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C 언어 코딩 도장: 1.2 문제 해결을 위한 과학적 사고
◀ 1.1 컴퓨터와 프로그램1.3 알고리즘과 코딩 ▶︎
현실 세계에는 어렵고 복잡한 문제들이 많습니다. 엑스레이에서 자동으로 암을 찾는다던지 재난 현장에서 활동하는 로봇을 만든다던지 스스로 운전하는 무인 자동차를 만든다던지 하는 일들이 그렇습니다. 그럼 이렇게 어렵고 복잡한 문제를 공학자들은 어떻게 접근할까요?
무인 자동차를 예로 들겠습니다. 사람의 눈과 귀 역할을 하는 카메라와 센서를 장착해서 주변 상황을 인식하게 하고, 팔과 다리 역할을 하는 각종 제어 장치를 만들어서 사람 없이 움직이게 합니다. 그다음으로 주변 상황 정보, GPS 정보, 지도 정보 등을 이용하여 자동으로 운전하는 프로그램을 만듭니다. 즉, 복잡한 문제를 작은 문제로 나누어서 하나씩 접근합니다. 이렇게 작은 문제를 하나씩 해결하다보면 결국 큰 문제를 해결하게 됩니다.
▼ 그림 1‑3 복잡한 문제를 작은 문제로 분해
이 책에서는 현실에서 벌어지는 복잡한 문제는 아니지만 프로그래밍을 처음 배운 사람이 도전해볼 수 있는 작은 문제를 하나 제시합니다. 사진을 특수 문자로 출력하는 문제죠. 사람들은 이걸 아스키 아트(ASCII Art)라 부릅니다. 페이스북과 인스타그램은 전 세계 사람들이 쓰는 서비스를 만들고 싶어하는데 인터넷이 느린 국가에서는 아무래도 사용하기가 불편합니다. 그래서 용량이 큰 사진 대신 아스키 아트로 사진을 표현하는 기능을 제공합니다.
▼ 그림 1‑4 페이스북과 인스타그램의 아스키 아트 기능
우리가 만드는 이 작은 프로그램을 페이스북과 인스타그램도 만든다는 사실이 놀랍지 않나요?
참고 | 페이스북, 인스타그램의 아스키 아트
페이스북과 인스타그램에서 사진을 아스키 아트로 출력하려면 원본 사진의 주소(URL)에서 .jpg 뒤에 .txt나 .html을 붙이면 됩니다. 단, 페이스북은 모든 사진이 아스키 아트로 출력되지는 않습니다.
그러면 사진을 어떻게 아스키 아트로 변환할까요? 한 번에 생각하면 어렵습니다. 그렇다면 작은 문제로 나눠보죠.
우선 우리는 사진이 어떻게 저장되는지 알아야 합니다. 사진 파일은 이미지 파일이라고 하며 고유의 색상 표현 방식, 압축 방식을 사용합니다. 흔히 이를 이미지 포맷이라고 하는데 BMP, PNG, JPG, GIF 같은 파일 확장자가 이미지 포맷을 뜻합니다. 우리는 가장 간단한 BMP 포맷을 사용할 것입니다.
이미지의 포맷을 알았으면 다음에는 이미지의 각 점에 대한 정보를 얻어와야 합니다. 점은 픽셀이라고 하며 색상 정보가 담겨 있습니다. 이제 이미지에서 픽셀의 색상 정보를 하나씩 얻어온 뒤 그에 맞는 특수 문자로 출력하면 됩니다. 사실 특수 문자로 출력하는 것은 약간의 트릭이 필요한데 어떻게 변환하느냐에 따라 텍스트의 전체 모양이 원본 이미지와 닮아보이는지 결정합니다. 우리는 간단하게 색상 정보에 따라 진한가, 흐린가만 표현하겠습니다(자세한 내용은 'Unit 81. 실전 예제: 비트맵 파일을 아스키 아트로 변환하기'에서 설명하겠습니다).
지금까지 설명한 작은 문제들을 정리하면 다음과 같습니다.
픽셀의 색상에 따라 특수 문자로 출력하기
이렇게 나눈 작은 문제를 해결하다보면 이미지를 아스키 아트로 변환한다는 큰 문제가 해결됩니다.
이처럼 현실 세계의 문제를 분석하여 해결책을 찾는 과학적 사고법을 컴퓨테이셔널 씽킹(computational thinking)이라 하며 이렇게 설계한 해결책을 컴퓨터의 명령어로 작성하는 것을 컴퓨터 프로그래밍이라 합니다.
▼ 그림 1-5 해결책을 컴퓨터의 명령어로 작성
즉, 작은 문제로 분해하고, 문제의 패턴을 발견하고, 어떤 데이터를 이용해야 하는지 결정하고, 문제를 일반화하고 모델링할 수 있는지를 찾는 과정이죠. 다음과 같이 이미지를 아스키 아트로 변환하는 작업을 패턴, 데이터, 일반화와 모델링으로 구분할 수 있습니다.
패턴: 이미지 파일을 읽어서 픽셀의 색상에 따라 특수 문자로 출력
데이터: 이미지 파일의 픽셀 데이터, 특수 문자
일반화와 모델링: 이미지 파일 읽기, 이미지 파일 분석
처리하고자 하는 작업 또는 문제는 다른 말로 요구사항이라고도 부릅니다. 즉, 프로그램을 작성하는 작업은 요구사항을 만족시키는 일이 됩니다.
