💡해당 게시글은 방송통신대학교 정재화 교수님의 '파이썬 프로그래밍 기초' 강의를 개인 공부 목적으로 메모하였습니다.

학습 목표

파이썬의 특징을 설명할 수 있음
파이썬 프로그램의 실행 과정을 나열할 수 있음
파이썬 프로그래밍 환경의 특징을 설명할 수 있음

주요 용어

프로그래밍 패러다임
- 프로그래밍을 생성하는 접근 방식
라이브러리
- 자주 사용되는 프로그래밍 구성 요소를 미리 작성하여 패키징한 프로그램 모음
주피터 노트북
- 오픈소스 웹 기반 대화형 개발 및 실행 환경

강의록

파이썬의 개요

파이썬의 탄생

히도 판 로쉼(Guido van Rossum) 1991년 개발
- 네덜란드 암스테르담 대학에서 컴퓨터 전공
- 좋아하는 코미디 ‘Monty Python’s Flying Circus’에서 이름을 따옴
- 크리스마스 주 연구실이 잠겨 할 일이 없어 만든 프로그래밍 언어
분산 운영 체제(아메바)의 시스템 관리를 위한 쉘 스크립팅 언어로 개발
- 스크립트
  - 명령어를 순차적으로 나열
  - 운영 체제가 어떤 순서로 동작해야하는지 명령어를 집합으로 만들어놓은 형태
다중 프로그래밍 패러다임 채용
- 정의
  - 프로그램을 생성하는 접근 방식
- 명령형 프로그래밍, 절차적 프로그래밍, 객체 지향 프로그래밍, 함수형 프로그래밍 지원
- 패러다임
  - 현실 세계를 어떠한 방식으로 모델링하는 것에 대한 여러 관점들을 규칙화하여 만든 것
다목적 활용
- 응용 프로그램과 웹, 백엔드, 사물 인터넷(IoT) 분야 뿐만 아니라 교육적인 목적으로 활용

파이썬의 발전 과정

1991년 ABC의 후속 프로그래밍 언어로 개발
1999년 DARPA에 ‘Computer Programming for Everybody’ 제안
- DARPA
  - 미 국방성 연구 기관으로 이곳에서 최초의 인터넷이 탄생
2000년 파이썬 2.0 출시
- 커뮤니티를 통한 개발 체계 시작
2008년 파이썬 3.0 출시
- 비 하위 호환을 갖는 메이저 업데이트
  - 정수 부분에 있는 버전 → 메이저 업데이트
  - 소수점 대에 있는 버전 → 마이너 업데이트

파이썬의 인기

대형 개발자 커뮤니티 지원
직관적이고 가독성이 높은 문법
다양한 라이브러리와 프레임워크 제공
데이터 과학, 머신러닝, 웹 개발 등에서 활발히 사용됨

Pythonic (파이썬스러움)

독립적
- 다양한 플랫폼에서 실행 가능
- 운영 체제를 가리지 않고 모두 실행이 가능해 플랫폼 독립적임
오픈 소스
- PEP(파이썬 개선 제안) 기반의 개방형 개발 방식
인간적
- 의사 코드(Executable pseudocode) 수준의 문법
- 자연어와 유사한 문법 구조
신속성
- 빠른 개발 속도
- 여러 라이브러리와 프레임 워크들이 만들어져있어 빠르게 가져다 프로그래밍 할 수 있음
직관적
- 읽고 쓰기 쉬운 코드 스타일
- 생각을 빠르게 코드화 시킬 수 있음

오픈 소스

파이썬 관련 개선을 위한 제안(PEP)
- 많은 개발자의 의견을 수용하고 토론하며 발전한 언어
- 새로운 파이썬의 기능, 파이썬 프로세스, 환경에 대해 커뮤니티에 설계 문서나 정보를 제공
- 파이썬 기능의 간결한 기술적 사양과 기능을 위한 근거들을 제공
- 커뮤니티의 의견을 수집, 합의 도출, 반대 의견 청취
PEP 8(스타일 가이드) 대표적

