[BoostCamp AI Tech / Pre-Course 1] 파이썬 기초 문법

Variables & List

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변수

변수는 가장 기초적인 프로그래밍 문법 기법이다.

• 데이터(값)을 저장하기 위한 메모리 공간의 프로그래밍상 이름이다.
• 변수는 메모리 주소를 가지고 있고 변수에 들어가는 값은 메모리 주소에 할당된다.
  • 선언되는 순간 메모리 특정 영역에 물리적인 공간이 할당됨

변수 이름 작명법

• 알파벳, 숫자, 언더스코어(_)로 선언 가능
• 변수명은 의미 있는 단어로 표기하는 것이 좋음
• 변수명은 대소문자가 구분된다.
• 특별한 의미가 있는 예약어는 쓰지 않는다.

Basic Operation

• 복잡한 프로그램을 작성하기 앞서 간단한 사칙연산과 문자열 처리 등의 기초적인 연산을 알아야 함
  • 기본 자료형(primitive data type)
  • 연산자와 피연산자
  • 데이터 형변환

기본 자료형

• data type: 파이썬이 처리할 수 있는 데이터 유형

연산자(Operator)와 피연산자(operand)

• +, -, *, / 같은 기호들을 연산자라고 칭함
• 연산자에 의해 계산이 되는 숫자들을 피연산자라 칭함
  • “3 + 2”에서 3과 2는 피연산자, +는 연산자임
• 수식에서 연산자의 역할은 수학에서 연산자와 동일
  • 연산의 순서는 수학에서 연산 순서와 같음
• 문자간에도 + 연산이 가능함 -> concatenate
  • "a" + "b" = "ab"
• a += 1는 a = a + 1과 같은 의미로 증가 연산을 나타낼 수 있다.
  • -=, *=, /= 도 가능함

데이터 형 변환

• float()와 int()함수를 사용하여 데이터의 형 변환 가능
• 숫자형에서 문자열로 변환하는 것도 가능하다.
  • 문자열 변환: string()
• 실수형에서 정수형으로 변환하면 내림하여 변환된다.
  • float(10.3) = 10

리스트

한 번에 여러 개의 변수를 함께 저장해서 화면에 표시하거나 필요한 연산을 수행하기 위해 리스트(or 배열)를 사용한다.

• 시퀀스 자료형, 여러 데이터의 집합
• int, float 같은 다양한 데이터 타입 표함

리스트의 특징

• 인덱싱
  • list에 있는 값들은 주소(offset)를 가지며 주소를 사용해 할당된 값을 호출
• 슬라이싱
  • list의 값들을 잘라서 쓰는 것이 슬라이싱
  • list의 주소 값을 기반으로 부분 값을 반환
• 리스트 연산
  • concatenation, is_in, 연산 함수들
• 추가 삭제
  • append(원소 추가), extend(리스트의 원소들을 삽압), insert, remove(원소 삭제), del(인덱스를 통해 원소를 삭제) 등 활용
• 메모리 저장 방식
  • 다양한 Data Type이 하나에 List에 들어감(리스트 원소가 리스트가 될 수 있음)
  • 파이썬에서는 해당 리스트 변수에 리스트 주소값이 저장됨

    a = [5, 4, 3, 2, 1]
    b = [1, 2, 3, 4, 5]
    b = a    # b에 a가 가르키는 리스트 주소값이 저장(같은 리스트를 공유)
    a.sort() # a가 가르키는 리스트를 정렬시켰으므로 b 또한 정렬된 리스트를 출력
    print(b)
    # [1, 2, 3, 4, 5]
  

• 패킹과 언패킹
  • 패킹은 한 변수에 여러 개의 데이터를 넣는 것
  • 언패킹은 한 변수의 데이터를 각각의 변수로 반환

    t = [1, 2, 3]   # 1, 2, 3을 변수 t에 패킹
    a, b, c = t # t에 있는 값 1, 2, 3을 변수 a, b, c에 언패킹
    print(t, a, b, c)
    # [1, 2, 3] 1 2 3
  

• 이차원 리스트
  • 리스트 안에 리스트를 만들어 행렬(Matrix) 생성

    kor_score = [49, 32, 20, 20, 100]
    math_score = [43, 54, 78, 94, 88]
    eng_score = [38, 60, 57, 100, 46]
    midterm_score = [kor_score, math_score, eng_score]
    print(midterm_score[0][2])
    # 20
  

  • [:]를 이용해 리스트를 복사하는 방법이 일차원 배열에서는 가능하지만 이차원 배열에서는 불가능하다.

