디자인씽킹과 파이썬 활용

김태형 지음

씨엔아이파트너스 2025년 02월 10일 출간

작품소개

책소개

현대 사회는 빠르게 변화하고 있으며, 4차 산업혁명의 도래로 인해 창의적 사고와 소프트웨어 활용 능력이 그 어느 때보다 중요한 역량으로 자리 잡고 있습니다.

이 책은 창의적 사고와 소프트웨어, 문제 해결을 위한 디자인 씽킹, 프로그래밍, 데이터 분석, 머신러닝까지 아우르는 체계적인 학습을 제공하여 독자들이 문제 해결 능력을 키울 수 있도록 구성되었습니다.

1부에서는 창의적 사고와 소프트웨어의 관계, 그리고 4차 산업혁명 시대에 요구되는 핵심 역량을 살펴봅니다. 현대 사회에서 창의성이 중요한 이유와 이를 소프트웨어와 결합하여 활용하는 방법을 학습합니다. 또한, DAA 씽킹 개념과 이를 적용한 사례를 통해 실제로 창의적 사고가 문제 해결에 어떻게 활용될 수 있는지 탐구합니다.

2부에서는 프로그래밍을 처음 접하는 독자들을 위해 파이썬 프로그래밍의 기초를 다룹니다. 변수, 데이터형, 연산자, 조건문, 반복문, 리스트, 튜플, 딕셔너리, 함수 등의 개념을 차근차근 설명하며, 초보자들도 쉽게 따라 할 수 있도록 구성하였습니다.

이후, 데이터 분석에 필요한 주요 라이브러리인 판다스(Pandas), 맷플롯립(Matplotlib), 필로우(Pillow) 등을 활용하여 데이터를 처리하고 시각화하는 방법을 배웁니다. 이를 통해 데이터를 정리하고, 다양한 그래프를 활용하여 의미 있는 인사이트를 도출하는 방법을 익힙니다. 또한, 실제 데이터셋을 활용한 Covid-19 데이터 분석, 타이타닉 데이터 분석 실습을 통해 데이터 분석 과정을 직접 경험할 수 있도록 하였습니다.

3부에서는 머신러닝(Machine Learning)의 개념과 주요 알고리즘을 학습합니다. 머신러닝의 기본 개념을 익히고, 선형 회귀(Linear Regression) 및 K-최근접 이웃(K-Nearest Neighbors, KNN) 알고리즘을 활용하여 실제 데이터를 분석합니다. 또한, Fashion MNIST 데이터셋과 Beverage Sales 데이터셋을 이용한 실습을 통해 머신러닝 모델을 구축하고, 데이터를 기반으로 예측하는 과정까지 학습할 수 있도록 구성하였습니다.

이 책은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1. 이론과 실습의 균형
- 개념을 단순히 설명하는 것이 아니라, 실습과 프로젝트를 통해 직접 적용할 수 있도록 구성하였습니다.
- 예제와 실습 문제를 풍부하게 포함하여 학습자가 개념을 실질적으로 익힐 수 있도록 하였습니다.
2. 비전공자도 쉽게 학습 가능
- 프로그래밍을 처음 접하는 독자들도 쉽게 이해할 수 있도록 기초 개념부터 차근차근 설명하였습니다.
- 파이썬을 활용한 데이터 분석 및 머신러닝 개념을 기초부터 실습까지 다룰 수 있도록 하였습니다.
3. 실제 데이터를 활용한 분석 경험 제공
- 다양한 공개 데이터셋(Covid-19, 타이타닉, Fashion MNIST 등)을 활용하여 실제 데이터를 분석하는 경험을 제공합니다.
- 이를 통해 이론으로 배운 내용을 실제 데이터에 적용해볼 수 있습니다.
4. 4차 산업혁명 시대에 필요한 역량 배양
- 문제 해결을 위한 창의적 사고방법(디자인 씽킹)부터 데이터 분석, 머신러닝까지 종합적인 기술을 다룹니다.

이 책은 프로그래밍을 처음 접하는 대학생, 데이터 분석 및 머신러닝에 관심 있는 학습자, 그리고 창의적인 문제 해결 능력을 기르고 싶은 모든 독자들을 위한 입문서입니다.

