컴퓨팅 사고와 함께하는 파이썬 기초부터 인공지능 응용까지

김성백

제주대학교사범대학컴퓨터교육과교수
서울대학교컴퓨터공학과에서학사,석사,박사를마치고제주대학교컴퓨터교육과교수로재직중이다.
대학에서창의융합코딩,객체지향프로그래밍,컴퓨터구조,컴퓨터통신등을가르치고있다.또한,컴퓨터교육,컴퓨팅융합,빅데이터분석등에대한연구를하고있다.

CONTENTS

■PREFACEiv
■이책의특징vi
■이책의구성요소viii
■강의계획(3시수기준)xii
■강의계획(2시수기준)xiii

PART1컴퓨팅사고의이해
CHAPTER1컴퓨팅과컴퓨팅사고005
1.1컴퓨팅의이해005
1.2데이터와연산의이해011
1.3컴퓨터간상호작용과컴퓨팅사고014
■SUMMARY019
■연습문제020

CHAPTER2문제해결과컴퓨팅사고022
2.1문제와문제해결022
2.2컴퓨팅사고의주요요소024
2.2.1문제분해025
2.2.2패턴인식027
2.2.3추상화028
2.2.4알고리즘031
2.3문제해결과정과컴퓨팅사고040
2.4미래핵심역량으로서의컴퓨팅사고043
2.4.1추상화와자동화의결합045
2.4.2메타지식다루기048
2.4.3컴퓨터를훌륭한조력자로만들기050
2.4.4컴퓨터돕기051
■SUMMARY053
■연습문제055

CHAPTER프로그래밍과컴퓨팅사고058
3.1프로그래밍언어의이해058
3.2프로그래밍언어번역기의이해060
3.3프로그램의구성요소065
■SUMMARY074
■연습문제075

CHAPTER4파이썬과컴퓨팅사고077
4.1파이썬인터프리터의이해077
4.2파이썬언어의주요요소와컴퓨팅사고079
4.3컴퓨팅사고로배우는파이썬프로그래밍082
4.3.1핵심학습요소083
4.3.2문제상황083
4.3.3문제분석083
4.3.4알고리즘085
4.3.5프로그래밍086
4.3.6테스트와디버깅086
4.3.7심화활동087
4.3.8SUMMARY087
4.3.9연습문제087
■SUMMARY088
■연습문제089
PART1종합연습문제090

PART2파이썬기초
CHAPTER5파이썬기초요소095
5.1입출력095
5.1.1입력095
5.1.2출력096
5.2변수097
5.3데이터형100
5.4연산106
5.5선택110
5.6반복115
5.6.1for문116
5.6.2while문118
5.7기타제어119
5.7.1continue와break문119
5.7.2pass문120
5.7.3주석문120
■SUMMARY121
■연습문제122

CHAPTER6커피자동주문기124
■SUMMARY132
■연습문제133

CHAPTER7숫자추측게임기134
■SUMMARY143
■연습문제144

CHAPTER8구구단게임기145
■SUMMARY153
■연습문제154

CHAPTER9도서검색기156
■SUMMARY165
■연습문제166

CHAPTER10설정시간알리미168
■SUMMARY176
■연습문제177

CHAPTER11간단한계산기179
■SUMMARY188
■연습문제189
PART2종합연습문제191

PART3파이썬고급

CHAPTER12함수와클래스197
12.1함수197
12.1.1함수란?197
12.1.2인자전달201
12.1.3리턴값202
12.1.4리턴값2개203
12.1.5변수의참조범위와전역변수205
12.1.6재귀함수208
12.2클래스209
12.2.1클래스란?209
12.2.2객체생성210
12.2.3객체초기화212
12.3예외처리214
■SUMMARY221
■연습문제222

