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예제를 대폭 강화한
누구나 쉽게 《컴퓨팅 사고 with 파이썬》

유비쿼터스, 사물인터넷, 인공지능부터 분해, 패턴인식, 추상화, 알고리즘까지 《누구나 쉽게, 컴퓨팅 사고 with 파이썬》은 미래 4차 산업 교육의 핵심이자, 실질적인 문제해결을 위한 ‘컴퓨팅 사고’의 최신판이다.
특히, 실생활에서 겪을 수 있는 문제를 컴퓨팅 사고의 관점에서 해결하기 위한 체계적인 핵심 개념을 정리할 뿐만 아니라 대폭 강화된 실습 예제를 통해서 컴퓨팅 사고를 실제 어떻게 풀어나갈지 알려준다.

최신 내용을 체계적으로 배우는
컴퓨팅 사고의 핵심 개념
제4차 산업혁명의 시대를 사는 우리가 기본적으로 알아야 할 것은 너무 많지만, 다양한 환경에서 컴퓨터에 대한 인식과 활용 가치가 늘고 있다는 것은 분명해 보인다.

건축, 기계, 전기, 전자 등 산업 현장뿐만 아니라 매일 사무실과 집에서 마주하는 컴퓨터의 일하는 방식을 이해하는 것, 그리고 컴퓨터에 제대로 작업 지시를 할 수 있는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.

특히, 사물인터넷과 인공지능을 비롯한 시대적인 요구와 변화는 컴퓨터가 일하는 방식을 먼저 이해하고 일상생활 속 많은 문제를 해결하는 데 있어서 ‘컴퓨팅 사고’에 대한 필요성을 점점 더 확대시키고 있다.

《누구나 쉽게, 컴퓨팅 사고 with 파이썬》은 2022년 최신판으로, 미래 4차 산업 교육의 핵심이라고 할 수 있는 ‘컴퓨팅 사고’의 실질적인 문제해결을 다룬 책이다. 유비쿼터스, 사물인터넷, 인공지능부터 분해, 패턴인식, 추상화, 알고리즘까지 ‘컴퓨팅 사고’의 핵심적인 개념을 도식화하여 체계적으로 정리하고, 파이썬을 통한 문제해결 방법을 배우고, 배운 내용을 어떻게 적용할지 프로그래밍으로 직접 구현해 볼 수 있다.

개념의 이해와 활용도를 높여주는
생활 속 파이썬 실습 예제
《누구나 쉽게, 컴퓨팅 사고 with 파이썬》은 생활 속 56개의 파이썬 실습 예제를 비롯하여, 실력을 확인할 수 있는 33개 연습 문제와 실력 향상을 위한 10개의 도전 문제로 구성되어 있다.

《누구나 쉽게, 컴퓨팅 사고 with 파이썬》은 누구나 따라할 수 있는 생활 속 파이썬 실습 문제를 단계별로 구성하였으며, 100여 개에 달하는 연습 과정을 통해서 스스로 내 실력을 확인하고, 더 나아가 한 번 더 자신의 실력을 업그레이드시킬 수 있도록 구성한 것이 특징이다.

단순히 개념 이해 정도로 그칠 수 있는 ‘컴퓨팅 사고’가 이제는 인공지능, 빅데이터 등으로 더욱 관심을 받고, 컴퓨터를 이용해 처리할 수 있는 다양한 환경에서 실제 부딪히며 문제를 해결해야 하는 ‘활용 중심의 컴퓨팅 사고’로 자리매김해야 한다는 취지로 만들었다.

정보화 교육, 소프트웨어 중심 대학, 소프트웨어 융합 학과 등 다양한 교육 환경에서 출발하여 컴퓨터를 활용한 문제해결을 위한 산업 현장에서 자신의 역량을 충분히 발휘할 수 있도록 《누구나 쉽게, 컴퓨팅 사고 with 파이썬》은 컴퓨팅 사고 능력을 개발하고 미래인재 역량을 체계적으로 배울 수 있는 알찬 학습 구성을 제공한다.

● 책 내용을 따라할 수 있는 실습 파일은 길벗 홈페이지를 통해 제공됩니다.

