 출생지 출력하기

Chapter 4 반복
01 반복 구조(Loop) | 02 while 반복문 / while 반복 예제
03 while로 반복 입력문 만들기
1 while 사용 예제 / 2 while을 이용한 프로그램 만들기
04 For 반복(iteration) / For 반복(iteration) 연습
05 For 문에 range() 사용하기 | 06 while과 for 비교 / range() 예제
07 continue와 break
1 break, continue 예제 / 2 전체 구구단 출력 / 3 버스킹 로빈스 31
4 최대공약수 계산 / 5 복리 계산기

Chapter 5 터틀 라이브러리
01 그래픽 활용(Turtle 라이브러리) | 02 터틀 움직이기
03 goto()와 pendown(), penup() | 04 반복문으로 다각형 그리기
반복문으로 다각형 그리기 실습
05 펜 모양 다양하게 만들기 | 06 터틀 애니메이션 만들기
07 터틀 명령어 정리 및 약어
1 터틀 실습(1) / 2 터틀 실습(2) / 3 터틀 실습(3) / 4 터틀 실습(4)

Chapter 6 문자열
01 문자열 변수 | 02 문자열 연산 | 03 문자열 인덱싱과 슬라이싱
04 문자열 슬라이싱 / 문자열 인덱싱, 슬라이싱 문제
05 문자열 조작 명령어(1) | 06 문자열 조작 명령어(2) / 문자열 조작 명령어 문제
07 문자열 조작 명령어(3) / 문자열 문제
08 문자열 포맷팅 %
1 문자열 포맷팅 문제 / 2 연습 문제 / 3 암호 만들기 / 4 주민등록번호 정상 판별

Chapter 7 데이터 타입(Data Types)
01 Data Types(리스트, 튜플, 집합, 딕셔너리) | 02 리스트
03 리스트 조작하기(1) 인덱싱, 슬라이싱 | 04 리스트 조작하기(2) 수정, 삭제, 변경
05 리스트 조작하기(3) 추가, 삽입, 확장, 세기, 정렬 / 리스트 문제
06 튜플 생성 | 07 튜플 조작 / 튜플 문제 | 08 집합 자료형 / 집합 자료형 연습
09 딕셔너리(Dictionary) 조작 | 10 딕셔너리 조작하기(1) 인덱싱, 추가, 삭제
11 딕셔너리 조작하기(2) key, value 확인
1 신입생 / 2 카드 게임 / 3 자료형 전체 연습 문제

Chapter 8 파일 입출력과 예외 처리
01 파일 입출력과 예외 처리 | 02 파일 읽기 | 03 파일 쓰기
04 파일에 내용 추가하기 | 05 파일 내용 읽기 | 06 예외 처리
1 예외 처리 연습 문제 / 2 세이브 파일 만들기 / 3 오류 목록 만들기
4 점수 합계 구하기 / 5 찾기-바꾸기 기능 만들기

Chapter 9 함수
01 함수(Function)란? | 02 함수의 사용
1 함수 만들기 연습 문제
03 함수의 매개변수 사용하기 | 04 함수를 통해 변수에 값 입력하기 return
2 함수 만들기 연습 문제 282
05 인자의 기본값과 가변 인자 / 인자의 기본값과 가변 인자
06 파이썬의 함수 설명하기 Docstring | 07 lambda 함수 / 연습 문제
1 도서 대출 시스템 / 2 커피 주문 시스템 / 3 마우스로 터틀 움직이기
4 키보드로 터틀 움직이기

Chapter 10 내장 함수와 외장 함수
01 내장 함수(Built-in Fuction)와 외장 함수(Standard Library)
02 연산, 정보 관련 내장 함수 | 03 반복 객체 관련 내장 함수
내장 함수 관련 연습 문제
04 외장 함수의 종류 | 05 인터프리터를 관리하는 모듈 sys
06 명령 프롬프트로 인자 넘기기 sys | 07 운영체제에 접근하기 os
08 자료형 그대로 파일에 저장하기 pickle | 09 무작위 숫자 만들기 random
10 수학 관련 계산 math | 11 인터넷 이용 webbrowser, urllib
12 날짜와 시간 datetime, time
1 점심 메뉴 추천 / 2 말랑 두뇌 계산 게임

Chapter 11 Tkinter 라이브러리
01 Python으로 GUI를 만드는 법 Tkinter | 02 tkinter 구성 요소 파악하기
03 Label과 Entry, Button | 04 버튼 이벤트 만들기
버튼 이벤트-아이디와 패스워드 입력
05 위젯 위치 관리하기 Grid, Place Manager / 반복문으로 배치하기
06 메뉴 만들기 / 메뉴 만들기 연습
07 이벤트 처리 고급-바인딩
1 메모장 / 2 회원 가입과 로그인 / 3 BMI 계산기 2 / 4 계산기