Function and Console I/O

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함수의 개요

함수는 어떤 일을 수행하는 코드의 덩어리이다.

# 사각형의 넓이를 구하는 함수
def calculate_rectangle_area(x, y):
    return x * y

• 반복적인 수행을 1회만 작성 후 호출
• 코드를 논리적인 단위로 분리
• 캡슐화: 인터페이스만 알면 타인의 코드 사용

함수 선언 문법

• 함수 이름, parameter, indentation, return value(optional)

def 함수 이름(paramete_1, ... , ):
    수행문_1(statements)
    수행문_2(statements)
    return <반환값>

함수 수행 순서

• 함수 부분을 제외한 메인프로그램부터 시작
• 함수 호출 시 함수 부분을 수행 후 되돌아옴

parameter vs argument

• parameter: 함수의 입력 값 인터페이스

    def f(x):
        return 2 * x + 7
  

• argument: 실제 Parameter에 대입된 값

    print(f(2)) # 실제 대입된 2가 argument
  

  함수 형태

• parameter 유무, 반환 값(return value) 유무에 따라 함수의 형태가 다름

	parameter 없음	parameter 존재
반환값 없음	함수 내의 수행문만 수행	parameter를 사용, 수행문만 수행
반환값 존재	paramter없이, 수행문 수행 후 결과값 반환	parameter를 사용하여 수행문 수행 후 결과값 반환

Console I/O 개요

서버의 로컬 장치에서 직접 명령어를 작성할 수 있는 입출력 장치. 콘솔이 물리적인 장치라면 터미널은 원격제어 환경까지 포함하는 더 넓은 의미라고 할 수 있다.

• input(): 콘솔창에서 문자열을 입력 받는 함수
• print(): 콘솔창에 값을 출력받는 함수로 콤마(,)를 사용할 경우 값이 연결되어 출력됨

    # 콤마(,) 사용
    print("Hello World!", "Hello Again!!")
  
    # Hello World! Hello Again!!
  

Print formatting

프린트 문은 기본적인 출력 외에 출력의 양식을 지정 가능하다.

• %string
  • %5d, %4.3 같이 출력의 길이를 조정할 수 있다.
• format 함수
• fstring(최근 가장 많이 사용)
  • 10.4f, 5d 정렬 가능

print(1, 2, 3)
print("a" + " " + "b" + " " + "c")
print("%d %f %s" %(1, 5.13, "python"))
print("{} {} {}".format("a", "b", "c"))
print(f"value is {value}")

Conditionals and Loops

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조건문이란?

조건에 따라 특정한 동작을 하게 하는 명령어를 조건문이라고 한다.

• 조건문은 조건을 나타내는 기준과 실행해야 할 명령으로 구성
• 조건의 참, 거짓에 따라 실행해야 할 명령이 수행되거나 수행되지 않음
• 파이썬은 조건문으로 if, else, elif 등의 예약어를 사용

if-else문 문법

if <조건>:
    <수행 명령 1-1> # 조건 일치 시 실행
    <수행 명령 1-2>
else:
    <수행 명령 2-1> # 조건 불일치 시 실행
    <수행 명령 2-2>

조건 판단 방법

• if 다음에 조건을 표기하여 참 또는 거짓을 판단함
• 참/거짓의 구분을 위해서는 비교 연산자를 활용

비교연산자	비교상태	설명
x < y	~ 보다 작음	x과 y보다 작은지 검사
x > y	~보다 큼	x과 y보다 큰지 검사
x == y	같음	x와 y가 같은지 검사(값과 메모리 주소)
x is y	같음	x와 y가 같은지 검사(값과 메모리 주소라 -5 ~ 256은 메모리 주소가 같다고 판단)
x != y	같지 않음	x와 y가 다른지 검사(값과 메모리 주소)
x is not y	같지 않음	x와 y가 다른지 검사(값과 메모리 주소)
x >= y	크거나 같음	x와 y보다 이상인지 검사
x <= y	작거나 같음	x와 y보다 이하인지 검사