CHAPTER13패턴퀴즈게임기224
■SUMMARY232
■연습문제233

CHAPTER14토익점수분석기234
■SUMMARY241
■연습문제242

CHAPTER15시차계산기244
■SUMMARY251
■연습문제252

CHAPTER16성적처리기253
■SUMMARY260
■연습문제261

CHAPTER17온라인장바구니263
■SUMMARY270
■연습문제271

CHAPTER18단어암기도우미272
■SUMMARY285
■연습문제286
PART3종합연습문제289

PART4그래픽과GUI

CHAPTER19Turtle과Tkinter293
19.1Turtle293
19.2Tkinter300
19.3파일I/O309
19.3.1파일열기310
19.3.2파일쓰기310
19.3.3파일읽기311
19.3.4파일닫기311
19.3.5파일처리예제311
■SUMMARY315
■연습문제316

CHAPTER20가위바위보게임기318
■SUMMARY325
■연습문제326

CHAPTER21기억력테스트게임기328
■SUMMARY334
■연습문제335

CHAPTER22GUI계산기337
■SUMMARY344
■연습문제345

CHAPTER23여행지퀴즈게임기346
■SUMMARY354
■연습문제355
PART4종합연습문제356

PART5인공지능응용
CHAPTER24데이터과학과인공지능363
24.1빅데이터란?363
24.2머신러닝과딥러닝366
24.2.1인공지능366
24.2.2머신러닝368
24.2.3딥러닝368
24.3matplotlib369
24.3.1점과선그래프그리기370
24.3.2막대그래프(barchart)그리기372
24.3.3여러개의그래프같이보여주기372
24.3.4한글이름사용하기374
24.3.5산포도그래프그리기376
24.3.6이미지보여주기377
24.4numpy377
24.5pandas380
24.6Scikit-learn(사잇킷런)384
24.7Keras(케라스)385
■SUMMARY392
■연습문제393

CHAPTER25미세먼지데이터시각화394
■SUMMARY403
■연습문제404
CHAPTER26원주율계산기407
■SUMMARY416
■연습문제417

CHAPTER27숫자인식기419
■SUMMARY427
■연습문제428
PART5종합연습문제430

INDEX433

이책은독자들의컴퓨팅사고력과파이썬프로그래밍역량의신장을지향한다.다양한
분야의독자가다양한방식의교수학습을통해해당역량을실질적으로키워갈수있도
록지원한다는목적하에집필되었기에,그와연계시켜이책의특징을정리하면다음과
같다.
1.컴퓨팅사고의본질에기초한프로그래밍학습지원
-컴퓨팅사고의기본바탕이되는컴퓨팅이어떤학문인지올바로이해할수있게지원
-컴퓨팅사고가우리의일상이나주변환경을어떻게바라보고다루게하는지고찰함으로써컴퓨팅사고의본질을이해할수있게지원
-프로그래밍과관련해컴퓨팅사고의관점에서다루어야할핵심요소들을이해할수있게지원
-전문가들의컴퓨팅사고적용패러다임을준용해다양한문제를다루어보게함으로써컴퓨팅사고력이자연스럽게함양될수있게지원

2.다양한유형의교수학습지원
-컴퓨팅사고나프로그래밍관련개념에대한이론학습과풍부한예제를활용한실습학습병행지원
-예제코드를간단히수정ㆍ추가하는수준의실습해보기문제와,문제상황에대한추가분석이나기능확장등이요구되는심화학습문제를제시해수준별학습지원
-묻고답하기,실습해보기,요약정리,연습문제등을체계적으로제시해스스로학습지원
-적정규모와난이도의예제를선정해다룸으로써시간제약이있는수업등에서도효과적으로활용할수있게지원
-장별연습문제와부별종합연습문제를다양하게제시해교수자가실습과제나평가목적으로활용할수있게지원

3.컴퓨팅비전공자들을위한실질적유용성제고
-예제및연습문제,관련지식,사용용어등의난이도를적절히조율함으로써컴퓨팅비전공자들도쉽게접근할수있게지원
-일상이나여러학문분야의다양한요소를프로그래밍으로다루며게임,알고리즘,그래픽,인공지능과관련된기본요소들을익히게함으로써,일상의문제나타
영역의문제,융합문제등에대한접근역량제고
-컴퓨팅사고나파이썬프로그래밍관련요소들을기초수준에서다루고있는중·고등학교정보교과와의연계성및위계성고려