Chapter 12 객체와 클래스
01 객체(Object)와 클래스(Class) | 02 객체지향 프로그래밍(OOP)이란?
03 클래스 선언 | 04 객체 생성하기(1) | 05 객체 생성하기(2) 여러 객체 생성
06 객체 생성하기(3) 메서드 추가하기
1 계산기 만들기 / 2 라이브러리 Turtle과 tkinter로부터 객체 생성하기
07 클래스 상속하기 | 08 매직 메서드의 종류
1 2인용 터틀 / 2 연봉 계산하기 / 3 캐릭터의 싸움

Chapter 13 객체와 클래스 프로젝트
01 객체와 클래스를 이용한 프로젝트 | 02 시작하기 전 터틀 라이브러리의 추가 기능
03 시작하기 전 반복하여 객체 생성하기 | 04 거북 보물찾기 게임 개발 준비
05 기본적인 게임 화면 turtle.Screen() 만들기 | 06 내 캐릭터 클래스 My() 만들기
07 적 거북 클래스 Enemy() 만들기 | 08 벽 충돌 Enemy.move() 방지하기
09 보석 클래스 Jewel() 만들기 | 10 점수, 게임 진행 클래스 Game() 만들기
11 적 거북과 보석의 충돌 이벤트 관리하기 | 12 보석과 거북의 수를 입력받아 생성하기
13 게임 기능 확장하기 | 14 전체 소스 살펴보기

Chapter 14 이미지 편집 라이브러리
01 이미지 편집 라이브러리 Pillow | 02 Pillow 시작하기
03 이미지 잘라내기 | 04 이미지 병합하기
05 이미지 회전, 리사이즈, 뒤집기 | 06 RGB 처리하기
07 이미지에 필터 씌우기 | 08 tkinter에 이미지 띄우기
09 RGB picker 만들기 | 10 Pillow 확장

Chapter 15 유용한 라이브러리
01 NumPy, BeautifulSoup, Matplotlib의 활용 | 02 BeautifulSoup
03 HTML의 구조 파악하고 정보 찾기 | 04 영화 순위 크롤링하기
05 NumPy 수치 해석 | 06 NumPy 시작하기
07 NumPy 배열 생성하기 | 08 NumPy 초기화 배열 생성
09 NumPy 조건 및 난수 배열 생성 | 10 NumPy 배열 연산하기
11 NumPy 배열 슬라이싱, 인덱싱 | 12 Matplotlib란?
13 Matplotlib 제목과 레이블 설정하기 | 14 Matplotlib 분포도, 막대그래프 만들기
15 Matplotlib 누적 막대그래프, 원그래프 | 16 NumPy와 Matplotlib

Chapter 16 인공지능과 딥러닝 기초
01 인공지능이란? | 02 기계학습의 원리
03 Scikit-learn 라이브러리 설치와 Pandas
04 지도학습(예측) - 회귀분석 1 | 05 회귀분석 2
06 지도학습(분류) - 의사결정트리 | 07 비지도학습 - 군집화
08 Scikit-learn 연습 데이터 생성 | 09 Keras를 이용한 딥러닝
10 다양한 파이썬의 라이브러리

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출판사 서평

코딩을 통해 세상의 변화를 읽어내자!
컴퓨터 과학은 기계를 다루는 기술이 아니다. 오롯이 생각에 대한 학문이다. 코딩은 생각을 꺼내 구체화하는 과정으로, 코딩을 통해 컴퓨터 과학의 문을 열고 컴퓨터가 여는 미래의 세상을 이해할 수 있다. 코드를 읽으면 자기 생각을 읽을 수 있고, 사회를 읽을 수 있으며, 세상의 변화를 읽어낼 수 있다. 세상을 변화시키는 기술의 중심에 IT와 컴퓨터 과학이 있다. 정보기술을 구현하는 프로그래머와 컴퓨터 과학자의 생각을 읽으면 세상의 변화를 예측할 수 있다. 컴퓨터 과학자는 컴퓨팅 사고를 통해 현실의 문제를 해결한다.
이 책은 다양한 분야에서 파이썬을 사용하고 싶은 입문자들을 위한 책이다. 프로그래밍을 처음 시작하는 사람이 기초적인 스크립트를 따라 하면서 자연스럽게 개념을 익히고, 이를 실제로 적용할 수 있도록 현실에서 발생하는 다양한 문제들을 프로젝트로 구현하고 있다. 이를 통해 코딩의 기본적인 지식을 배우고, 개발 능력을 키우며, 컴퓨터 과학자의 생각을 따라해 보면서 컴퓨팅 사고를 체험하도록 하고 있다.