조건 참/거짓 구분

• 숫자형의 경우는 수학에서의 참/거짓과 동일
• 컴퓨터는 존재하면 참 없으면 거짓이라고 판단함

if 1:
    print("True")
else:
    print("False")

# True

논리 키워드 사용: and, or, not

• 조건문을 표현할 때 집합의 논리 키워드를 함께 사용하여 참과 거짓을 판단하기도 함

a = 8, b = 5
if a == 8 and b == 4 # 거짓
if a > 7 or b > 7 # 참
if not (a > 7)  # 거짓, a > 7인 것이 참이므로 거짓으로 판단

삼항 연산자(Ternary operators)

• 조건문을 사용하여 참일 경우와 거짓일 경우의 결과를 한 줄에 표현

value = 12
is_even = True if value % 2 == 0 else Fase
print(is_even)

# True

반복문이란?

정해진 동작을 반복적으로 수행하게 하는 명령문을 반복문이라고 한다.

• 반복문은 반복 시작 조건, 종료 조건, 수행 명령으로 구성됨
• 반복문 또한 반복 구문은 들여쓰기와 block으로 구분된다.
• 파이썬은 반복문으로 for, while 등의 명령 키워드를 사용한다.

for loop

• 기본적인 반복문: 반복 범위를 지정하여 반복문 수행
• range() 사용하기
• 문자열을 한자씩 리스트로 처리 - 시퀀스형 자료형
  • ex. “abcdefg” -> 7번 수행
• 각각의 문자열 리스트로 처리
  • ex. [“abc”, “bdad”, “card”] -> 3번 수행
• 간격을 두고 세기
  • ex. range(1, 10, 2)
• 역순으로 반복문 수행
  • ex. range(10, 1, -1)

while문

조건이 만족하는 동안 반복 명령문을 수행

i = 1
while i < 10:
    print(i)
    i += 1

반복의 제어 - break, continue

• break : 특정 조건에서 반복 종료
• continue : 특정 조건에서 남은 반복 명령 skip

반복의 제어 - else

반복 조건이 만족하지 않을 경우 반복 종료 시 1회 수행

for i in range(10):
    print(i,)
else:
    print("EOP")

i = 0

while i < 10:
    print(i, )
    i += 1
else:
    print("EOP")

break로 종료된 반복문은 else문을 수행하지 않음

Debuggig

디버깅은 코드의 오류를 발견하여 수정하는 과정을 말한다.

• 오류의 ‘원인’을 알고 ‘해결책’을 찾아야 함
• 문법적 에러를 찾기 위한 에러 메시지 분석
• 논리적 에러를 찾기 위한 테스트도 중요

문법적 에러 - Error 메시지 분석

• 들여쓰기(Indentation Error)
• 오탈자
• 대소문자 구분 안함

에러가 발생하면 인터프리터가 알려준다.

논리적 에러

• 뜻대로 실행이 안되는 코드
• 중간에 프린터 문을 찍어서 확인

if __name__ == "__main__":

Python에서 해당 파일이 직접 실행될 때만 특정 코드를 실행하고, 다른 파일에서 import될 때는 실행되지 않도록 제어하는 조건문이다.

동작 방식

• __name__ == "__main__" : 파일을 직접 실행한 경우
• __name__ == "모듈명": : 다른 파일에서 import한 경우

    def greet():
        print("Hello!")

    if __name__ == "__main__":
        greet()  # 직접 실행할 때만 실행됨

String and advanced function concept

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문자열(String)

• 시퀀스 자료형으로 문자형 data를 메모리에 저장
• 영문자 한 글자는 1byte의 메모리 공간을 사용
• string은 1byte 크기로 한 글자씩 메모리 공간이 할당된다.

