파이썬은 처음이라 – 연속열은 처음이라

이번 시간에는 지난 번에 살짝 언급만 하고 넘어갔던 튜플에 대해서 기본적인 내용을 다루겠다. 튜플은 파고 들자면 제법 묵직해질 수 있는 토픽이기는 하지만, 튜플을 활용하는 화려한(?) 기법들은 개인적으로 중급 이상의 과정에 어울린다고 생각하기 때문에 여기서는 간단한 개념과 기본적인 사용법에 대해서만 설명하고자 한다. 튜플은 여러가지 측면에서 리스트와 비슷한 점이 많고, 실제로 리스트와 크게 구분없이 쓰이는 경향이 있는 것도 사실이다. 리스트와 튜플의 공통적인 특성과 이런 특성을 가지는 타입들을 부르는 말인 연속열에 대해서 이야기해보고자 한다.

튜플은 처음이라

튜플은 여러 개의 값을 묶어서 마치 하나의 값처럼 다룰 수 있는 데이터 형식이다. 리스트와 마찬가지로 원소가 될 수 있는 값의 유형에는 제한이 없으며, 각각의 원소는 0부터 시작하는 정수 인덱스로 참조할 수 있다. 튜플은 소괄호((  )) 로 둘러싸인 콤마로 구분된 값으로 정의되는 것이 정석이다. 하지만 몇 가지 예외적인 방법으로 정의하는 것도 가능하다.

a = (1, "A")  # 튜플 a는 정수 1과 문자열 "A"의 쌍으로 묶여 있다. 

## 바인딩 구문의 우변에 위치하는 경우 컴마를 생략할 수 있다.
b = 2, True, None  

이렇게 만들어진 튜플의 각 원소는 리스트와 같은 방식으로 원소 및 부분열을 참조할 수 있다.

a = (1, 2, 3, 4, 5)
a[1] ## -> 2
a[::2] ## -> (1, 3, 5)

리스트와 튜플의 가장 큰 차이점은 리스트는 가변적인 값의 집합인 반면, 튜플은 하나로 단단히 묶여진 값의 순서쌍이며 개별 원소를 추가/삭제/변형하는 것은 허용되지 않는다는 것이다.

a[1] = 20
## TypeError : 'tuple' object does not support item assignment

그러한 특성을 제외하면 튜플은 리스트와 거의 똑같이 사용할 수 있다. 튜플은 FOR 구문을 통해서 개별 원소를 순회할 수 있고, 리스트 축약의 베이스로도 사용될 수 있다.

튜플 분해하기

사실 튜플은 바인딩시에 분해하는 것이 가능하다. 바인딩 구문의 좌변에도 튜플 문법을 쓸 수 있고, 이는 우변에 있는 튜플의 각 원소에 매칭된다. 예를 들어 아래와 같은 식으로 특정한 튜플의 구성요소는 정수 인덱스가 아니라 각각의 위치에 맞는 값으로 분해된다.

a = (1, 2, 3)
x, y, z = a
## x->1, y->2, z->3

## 위 문법은 아래의 동작과 일치
x = a[0]
y = a[1]
z = a[2]

## 사실, 좌변이 튜플일 때, 우변은 리스트여도 됩니다.
x, y, *z = [1, 2, 3, 4, 5]
## x->1, y->2, z->[3,4,5]

이 문법은 튜플을 조금 더 고급지게 다룰 때 다시 이야기할테니 눈여겨봐두고 다음으로 넘어가자.

연속열은 처음이라

튜플과 리스트는 튜플에서는 원소를 추가/변경할 수 없다는 사실을 제외하면 이 두 타입의 행동은 매우 비슷하고, 실제로 대부분의 파이썬 코드에서 튜플과 리스트는 서로 혼용해서 쓸 수 있다. 이것이 가능한 이유는 튜플과 리스트의 구조가 매우 닮아있기 때문인데, 바로 각각의 원소가 자신의 순서를 가진채로 줄을 지어 있는 연속열이기 때문이다. 파이썬에서는 리스트와 튜플외에도 이러한 연속열이  또 하나 있는데, 바로 문자열이다.