● 길벗 출판사 홈페이지(www.gilbut.co.kr) 검색란에 '컴퓨팅 사고'를 검색 → 해당 도서 자료실의 '실습예제' 항목 → 실습에 필요한 예제 파일 내려받기

〈1장〉 컴퓨팅 사고

1-1 컴퓨팅 사고 개요
컴퓨팅 사고의 오해와 진실
컴퓨팅 사고의 배경
컴퓨팅 사고 정의

1-2 컴퓨팅 사고의 필요성
컴퓨터와 4차 산업혁명
컴퓨팅 사고의 필요성

1-3 컴퓨팅 사고 학습 방법
소프트웨어 개발 교육
코딩 교육
컴퓨팅 사고의 요소 교육

〈2장〉 컴퓨터

2-1 인간의 도구 컴퓨터
인간의 도구
계산하는 도구

2-2 튜링기계
앨런 튜링
튜링기계의 구성요소
튜링기계의 동작
튜링기계의 특징
실습 예제 - 011을 5번만 반복하고 멈추는 튜링기계 만들기
튜링기계와 컴퓨터

2-3 컴퓨터의 실현
계산기계의 시작
소형화와 안정성
소프트웨어의 시작
컴퓨터 과학자의 기술

〈3장〉 소프트웨어

3-1 소프트웨어
소프트웨어 개요
소프트웨어 종류

3-2 소프트웨어 개발
소프트웨어 개발 단계
소프트웨어 개발과 컴퓨팅 사고

〈4장〉 컴퓨팅 사고 요소

4-1 컴퓨팅 사고의 여러 요소
컴퓨팅 사고와 컴퓨팅 사고력
다양한 컴퓨팅 사고 요소

4-2 컴퓨팅 사고 단계와 요소
컴퓨팅 사고의 구분
컴퓨팅 사고 전 단계
컴퓨팅 사고 단계
컴퓨팅 사고 후 단계

4-3 컴퓨팅 사고 단계의 4가지 요소
분해
패턴인식
추상화

〈5장〉 문제해결과 알고리즘

5-1 문제
문제의 정의
실습 예제 - 응용 소프트웨어 찾아보기
문제해결
5-2 알고리즘 개요
알고리즘의 정의
알고리즘의 효율성
알고리즘의 조건
5-3 알고리즘의 표현
알고리즘의 표현 방법
알고리즘의 구조
순서도 그리기 - 플로우고리즘
5-3 생활 속의 알고리즘
실습 예제 - 이름과 비밀번호로 로그인하기

〈6장〉 프로그래밍 언어

6-1 데이터의 표현
데이터와 컴퓨터 기억장치
2진수
데이터 단위
데이터 변환
실습 예제 - 다음 아스키코드표를 참조하여 ‘computational thinking’을 2진 데이터로 변환해보자.

6-2 프로그래밍 언어
프로그래밍 언어 분류
프로그래밍 언어 문법

6-3 파이썬 프로그래밍 언어
파이썬 프로그래밍 언어 특징
파이썬 프로그래밍 언어 실행환경
파이썬 프로그래밍 언어 설치

〈7장〉 변수와 연산

7-1 데이터와 정보
데이터와 정보의 개념
컴퓨터 속의 데이터
상수와 변수
실습 예제 - 올바른 변수 이름 찾기
입력과 출력
실습 예제 - 사용자로부터 입력받기
실습 예제 - %형식 지정문자 및 format 형식 출력하기기
산술, 대입, 복합대입 연산자
실습 예제 - 본인의 학과, 학번, 이름을 문자 데이터로 출력하기
실습 예제 - 산술 연산자 ‘+’와 ‘ * ’ 이용해 출력하기
실습 예제 - 복합대입 연산자
파이썬 프로그래밍 언어 설치
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉

〈8장〉 데이터의 종류

8-1 파이썬 데이터의 종류
8-2 컬렉션 자료형
문자열
실습 예제 - 문자열 표시
실습 예제 - 여러 줄의 문자열 한번에 출력하기
실습 예제 - 인덱싱
실습 예제 - 인덱싱과 슬라이싱
리스트
실습 예제 - 리스트
실습 예제 - 리스트 인덱싱과 슬라이싱
실습 예제 - 리스트 추가, 삭제, 정렬하기
튜플
실습 예제 - 튜플 활용하기
딕셔너리
실습 예제 - 딕셔너리 활용하기
세트
실습 예제 - 세트 활용하기
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉
〈도전 문제 01〉 딕셔너리 이용해 사전 만들기
〈도전 문제 02〉 딕셔너리 이용해 회사의 매출 정리하기