컴퓨터는 물리적인 기계로 구성되어 있어서 하드웨어라고 하는데 이에 대비되는 개념으로 프로그램은 소프트웨어라고 합니다. 그래서 컴퓨터 프로그래밍은 다른 말로 소프트웨어 개발이라고 합니다.
◀ 1.1 컴퓨터와 프로그램1.3 알고리즘과 코딩 ▶︎
C 언어 코딩 도장 생략
C 언어 코딩 도장
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C 언어 코딩 도장
Unit 1. 소프트웨어 교육과 C 언어
1.2 문제 해결을 위한 과학적 사고
1.5 코딩 도장을 학습하는 방법
Unit 2. Visual Studio 설치하기
Unit 3. Hello, world!로 시작하기
Unit 4. 기본 문법 알아보기
Unit 5. 변수 만들기
Unit 6. 디버거 사용하기
Unit 7. 정수 자료형 사용하기
Unit 8. 실수 자료형 사용하기
Unit 9. 문자 자료형 사용하기
Unit 10. 상수 사용하기
Unit 11. 입력 값을 변수에 저장하기
Unit 12. 덧셈, 뺄셈하기
Unit 13. 증가, 감소 연산자 사용하기
Unit 14. 곱셈, 나눗셈하기
Unit 15. 나머지 연산하기
Unit 16. 자료형의 확장과 축소 알아보기
Unit 17. if 조건문으로 특정 조건일 때 코드 실행하기
Unit 18. else를 사용하여 두 방향으로 분기하기
Unit 19. else if를 사용하여 여러 방향으로 분기하기
Unit 20. 비교 연산자와 삼항 연산자 사용하기
Unit 21. 논리 연산자 사용하기
Unit 22. 불 자료형 사용하기
Unit 23. 비트 연산자 사용하기
Unit 24. 비트 연산자 응용하기
Unit 25. 연산자 우선순위 알아보기
Unit 26. switch 분기문으로 다양한 조건 처리하기
Unit 27. for 반복문으로 Hello, world! 100번 출력하기
Unit 28. while 반복문으로 Hello, world! 100번 출력하기
Unit 29. do while 반복문으로 최소 한 번은 실행하기
Unit 30. break, continue로 반복문 제어하기
Unit 31. 계단식으로 별 출력하기
Unit 32. goto로 프로그램의 흐름을 원하는 대로 바꾸기
Unit 34. 포인터 사용하기
Unit 35. 메모리 사용하기
Unit 36. 배열 사용하기
Unit 37. 2차원 배열 사용하기
Unit 38. 포인터와 배열 응용하기
Unit 39. 문자열 사용하기
Unit 40. 입력 값을 문자열에 저장하기
Unit 41. 문자열의 길이를 구하고 비교하기
Unit 42. 문자열을 복사하고 붙이기
Unit 43. 문자열 만들기
Unit 44. 문자열 검색하기
Unit 45. 문자열 자르기
Unit 46. 문자열과 숫자를 서로 변환하기
Unit 47. 회문 판별과 N-gram 만들기
Unit 48. 구조체 사용하기
Unit 49. 구조체 포인터 사용하기
Unit 50. 두 점 사이의 거리 구하기
Unit 51. 구조체 멤버 정렬 사용하기
Unit 52. 구조체와 메모리 활용하기
Unit 53. 구조체 배열 사용하기
Unit 54. 공용체 사용하기
Unit 55. 구조체와 공용체 활용하기
Unit 56. 구조체 비트 필드 사용하기
Unit 57. 열거형 사용하기
Unit 58. 자료형 변환하기
Unit 59. 포인터 연산 사용하기
Unit 60. 함수 사용하기
Unit 61. 함수에서 반환값 사용하기
Unit 62. 함수에서 매개변수 사용하기
Unit 63. 함수에서 포인터 매개변수 사용하기
Unit 64. 함수에서 배열 매개변수 사용하기
Unit 65. 함수에서 구조체 매개변수 사용하기
Unit 66. 함수에서 가변 인자 사용하기
Unit 67. 함수에서 재귀호출 사용하기
Unit 68. 함수 포인터 사용하기
Unit 69. 함수 포인터 활용하기
Unit 70. 파일에서 문자열을 읽고 쓰기
Unit 71. 파일 포인터 활용하기
Unit 72. 파일에서 구조체를 읽고 쓰기
Unit 73. 배열 정렬하기
Unit 74. 연결 리스트 구현하기
Unit 75. 매크로 사용하기
Unit 76. 조건부 컴파일과 파일 포함 사용하기
Unit 77. 여러 소스 파일 사용하기
Unit 78. 전역 변수 사용하기
Unit 79. 기억 부류 지정자 사용하기
Unit 80. 실행 파일 옵션 사용하기
Unit 81. 실전예제: 비트맵 파일을 아스키 아트로 변환하기
Unit 82. 실전 예제: 파일 아카이브 구현하기
Unit 83. 실전 예제: JSON 파일 읽고 쓰기
Unit 84. 실전 예제: GitHub의 소스 코드 사용하기
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