파이썬에서는 이러한 연속열이라고 묶을 수 있는 타입들을 실제로 연속열(Sequence)이라고 부르면서 거의 같은 것으로 취급한다. 세 연속열의 차이점은 이러하다.

  • 리스트는 어떤 값이든 원소로 가질 수 있으며, 변경이 가능하다.
  • 튜플은 어떤 값이든 원소로 가질 수 있으나, 변경이 불가능하다.
  • 문자열은 낱개의 문자만을 원소로 가질 수 있으며, 변경은 불가능하다.

이러한 차이를 제외하고, 즉 안에 들어있는 낱개의 원소 타입에 특화된 연산을 하거나, 연속열 자체를 변경하려는 시도를 하지 않는다면 리스트와 튜플 그리고 문자열은 마치 같은 타입처럼 행동할 수 있다. 즉 리스트 축약의 베이스이거나 FOR 문에서 순회할 집합으로 사용할 수 있다.

## 리스트를 이용한 리스트 축약
[ x * 2 for x in [1,2,3]]
#=> [2,4,6]

## 튜플을 그대로 사용할 수 있다.
[x*2 for x in (1, 2, 3)]
#=> [2,4,6]

## 문자열을 써도 된다. 단, (* 2)한 결과는 다르다.
[x*2 for x in "123"]
#-> ["11", "22", "33"]

연속열들의 공통적인 특징은 다음과 같은 것들이 있다.

  • + 연산자를 사용하면 두 연속열을 붙일 수 있다. (이 때 두 연속열을 같은 타입이어야 한다.)
  • * 연산자로 정수를 곱해서 연속열을 반복, 확장할 수 있다.
  • in 연산자를 사용한 멤버십 테스트가 가능하다.
  • seq[i] 와 같이 정수 인덱스를 통해서 개별 원소를 액세스할 수 있다. 인덱스가 음수인 경우에 뒤쪽에서부터 액세스한다.
  • seq[start:end], seq[start:end:step]의 문법으로 슬라이싱할 수 있다.
  • 바인딩 구문에 사용될 때, 좌변에서 튜플 문법을 써서 분해하는 것이 가능하다.

반복가능한 건 또 처음이라

연속열들은 공통적으로 FOR구문에 사용될 수 있다는 특징을 가지고 있다. (그리고 동시에 축약(comprehension)구문에도 사용할 수 있다.) 파이썬에는 비록 연속열은 아니지만 반복가능한 몇 가지 타입들이 더 존재한다. 아직 자세히 살펴보지 않은 그룹형식인 사전과 세트(set)가 그러하다. 그 외에도 지금까지 자주 등장했던 녀석이 하나 있는데, FOR문에서 예시로 많이 쓰인 range() 함수가 그러하다.

range()함수의 도움말을 읽어보면1 다음과 같은 내용을 확인할 수 있다. (아래 예시는 iPython을 이용해서 확인한 내용이다.)

In [1]: range?
Init signature: range(self, /, *args, **kwargs)
Docstring:
range(stop) -> range object
range(start, stop[, step]) -> range object

Return an object that produces a sequence of integers from start (inclusive)
to stop (exclusive) by step.  range(i, j) produces i, i+1, i+2, ..., j-1.
start defaults to 0, and stop is omitted!  range(4) produces 0, 1, 2, 3.
These are exactly the valid indices for a list of 4 elements.
When step is given, it specifies the increment (or decrement).
Type:           type

range()함수는 리스트나 튜플이 아닌 range 객체라는 것을 반환하고, 이 객체는 정수의 연속열을 생성할 수 있는 객체라고 설명하고 있다. 사실 파이썬에서는 이러한 반복가능한 특성을 가진 객체가 은근히 많고, 또 뒤에서 중요하게 다뤄질 제너레이터라는 개념을 배우고 나면 간단하고 편리하게 이러한 반복가능한 값을 만들어서 사용할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 제너레이터에 대한 이해를 필요로 하니 다음으로 미루기로 하자.