〈9장〉 제어문(Ⅰ)

9-1 제어문
9-2 조건문
조건문의 필요성
조건문의 개념
관계 연산자와 논리 연산자
실습 예제 - 관계 연산자와 논리 연산자
조건문의 구조
실습 예제 - 단순 선택문(if문)
실습 예제 - 양자택일 선택문(if-else문)
실습 예제 - 다중비교 선택문(if-elif-else문)
실습 예제 - 중첩 선택문(if-또 다른 if문)
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉
〈연습 문제 05〉
〈도전 문제 01〉 조건문 이용해 자동 온도 조절 장치 만들기
〈도전 문제 02〉 if문 이용해 주문 시스템 만들기

〈10장〉 제어문(Ⅱ)

10-1 반복문(1)
반복문의 개념
조건제어 반복문: while문
실습 예제 - while문
실습 예제 - 규칙을 가진 숫자 출력하기: 5배씩 증가하기
횟수제어 반복문: for문
실습 예제 - for문 이용해 리스트 값 출력하기(1)
실습 예제 - for문 이용해 리스트 값(식권) 출력하기(2)
실습 예제 - for문 이용해 딕셔너리 출력하기
실습 예제 - for문 이용해 짝수의 총합 구하기
range( ) 함수
실습 예제 - 횟수 반복하기
실습 예제 - for문 이용해 3의 배수 표현하기
조건과 횟수 서로 바꾸기
실습 예제 - 약수 구하기: for문 → while문으로 바꾸기
실습 예제 - 홀수의 합 구하기
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉
〈연습 문제 05〉
〈도전 문제 01〉 while문 이용해 공배수와 최소공배수 구하기
〈도전 문제 02〉 for문 이용해 짝수와 홀수 값 계산하기

〈11장〉 제어문(Ⅲ)

11-1 반복문(2)
무한 반복
실습 예제 - 무한 반복 탈출하기(1)
실습 예제 - 무한 반복 탈출하기(2)
실습 예제 - 무한 반복과 continue문
실습 예제 - break문과 continue문
중첩 반복문
실습 예제 - 중첩 for문
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉
〈도전 문제 01〉 break문 이용해 숫자 찾기
〈도전 문제 02〉 중첩 반복문 이용해 샌드위치 종류 출력하기

〈12장〉 함수

12-1 함수
함수의 개념
함수의 필요성
12-2 내장함수와 사용자정의함수
내장함수
실습 예제 - 내장함수
사용자정의함수
실습 예제 - 사용자정의함수

12-3 함수 매개변수
매개변수와 인수
실습 예제 - 함수의 매개변수와 인수
디폴트 인수
실습 예제 - 디폴트 인수
반환값(return)
실습 예제 - 반환값(return)

12-4 전역변수와 지역변수
전역변수
실습 예제 - 전역변수
지역변수
실습 예제 - 지역변수
global 키워드
실습 예제 - global 키워드

12-5 함수 모듈
함수 모듈 개념 및 사용하기
실습 예제 - 함수 모듈 사용하기
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉
〈연습 문제 05〉
〈연습 문제 06〉
〈연습 문제 07〉
〈도전 문제 01〉 함수를 만들어 연락처 기능 추가하기
〈도전 문제 02〉 함수 이용해 계산기 만들기

〈13장〉 파일 입출력

13-1 파일 입출력
파일의 개념
파일 불러오기
실습 예제 - 외부 파일 불러오기
실습 예제 - 이미지 파일 불러오기
파일 읽기, 파일 쓰기
실습 예제 - 파일 읽기
실습 예제 - 파일 쓰기(1)
실습 예제 - 파일 쓰기(2)
실습 예제 - 파일 추가하기
실습 예제 - with문 블록 사용하기
〈연습 문제 01〉
〈연습 문제 02〉
〈연습 문제 03〉
〈연습 문제 04〉

[머리말]