인간적 & 직관적

실행할 수 있는 의사 코드(Executable pseudocode) 수준의 문법

  
  if 3 in [1, 3, 5, 7]:
      print("3이 들어있습니다")

  리스트 [1, 3, 5, 7]에 3이 포함 되어 있으면 "3이 들어있습니다"를 출력하시오

생산성 & 신속성

  
  int i, n;
  int sum = 0;

  printf("입력:");
  scanf("%d", &n);

  for(i = 0; i < n; i++)
  {
      sum += i;
  }

  printf("합은 %d", sum);

Python

  
  n = int(input("입력:"))
  sum = 0

  for i in range(1, n+1):
      sum += i

  print("합은" + sum)

대형 개발자 커뮤니티

라이브러리와 프레임워크

주어진 라이브러리들을 빠르게 임포트하여 쉽고 편하게 사용 가능
- Pytorch, TensorFlow
  - 딥 러닝을 위한 라이브러리
- astropy, biopython
  - 각종 과학 기술 분야에서 특화되어 사용할 수 있음
- matplotlib, Bokeh, pandas
  - 어떤 데이터의 결과를 만들어내고 그래프화 할 수 있게 함
- ipython, jupyter
  - 편리하게 개발할 수 있는 환경 제공
- flask, django
  - 대형 프로젝트 개발 시 특정 순서대로 개발하기 위한 프레임워크 제공
- numpy, Numba, SymPy
  - 수치 해석 관련된 여러가지 기능을 내장하고 있는 라이브러리

파이썬의 단점

C나 Java 등으로 작성된 프로그램보다 느린 속도
완전한 애플리케이션 단독 개발이 불가능
- 쉘 스크립트 언어 용으로 개발
- 모바일 앱 등 응용 애플리케이션 개발 불가능
대안으로 Rust 또는 Go 고려 가능

파이썬 프로그램의 실행

파이썬 실행 환경

플랫폼에 독립적이며 인터프리터 식 객체 지향적 동적 타이핑(dynamically typed) 대화형 언어
- 윈도우, 리눅스, 유닉스, 맥OS 등 다양한 운영 체제(플랫폼)에서 별도의 컴파일 없이 실행 가능
- CPython, PyPy, Cython, Jython 등 다양한 인터프리터 환경 사용 가능
- 프로그램을 객체로 모델링
- 변수의 자료형을 지정하지 않음
- 작성한 코드에 대한 수행 결과를 바로 확인하고 디버깅하면서 코드 작성 가능

CPython

C 언어로 개발된 파이썬 인터프리터
- C 구현 라이브러리와의 연동을 통한 확장에 최적
- 컴파일러의 유형
  - 소스 코드를 기계어로 바꾸어주는 컴파일러와 인터프리터
  - 셀프 호스팅 컴파일러
    - 부트 스트래핑 단계를 통해 자신의 언어로 작성한 컴파일러
  - 소스 대 소스 컴파일러
    - 타 언어로 작성한 컴파일러
오픈소스로 커뮤니티의 기여로 지속적 발전
- https://github.com/python/cpython

파이썬 프로그램 실행 과정

파이썬 애플리케이션은 소스 코드 형태로 배포
- CPython이 컴파일 후 바이트 코드(.pyc) 파일 생성
- 파이썬 가상 머신은 바이트 코드를 한 라인씩 실행
- 변경 없이 재 실행 시 바이트 코드로 빠르게 실행
  1. 파이썬 애플리케이션 → 소스 코드 작성 (.py)
  2. CPython이 바이트코드(.pyc)로 변환
  3. 바이트코드를 파이썬 가상 머신(PVM)이 실행
  4. 실행 결과 출력

파이썬 프로그래밍 환경

IDLE

기본으로 포함된 파이썬 통합 개발 환경 (IDE)
- 파이썬과 Tkinter GUI 툴킷으로 개발
- 구문 강조, 코드 자동 완성, 스마트 들여쓰기 등이 포함된 단순한 IDE 지향
- stepping, breakpoint, call stack을 확인할 수 있는 통합 디버거 환경 제공
파이썬 공식 홈페이지에서 다운로드 가능
- http://www.python.org