다만 여기에서 반복가능 객체들은 마술 상자 같은 곳에서 정해진 순서에 따라서 값을 뿅뿅 만들어서 하나씩 내놓을 수 있는 능력을 가진 값들이라고 보면 된다. 다만 리스트, 튜플, 문자열은 그 때 그 때 마다 필요한 값을 만드는 것이 아니라, 모든 값을 한 번에 다 만들어서 펼쳐놓고 앞에서부터 하나씩 골라서 쓰는 개념으로 이해하고 있으면 되겠다.

연재 초반에 리스트가 파이썬에서 매우 중요한 타입이라고 언급했었는데 조금씩 그 중요성에 대한 감이 잡히는지 모르겠다. 리스트는 단일 값이 아닌 집합으로서 기능하면서, 연속열과 반복가능이라는 특성으로 이어지면서 FOR문과 그외 다른 유사한 타입들과의 성질을 많이 공유하고 있다. 따라서 이에 대해 이해하면 덤으로 그외 여러 타입들에 대해서 쉽게 친숙해 질 수 있고, 그러한 과정에서 지금은 말로 표현하기 어려운 어떤 언어 자체의 디자인 방향성 같은 것을 체득하게 될 것이다.

그러면 여기에 탄력을 더해서 리스트에 대해서 조금 더 많이 알아보는 시간을 가져야 할 것이다. 그러기 전에 파이썬의 내장 함수 몇 가지를 더 보고 진행해나가도록 하자.


  1. 파이썬 대화형 쉘모드에서나 help(이름)이라고 입력해서 도움말을 볼 수 있다. ipython을 사용한다면 이름? 이라고 입력하는 것으로 더 쉽게 확인이 가능하다. 

파이썬은 처음이라 – 내장함수는 거의 처음이라

우리는 지난 시간에 파이썬에서 함수를 정의하여 사용하는 방법에 대해서 살펴보았다. 함수라는 건 어떤 작은 일을 하는 단위에서 출발할 수 있고, 작은 일을 하는 함수들을 잘 조합하면 복잡한 IF나 WHILE문이 없더라도 조금 복잡하거나 멋진 일을 간단하게 처리할 수 있다는 것에 대한 일말의 가능성도 조금 엿보았다. 하지만 항상 모든 함수를 다 정의해서 사용해야 할 필요는 없다. 정말 자주 쓰이거나 일반적인 작업에 꼭 필수적이라서 매번 정의해야 하는 것이 좋을 것 같은 함수들에 대해서 대부분의 언어들은 기본함수라는 것들을 제공하고 있다.

사실 파이썬에는 엄청나게, 정말이지 엄청나게 많은 기본함수들이 있다. 하지만 이 많은 기본함수들이 모두 모든 상황에 필요한 것은 아니다. 기본함수들은 용도나 작업 목적등에 따라서 분류되어, 모듈이라는 단위로 묶여서 파이썬의 기본 라이브러리에 들어있다. 그리고 우리는 어떤 기능을하는 함수가 필요할 때, 그 함수가 있는 모듈을 라이브러리에서 찾아서 가져와 사용하면 된다. 물론 방대한 기본 라이브러리의 함수들을 모두 다 알고 있을 필요는 없고, 그 때 그 때 레퍼런스 문서등을 찾아서 사용하면 된다. 대신에 input()이나 print()와 같은 몇몇 중요한 기본적인 함수들은 별도의 모듈을 결합하지 않더라도 파이썬에서 기본적으로 쓸 수 있는데, 이러한 함수들을 빌트인함수, 즉 내장함수라 한다.

내장함수는 본 블로그의 내장함수일람을 참고해서 보면 된다. 대신 여기서는 지금까지 살펴봤던 몇 가지 내장함수를 살펴보고, 또 용도별로 종종 쓰게 될 것 같은 내장함수들을 간단히 소개하겠다. 역시 내장함수도 처음부터 모든 함수들을 다 외울 필요가 없다. 앞으로 파이썬을 공부해 나가다보면 자연스럽게 자주 써서 눈에 익는 함수들이 생길 것이고, 그러한 함수들 위주로 자연스럽게 익숙해지면 된다.