컴퓨터에 대한 새로운 용어, 새로운 이론, 새로운 프로그램 등 컴퓨터 관련 각종 정보가 매일매일 쏟아져 나오고 있습니다. 1936년 앨런 튜링이 제안했던 튜링기계와 지금 현재 사용하는 컴퓨터는 전 혀 다르지 않은데, 1936년부터 지금까지 발전을 거듭해온 컴퓨터는 무엇이 달라졌으며, 어떻게 발전 하고 있는 걸까요? 현재 컴퓨터가 많은 분야에서 사용되고 있고, 많은 분야의 발전에도 큰 기여를 하고 있습니다. 이제 컴퓨터는 누구나 사용하는, 누구나 사용해야 하는 도구가 되었고, 앞으로 더욱 다양한 곳에서 더욱 많은 사람들이 사용하는 도구가 될 것이라는 예측은 사실로 받아들여지고 있습니다.

컴퓨터에 대한 필요성과 중요성이 높아지면서, 우리는 큰 벽에 부딪히고 있습니다. 컴퓨터를 얼만 큼 이해해야 하는가? 컴퓨터를 어떻게 사용해야 하는가? 그동안 컴퓨터는 다른 전공분야처럼 일부 전 공자들이 배워야 하는 학문으로만 교육되고, 발전되어 왔습니다. 그러나 급변하는 시대에 컴퓨터가 전 공자들의 전유물이 아닌, 모든 사람들이 이해하고, 사용해야 하는 도구로 거듭나고 있습니다. 이러한 시대적 요구 속에 나온 새로운 단어가 ‘컴퓨팅 사고’입니다. ‘컴퓨팅 사고’ 이론을 통해서 컴퓨터 교육의 새로운 패러다임을 만들어 내고 있습니다. 컴퓨터 전공자만을 위한 학문에서 모든 사람이 배워야 하는 실용적 도구로...

본 교재에서는 ‘컴퓨팅 사고’를 ‘컴퓨터 과학자들이 컴퓨터를 통하여 문제를 해결할 때 사용한 기술 을 개념화하여 정의한 사고방식’으로 정의하였습니다. 이 정의에서 우리는 두 가지 관점으로 ‘컴퓨팅 사고’ 이해할 수 있습니다. 컴퓨터 과학자들이 컴퓨터를 통하여 문제를 해결할 때 사용한 기술이 무엇 인가? 그 기술을 어떠한 사고방식으로 개념화하였는가?

컴퓨터 과학자들의 기술을 알아보기 위해 저자들은 컴퓨터에 대한 기초를 설명하였는데, 이것은 우리가 컴퓨터를 얼만큼 이해해야 하는가에 대한 기준에서 필요한 기초지식임을 밝힙니다. 덧붙여서 본 교재에서는 ‘컴퓨팅 사고’를 어떻게 학습해야 하는지에 대해서도 그 방향을 제시하고 있는데, 이 또 한 컴퓨터를 어떻게 사용해야 하는가에 대한 기준에서 필요한 최소한의 기초지식임을 밝힙니다.

‘컴퓨팅 사고’는 학문이 아닙니다. 여러 사람들의 시대적 요구사항 속에서 나온 주장으로, 컴퓨터에 대한 사람들의 인식을 바꾸어 앞으로 컴퓨터를 더욱 잘 사용할 수 있도록 하는 것이 목적입니다. 본 교 재의 내용은 비전공자를 대상으로 컴퓨터를 이해하는 데 도움이 되도록 구성하였습니다. 실습으로 포 함된 ‘파이썬’ 프로그래밍 언어 교육은 컴퓨터 과학자들의 기술을 가장 쉽게 경험해 볼 수 있는 방법입 니다. 따라서 프로그래머를 위한 프로그래밍 언어 교육이 아닌, ‘컴퓨팅 사고’를 배우기 위한 방법임을 잊지 말기 바랍니다.

본 교재를 통해 컴퓨터를 정확하게 이해함은 물론, 컴퓨터의 한계도 이해할 수 있기를 바랍니다. 컴퓨터 과학자들이 컴퓨터를 이용하여 문제를 해결한 기술로 우리 생활 속 여러 가지 문제를 해결할 수 있는지, 정말 문제를 해결하는 데 컴퓨터 과학자들의 기술이 도움이 되는지 본 교재와 학습을 통해 확인해 보시기 바랍니다. 감사합니다.

저자 일동