Jupyter Notebook

오픈 소스 기반의 웹 플랫폼
- 파이썬을 비롯한 40여 개 이상의 프로그래밍 언어 지원
- 전통적인 소스코드-컴파일-실행 방식에서 벗어나 웹 기반 대화형 개발 및 실행 환경
- 문서화하여 다른 사람과 공유하기가 편리
- 마크 다운(Markdown)을 이용하여 코드 관련 타이틀, 설명 등 작성 가능

Google Colab

2017년 과학 연구와 교육을 목적으로 개발
클라우드 기반 주피터 노트북 개발 환경
- 주피터 노트북 + 구글 드라이브를 결합한 서비스
- 데이터 분석 및 딥러닝 연산 등 고성능 컴퓨팅 리소스 활용 가능

연습 문제

다음 중 파이썬의 장점이라고 할 수 없는 것은?
a. 빠른 실행 속도
- 파이썬의 장점
  - 뛰어난 생산성
  - 대형 개발자 커뮤니티
  - 직관적 문법
파이썬 프로그램이 플랫폼 독립적으로 실행될 수 있도록 (가)와 같이 파이썬 인터프리터가 동작하는 과정에서 중간 언어로 만드는 것은?
a. 바이트 코드
파이썬 프로그래밍 환경 중 오픈 소스이며 문서화가 쉽고 전통적인 소스코드-컴파일-실행 방식에서 벗어나 웹 기반 대화형 개발 및 실행 환경을 제공하는 것은?
a. 주피터 노트북

학습 정리

파이썬은 히도 판로쉼(Guido van Rossum)에 의해 1991년 분산 운영 체제(아메바)의 시스템 관리를 위한 쉘 스크립팅 언어로 개발됨
파이썬은 명령형 프로그래밍, 절차적 프로그래밍, 객체지향 프로그래밍, 함수형 프로그래밍 패러다임을 지원함
파이썬은 교육적인 목적뿐만 아니라 응용 프로그램과 웹, 백 엔드 개발, 사물 인터넷 등 다양한 분야에 활용됨
파이썬은 파이썬 확장 제안(PEP)를 통해 새로운 파이썬의 기능, 파이썬 프로세스, 환경에 대해 커뮤니티에 설계 문서나 정보를 제공하는 등 많은 개발자의 의견을 수용하고 토론하며 발전한 언어임
파이썬은 플랫폼에 독립적이며 인터프리터식 객체 지향적, 동적 타이핑(dynamically typed) 대화형 언어임
파이썬 소스 코드는 파이썬 인터프리팅 과정에서 CPython에 의해 바이트 코드로 변환되고, 파이썬 가상 머신(PVM)이 한 라인씩 기계어 코드로 변환하여 실행됨
파이썬 개발 환경에는 구문 강조, 자동 완성, 스마트 들여 쓰기 등의 기능을 지원하는 IDLE, 주피터 노트북, 구글 코랩 등이 있음
구글 코랩(Colab)은 주피터 노트북과 구글 드라이브를 결합한 서비스로 데이터 분석 및 딥러닝 연산 등 고성능 컴퓨팅 리소스 활용 가능함

[파이썬 프로그래밍 기초] 3강 - 파이썬의 이해

학습 목표

주요 용어

강의록

파이썬의 개요

파이썬의 탄생

파이썬의 발전 과정

파이썬의 인기

Pythonic (파이썬스러움)

오픈 소스

인간적 & 직관적

생산성 & 신속성

대형 개발자 커뮤니티

라이브러리와 프레임워크

파이썬의 단점

파이썬 프로그램의 실행

파이썬 실행 환경

CPython

파이썬 프로그램 실행 과정

파이썬 프로그래밍 환경

IDLE

Jupyter Notebook

Google Colab

연습 문제

학습 정리

Further Reading

[파이썬 프로그래밍 기초] 6강 - 선택 구조

[파이썬 프로그래밍 기초] 7강 - 반복 구조

[파이썬 프로그래밍 기초] 8강 - 체크 포인트