강력한 파이썬으로 컴퓨팅 사고를 정복한다!
파이썬(Python)은 프로그래머인 귀도 반 로섬(Guido van Rossum)에 의해 1991년 세상에 나왔다. 파이썬은 영어로 ‘비단뱀’이라는 뜻을 가지고 있다. 파이썬의 로고에 언뜻 비단뱀의 모습이 어른거리기도 하는 것은 이 때문이다. 하지만 귀도는 파이썬을 자신이 좋아하는 코미디 프로그램 ‘Monty Python's Flying Circus(몬티 파이썬의 날아다니는 서커스)’에서 따왔다.
파이썬은 초보자부터 전문가까지 폭넓은 사용자층을 보유하고 있다. 다른 프로그래밍 언어에 비해 인간의 언어와 유사하여 배우기 쉽기 때문이다. 파이썬은 다양한 플랫폼에 적용할 수 있고, 라이브러리가 풍부하여 여러 교육 기관이나 연구 단체에서 많이 사용하고 있다. 파이썬은 기술적으로 플랫폼 독립적이라고 말한다. 운영체제에 따른 제한을 크게 받지 않아 모든 운영체제에서 사용할 수 있기 때문이다. 파이썬은 기본 기능에 없는 수많은 기능이 라이브러리에 의해 제공되고, 비영리의 파이썬 소프트웨어 재단이 관리하는 공동체 기반 개발 모델을 가지고 있어, 누구나 수준 높은 응용 프로그램을 개발할 수 있다.
이 책은 이러한 강력한 파이썬 코딩을 통해 프로그래밍 능력과 컴퓨팅 사고를 기르도록 하고 있다. 단지 주어진 알고리즘의 과정을 단순하게 작성하는 코더(coder)가 아닌 창의력과 문제해결력을 지닌 프로그래머(programmer)로서 첫발을 떼도록 하고 있다. 앞으로 컴퓨팅 사고는 더 이상 특수한 철학으로 존재하지 않으며, 인간 활동의 필수 요소가 될 것이다. 그리고 파이썬 코딩을 통해 형성된 컴퓨팅 사고는 모든 이에게 자연스러운 삶의 일부가 될 것이다.

작가정보

저자(글) 한선관

교수는 2002년부터 경인교육대학교에서 컴퓨터 교육을 가르치고 있다. 2007년부터 ‘스크래치 데이’ 한국 행사를 주도하며 미래창조과학부와 함께 SW 창의 캠프 행사, 온라인 SW 교육 사이트 운영 등 우리나라의 초ㆍ중등 소프트웨어 교육을 확산시키는 주역으로 정열을 쏟고 있다. 특히 ‘2015 개정 교육과정’에 따른 중학교 정보 교과서를 집필하여 창의성 있는 소프트웨어 인재 양성에 책임을 다하고 있다.
저서로는 〈〈컴퓨팅 사고를 위한 스크래치 3.0〉, 〈〈코딩 대탐험〉〉, 〈〈소프트웨어 교육방법〉〉, 〈〈소프트웨어 교육〉〉, 〈〈컴퓨터 과학으로 배우는 코딩 여행〉〉, 〈〈창의컴퓨팅〉〉, 〈〈스크래치 마법 래시피〉〉, 〈〈놀이로 풀어보는 암호세상〉〉, 〈〈정보교육방법의 실제〉〉, 〈〈한눈에 보이는 인공지능 그림책〉〉, 〈〈AI 플레이그라운드〉〉, 〈〈AI 사고를 위한 인공지능 랩〉〉, 〈〈AI 사고를 위한 인공지능 교육〉〉 등이 있다.

저자(글) 김태령

선생은 경인교육대학교 융합 교육 석사를 이수하고 컴퓨터 교육 박사과정 중이다. 미래인재연구소의 일원으로 모두를 위한 미래 교육을 고민하고 있다. 스크래치와 파이썬을 이용한 소프트웨어 개발과 효과적인 프로그래밍 교육 콘텐츠를 개발하고 있다. SW 영재 교육, 한국 스크래치 데이, KOREA SW, K-MOOC 강의 등의 경험을 통해 실전에 강한 코딩 교육 프로그램과 교수법에 관해 깊이 있는 연구 중이다.
저서로는 〈〈컴퓨팅 사고를 위한 스크래치 3.0〉, 〈〈AI 사고를 위한 인공지능 교육〉〉, 〈〈놀랍게 쉬운 인공지능〉〉 등이 있다.