빠르게 변화하는 시대 속에서 창의적 사고와 소프트웨어 활용 능력은 필수적인 자산이 되고 있습니다. 이 책을 통해 독자들이 파이썬 프로그래밍과 데이터 분석, 머신러닝을 활용하여 다양한 문제를 해결하는 능력을 갖추길 바랍니다.

실습자료를 기꺼이 제공한 학생들에게 감사의 인사를 드리며, 어느새 성인으로 자라 독립한 아들 하람과 한결이. 그리고 묵묵히 응원하는 아내 옥주에게도 지면을 통해 감사의 마음을 전합니다.

감사합니다.

목차

제1부 창의적 사고

제1장 창의적 사고와 소프트웨어 ㆍ9
1. 창의적 사고와 소프트웨어 개요 ㆍ9
2. 제4차 산업혁명시대 요구되는 핵심 역량 ㆍ10
3. 창의적 사고와 소프트웨어의 필요성 ㆍ20

제2장 DAA씽킹과 소프프웨어 ㆍ29
1. DAA씽킹이란 ? ㆍ29
2. DAA씽킹 적용 사례 ㆍ35

제3장 창의적 사고로 문제 해결하기 ㆍ42
1. 디자인씽킹이란 ? ㆍ42
2. 디자인씽킹 프로세스 5단계 ㆍ42
3. 디자인씽킹과 비즈니스씽킹의 관계 ㆍ44
4. 디자인 씽킹 문제 해결 사례 ㆍ47
5. 디자인 씽킹 구성요소 ㆍ55

제2부 디자인씽킹과 문제 해결

제4장 디자인씽킹 1단계 – 공감 ㆍ62
1. 공감 단계(Empathize)란 ? ㆍ62
2. 공감을 위한 주요 기법 ㆍ62

제5장 디자인씽킹 2단계 – 문제정의 ㆍ76
1. 문제 정의(Define)란 ? ㆍ76
2. 문제정의 주요 기법 ㆍ77

제6장 디자인씽킹 3단계 – 아이디어 만들기 ㆍ87
1. 아이디어 만들기(Ideate)란 ? ㆍ87
2. 아이디어 도출을 위한 주요 기법 ㆍ88
3. 아이디어 선정 ㆍ93

제7장 디자인씽킹 4단계 – 프로토타입 제작 ㆍ99
1. 프로토타입(Prototype)이란 ? ㆍ99
2. 프로토타입 만들기의 주요 기법 ㆍ100

제8장 디자인씽킹 5단계 – 테스트 ㆍ109
1. 테스트(Test)란 ? ㆍ109
2. 테스트 수행 방법 ㆍ110

제3부 추상화와 알고리즘

제9장 소프트웨어 개발과 추상화 ㆍ115
1. 추상화 ㆍ115
2. 추상화의 실제 적용 ㆍ117

제10장 소프트웨어 개발과 알고리즘 ㆍ122
1. 알고리즘이란 ? ㆍ122
2. 알고리즘의 특징 ㆍ125

제4부 파이썬 프로그래밍

제11장 파이썬 프로그래밍 이해 ㆍ131
1. 파이썬 소개 및 개발 환경 설정 ㆍ131
2. 변수와 기본 데이터형 ㆍ148
3. 연산자 ㆍ158
4. 조건문 ㆍ167
5. 반복문 ㆍ177
6. 문자열 ㆍ193
7. 리스트, 튜플, 딕셔너리 ㆍ199
8. 함수 ㆍ218
9. 파일 입출력 ㆍ227
10 데이터베이스 ㆍ233

제12장 주요 라이브러리 ㆍ266
1. 판다스(pandas) ㆍ266
2. 맷플롯립(matplotlib) ㆍ277
3. 필로우(pillow) ㆍ288

제5부 데이터 분석 이해

제13장 데이터 분석 ㆍ320
1. 데이터 분석 프로젝트 개요 ㆍ320
2. Python과 Jupyter Notebook 소개 ㆍ329
3. 데이터 분석 프로젝트 수행 ㆍ340
4. 실습 1: 공개 데이터셋을 활용한 분석 실습(Covid-19) ㆍ348
5. 실습 2: 공개 데이터셋을 활용한 분석 실습(Titanic) ㆍ357

제14장 클라우드 기반 빅데이터 ㆍ377
1. 클라우드 서비스와 빅데이터 ㆍ377
2. 클라우드 환경에서 데이터 처리하기 ㆍ383
3. 실습: Google Colab을 활용한 데이터 분석 ㆍ391