생성자

리스트, 문자열, 튜플은 각각 파이썬 내에서 (소문자로 시작한다.) list, str, tuple 이라는 타입 이름으로 불린다. 그리고 파이썬의 이런 기본타입들은 모두 타입이름과 동일한 생성자 함수를 갖고 있다.

  1. 생성자 함수는 인자 없이 호출되면 빈 연속열을 만든다.
  2. 생성자 함수는 다른 종류의 연속열 혹은 반복가능값을 해당 타입의 연속열로 변환한다.
## 빈 연속열을 만든다.
a = list() ## []
b = tuple() ## ()
c = str() ## ''

## range(5)은 반복가능한 값인데, 리스트나 튜플로 만들 수 있다.
a = list(range(5))
b = tuple(range(5))
#a -> [0,1,2,3,4], b->(0,1,2,3,4)
b = tuple(a)
#b -> (0,1,2,3,4)

## 단 str() 함수는 조금 특별한데, 주어진 값을 그대로 문자열로 바꾼다.
c = str(a)
## '[0, 1, 2, 3, 4]'
c = str(range(5))
## 'range(0, 5)'

참고로 사전(dict())과 세트(set())역시 생성자 함수를 가지고 있다. 이런 연속열이나 집합 외에 다른 생성자들도 있다. 문자열이나 실수를 정수값으로 바꾸는 int() 함수, 실수로 변경하는 float()함수가 이에 속한다.

기본 연산

기본연산에 사용되는 함수를 몇 가지 소개하겠다.

  • abs() : 절대값을 계산한다.
  • round() : 특정 자리에서 반올림한다.[^1]
  • divmod() : 주어진 두 수를 나눌 때 몫과 그 나머지를 계산한다.
## abs는 주어진 값의 절대값(부호가 없는 값)을 구한다.
abs(-7) # 7
abs(2) # 2

## round는 주어진 수를 주어진 자리에서 반올림한다. 
## 두 번째 인자를 써서 소수점 몇째자리까지 유지할 것인지 정할 수 있다.
round(23.2) # 23
round(23.2546, 3) # 23.255

## divmod(x, y)는 x를 y로 나눈 몫과 나머지를 계산한다.
## 이 때 몫을 Q, 나머지를 R 이라 할 때  Q*y +R = x 가 된다.
divmod(17, 5) # (3, 2)
q, r = divmod(-12, 5) 
# q = -3, r = 3

입출력

기본입출력에 사용되는 함수들이다. input()print() 함수에 대해서는 어느 정도 익숙해져 있을 것이다. open() 함수는 파일을 열어서 데이터를 입출력할 때 사용되는데, 파일 입출력에 대한 내용은 별도의 토픽으로 다뤄야 할 듯 하다.

  • input() : 키보드로 입력을 받는다.
  • print() : 화면에 글자를 출력한다.
  • open() : 파일을 연다. 이렇게 파일을 열어서 파일에 데이터를 저장하거나 불러올 수 있다.

연속열/반복 관련

실질적으로 가장 많이 쓰이고, 그래서 잘 알아두어야 한다.

  • sum() : 반복가능한 값에 대해 합계를 계산한다.
  • len() : 연속열의 길이를 구한다.
  • max(), min() : 반복가능한 값 중에서 최대, 최소 값을 구한다.
  • sorted() : 반복가능한 값의 원소들을 정렬하여 리스트로 만든다.
  • reversed() : 반복가능한 값의 원소들을 역순으로 나열하는 반복자를 만든다.
  • next() : 반복자의 다음 원소를 추출한다.
  • iter() : 반복가능한 값으로부터 반복자를 생성한다.
  • enumerate() : 반복가능한 값이 그 인덱스(0, 1, 2…)와 각 원소의 쌍을 반복할 수 있게 한다.
## sum
xs = [3, 1, 4, 2]
sum(xs) # -> 10
len(xs) # -> 4
min(xs) # -> 1
max(xs) # -> 4
## sorted의 경우에 정렬된 사본을 만든다.
sorted(xs) # -> [1, 2, 3, 4]  ## xs는 여전히 원래 순서를 유지한다.
list(reversed(xs)) # -> [2, 4, 1, 3]

for i, e  in enumerate(xs):
  print(i, e)
## 0 3
## 1 1
## 2 4
## 3 2

 