1Byte의 메모리 공간

• 컴퓨터는 2진수로 데이터를 저장
• 이진수 한 자릿수는 1bit로 저장, 즉 bit는 0 또는 1 이다.
• 1byte = 8bit = $2^8$ = 256까지 저장 가능
• 컴퓨터는 문자를 직접적으로 인식하지 않으며 모든 데이터를 2진수로 인식한다.
• 2진수를 문자로 변환하는 표준 규칙을 정함

프로그램 언어에서 데이터 타입

각 타입 별로 메모리 공간을 할당 받은 크기가 다름

종류	타입	크기	표현 범위(32bit)
정수형	int	4바이트	$-2^31$ ~ $2^31 - 1$
정수형	long	무제한	무제한
실수형	float	8바이트	약 $10^{-308}$ ~ $10^{308}$

• 데이터 타입은 메모리의 효율적 활용을 위해 매우 중요하다.

문자열 특징

인덱싱(Indexing)

• 문자열의 각 문자는 개별 주소(offset)를 가짐
• 이 주소를 사용해 할당된 값을 가져오는 것이 인덱싱
• List와 같은 형태로 데이터를 처리함

슬라이싱(Slicing)

• 문자열의 주소값을 기반으로 문자열의 부분값을 반환

문자열 연산 및 포함 여부 검사

• 덧셈과 뺄셈 연산 가능
• in 명령으로 포함 여부 체크

특수 문자

• 문자열을 표시할 때는 백슬레시 \를 사용한다.

문자	설명	문자	설명
[Enter]	다음 줄과 연속임을 표현	\n	줄 바꾸기
|\ 문자 자체	\t	TAB 키
`|` 문자	\e	ESC 키
"	” 문자	\b	백 스페이스

raw string

특수문자 특수 기호인 \ escape 글자를 무시하고 그대로 출력함

raw_string = "이제 파이썬 강의 그만 만들고 싶다. \n 레알"
print(raw_string)

# 이제 파이썬 강의 그만 만들고 싶다.
# 레알

raw_string = r"이제 파이썬 강의 그만 만들고 싶다. \n 레알"
print(raw_string)

# 이제 파이썬 강의 그만 만들고 싶다. \n 레알

Function - advance

함수에서 parameter을 전달하는 방식은 3가지가 있다.

• 값에 의한 호출(Call by Value): 함수에 인자를 넘길 때 값만 넘기며 함수 내에 인자 값 변경 시, 호출자에게 영향을 주지 않음
• 참조에 의한 호출(Call by Reference): 함수에 인자를 넘길 때 메모리 주소를 넘기며 함수 내에 인자 값 변경 시, 호출자의 값도 변경됨
• 객체 참조에 의한 호출(Call by Object Reference)

Call by Object Reference

파이썬은 객체의 주소가 함수로 전달되는 방식이다. 전달된 객체를 참조하여 변경 시 호출자에게 영향을 주나, 새로운 객체를 만들 경우 호출자에게 영향을 주지 않음

def spam(eggs): # ham 변수와 eggs 변수는 같은 메모리를 가르킴
    eggs.append(1)   
    eggs = [2, 3]   # 기존에 가르켰던 메모리를 끊고 새로운 메모리를 가르킴

ham = [0]
spam(ham)
print(ham)  # [0, 1]

Scoping Rule

• 변수가 사용되는 범위
• 지역 변수(local variable): 함수내에서만 사용
• 전역 변수(Global variable): 프로그램 전체에서 사용
• But, 함수 내에 전역 변수와 같은 이름의 변수를 선언하면 새로운 지역 변수가 생김
• 함수 내에서 전역 변수 사용 시 global 키워드 사용

def f():
    global s
    s = "I love London!"
    print(s)    # I love London!

s = "I love Paris!"
f()
print(s)    # I love London!

Recursive function

재귀 함수는 자기자신을 호출하는 함수이다.

• 점화식과 같은 재귀적 수학 모형을 표현할 때 사용
• 재귀 종료 조건 존재, 종료 조건까지 함수 호출 반복

def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
        factorial n * factorial(n-1)

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