제6부 머신러닝 이해

제15장 머신러닝 개념 ㆍ411
1. 머신러닝의 기본 개념 ㆍ411

2. 머신러닝 프로세스 ㆍ413
2.1 데이터 수집 ㆍ413
2.2 데이터 전처리 ㆍ413
2.3 모델 학습과 평가 ㆍ416

제16장 주요 알고리즘 이해 ㆍ424
1. 주요 알고리즘 ㆍ424
1.1 선형 회귀 ㆍ424
1.2 분류알고리즘 : K-최근접 이웃(K-Nearest Neighbors, KNN) ㆍ426

2. Fashion MNIST 데이터 분석 ㆍ433
3. Beverage Sales 데이터 분석 ㆍ441

Appendix 부록 ㆍ462

< 부록 1 > Jupyter Notebook 소개 ㆍ463
< 부록 2 > 클라우드 기반 빅데이터 : Google Colab 이용 ㆍ465
< 부록 3 > 파이썬 설치 및 설정 ㆍ467
< 부록 4 > 파이썬 기본 개발 환경 설정 ㆍ471
< 부록 5 > 파이썬 외부 라이브러리 설치 방법 ㆍ476
- 예 : pandas, matplotlib, pillow 등
< 부록 6 > 파이썬 관련 파일 위치 ㆍ480
< 부록 7 > IT 유용한 기능 ㆍ481
< 부록 8 > Python에서 라이브러리(모듈) 가져오는 방법 ㆍ483

책 속으로

이 책은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1. 이론과 실습의 균형
- 개념을 단순히 설명하는 것이 아니라, 실습과 프로젝트를 통해 직접 적용할 수 있도록 구성하였습니다.
- 예제와 실습 문제를 풍부하게 포함하여 학습자가 개념을 실질적으로 익힐 수 있도록 하였습니다.
2. 비전공자도 쉽게 학습 가능
- 프로그래밍을 처음 접하는 독자들도 쉽게 이해할 수 있도록 기초 개념부터 차근차근 설명하였습니다.
- 파이썬을 활용한 데이터 분석 및 머신러닝 개념을 기초부터 실습까지 다룰 수 있도록 하였습니다.
3. 실제 데이터를 활용한 분석 경험 제공
- 다양한 공개 데이터셋(Covid-19, 타이타닉, Fashion MNIST 등)을 활용하여 실제 데이터를 분석하는 경험을 제공합니다.
- 이를 통해 이론으로 배운 내용을 실제 데이터에 적용해볼 수 있습니다.
4. 4차 산업혁명 시대에 필요한 역량 배양
- 문제 해결을 위한 창의적 사고방법(디자인 씽킹)부터 데이터 분석, 머신러닝까지 종합적인 기술을 다룹니다.

이 책은 프로그래밍을 처음 접하는 대학생, 데이터 분석 및 머신러닝에 관심 있는 학습자, 그리고 창의적인 문제 해결 능력을 기르고 싶은 모든 독자들을 위한 입문서입니다.

작가정보

저자(글) 김태형

금융권(한국산업은행, 평화은행, 우리금융그룹)에서 30여년간 근무하였으며, 특히 20여년을 전산센터에서 근무하면서 IT전산개발, IT구매, IT감사 등 금융권 ICT를 다양하게 경험하였습니다.

한양대학교 경영대학원 MBA를 졸업하였으며, 단국대학교에서 경영정보(MIS) 전공으로 경영학 박사를 취득하였습니다.

단국대학교 학부 및 대학원에서 ERP, 디자인씽킹, 알고리즘씽킹과SW활용, 전공별AI활용, 연구방법론및통계 등과 가천대학교에서 프로그래밍 활용, 데이터베이스관리, 데이터분석 등을 강의하고 있으며, 또한 한국폴리텍대학에서 컴퓨터활용 및 AI입문 등을 강의하고 있습니다.

산업 현장에서의 경험과 지식을 바탕으로 대학교에서 제4차산업혁명 시대에 맞는 인재 양성과 중소벤처기업부 비지니스지원단 전문위원, 공공기관 인증심사위원 및 심사/자문/평가위원, 기업체 면접관 등으로 제2막 인생을 보람 있게 보내고 있습니다.