파이썬은 처음이라 – 함수는 처음이라

함수는 일련의 동작을 수행하는 코드를 묶어서 재사용하기 쉽도록 호출가능한 단위로 만든 것을 말한다. 수학적인 관점에서 함수는 어떠한 입력이 주어졌을 때, 그 입력값을 사용하여 어떤 연산을 처리하고 다시 그 결과를 되돌려주는 계산상자에 비유되기도 한다. 파이썬의 함수는 이러한 두 특성을 모두 가지는 코드 덩어리이다.

함수의 수학적인 정의를 말로 풀어내지 않더라도 “계산상자”나 혹은 자판기 같은 것을 생각하면 함수가 어떤 역할을 하는지 쉽게 비유할 수 있다. 커피 자판기를 함수로 본다면 동전을 넣으면 커피가 나오는 함수에 비유할 수 있다. 물론 우리 모두는 커피 자판기 내부에 미리 넣어놓은 커피와 물 그리고 컵이 있고, 자판기에 동전을 넣으면 컵에 커피와 뜨거운 물이 담겨서 커피가 나온다는 사실은 알고 있다. 하지만 중요한 것은 동전을 넣으면 커피가 나온다는 사실, 즉 입출력에 대한 것이며, 함수에서 그 내부에 어떤 동작이 실제로 수행되는지는 사실 중요하지 않다.1

프로그램 역시 사용자로부터 정해진 형식의 데이터를 입력받아, 처리된 결과를 출력한다는 측면에서 하나의 함수라 볼 수 있다. 그리고 그 내부의 처리 과정에 있어서 입력값은 더 작은 단위의 함수에 의해서 중간값으로 변환되고, 다시 그 중간값이 또 다른 함수에 의해서 변환되는 과정을 거친 후 최종적으로 출력될 값이 된다. 2 즉 함수는 프로그래밍 코드를 재사용하는 단위인 동시에 프로그램을 구성하는 빌딩블럭(building block)으로도 볼 수 있다.

함수의 요소

사실 어떤 함수를 작성하는 것은 문법만 맞춘다면야 뭐 어떤 코드 블럭을 집어넣든 그것은 프로그래머의 마음이기 때문에 딱히 함수는 이렇게 정의해야 한다는 법칙 같은 것은 없다. 하지만 가능하다면 함수는 “어떤 일을 하는 단위”로 정의하고, 여기서 일은 앞서 설명한 바와 같이 입력을 받아 처리하고 출력값을 내놓는 범위로 정하면 된다. 따라서 함수의 정의는 함수가 갖추어야 할 요소들을 정의하는 것에서 출발한다.

  • 함수의 이름 : 함수의 이름은 여느 식별자와 마찬가지로 고유해야 한다.
  • 함수의 입력 : 함수의 입력은 함수가 실행될 때 전달받는 인자들이 된다. 인자는 하나 이상이거나, 경우에 따라서는 인자가 필요없는 경우도 있다.
  • 함수의 출력 : 함수가 어떤 값을 출력할지를 결정한다. 경우에 따라서 함수의 출력값이 없는 경우도 있을 수 있다. 이 경우에 함수는 암묵적으로 None을 리턴하게 된다.

함수 정의 문법

함수를 정의하는 문법은 다음과 같다.

def some_func( arg1, arg2 ):
^^^ ^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^ ^
 1    2         3          4
  5 블럭...
  6 return result
  1. 함수의 정의는 def 키워드로 시작한다.
  2. 함수의 이름을 선언하고
  3. 괄호 속에 함수가 받아들일 인자의 이름을 선언한다. 인자가 2개 이상인 경우 컴마로 구분하며, 인자가 필요없는 경우에는 빈 괄호를 사용한다.
  4. 선언부의 끝은 콜론으로 끝나며, 이는 그 다음줄 부터는 들여쓰기를 적용하는 블럭이란 의미이다.
  5. 함수가 실제로 처리할 코드 블럭을 작성한다.
  6. 함수의 끝은 return 문으로 끝난다. return 문은 함수가 리턴해야 할 값을 표현식으로 정의해준다. 리턴 값 없이 return 만 사용하면 return None으로 해석된다. 만약 return 문이 없는 함수는 함수의 마지막 줄에 암묵적으로 return None이 있는 것으로 간주한다.

간단한 함수를 정의하는 예를 몇가지 살펴보자.

## 두수의 합을 계산하는 함수
def add(x, y):
  return x + y

## 두수의 곱을 계산하는 함수
def mul(x, y):
  return x * y

## 정수 N을 입력 받아 1~N까지의 합을 계산하는 함수
## 단, N < 1 이면 0을 리턴한다. 
def accumlate(n):
  if n < 1:
    return 0 ## return 문을 만나면 함수의 실행은 여기서 종료된다.
  result = 0
  for i in range(n):
    result = reslut + i + 1
  return result

## 아래 함수는 메시지를 출력만 한다.
def print_tag(msg, tagname):
  print("<" + tagname + ">", msg, "</" + tagname + ">")
  ## 명시적인 리턴구문이 없으므로 여기까지 실행되면
  ## 함수의 실행이 종료된다. 

함수의 호출

함수의 내용을 실행하는 것을 함수를 호출한다고 표현한다. 함수의 호출은 함수의 이름 뒤에 괄호를 붙인다. 함수가 인자를 필요로 하는 경우에는 함수에 정의된 순서대로 인자를 콤마로 구분하여 넣어준다. 함수을 호출하는 문법은 그 자체로 하나의 표현식으로 취급되며, 이 표현식은 함수의 리턴값으로 평가된다. 우리는 이 글 이전에도 몇 가지 기본 함수를 사용하는 것을 예제를 통해 접해본 바 있다.

a = add(3, 4)
## a => 7
print(a)
## 7

## accumluate(10)은 그 자체로 결과값으로 평가되는 표현식이므로
## 다른 함수의 인자로 전달할 수 있다. 
print(accumlate(10))
## 55

print(int(input()) + 3)
## 입력된 숫자에 3을 더한 값을 출력한다. 

기본함수 input()은 키보드로부터 한줄의 문자열을 입력받는 함수이다. 따라서 input() 이라고 쓴 표현식은 키보드의 입력이 들어오게 되면 그 내용으로 구성된 문자열로 평가된다.

함수 호출과 흐름

파이썬 스크립트는 그 자체로 소스코드인 동시에 프로그램이기도 하다. 스크립트가 실행되면 소스코드의 맨 윗줄부터 파이썬 해석기에 의해서 실행되기 시작한다. 만약 어떠한 함수 호출도 사용하지 않는 프로그램을 작성했다면, 프로그램의 실행 방향은 코드의 위에서 아래로 흐르게 된다. 프로그램의 시작과 동시에 발생하는 실행 흐름을 메인 루틴(main routine)이라고 한다. 메인 루틴이 진행되는 과정에서 어떤 함수를 호출하게 되면 무슨 일이 생길까?

  1. 함수 호출 구문을 만나면, 현재 실행위치를 ‘어딘가’에 저장해두고 함수의 블럭 시작 위치로 실행 위치가 옮겨간다.
  2. 이 때, 전달된 인자값을 복사하여 가져가게 된다.
  3. 전달된 인자값은 함수 내에서 통용되는 변수가 되고, 이 값들을 이용해서 함수의 코드들이 실행된다.
  4. 리턴문을 만나거나 함수의 끝에 다다르면 1.에서 저장해두었던 위치로 돌아간다. 만약 리턴되는 값이 있다면 이 값을 가지고 가게된다.

즉, 함수를 호출하게 되면 메인 루틴이 잠시 중단되고 또 다른 별개의 실행 흐름이 시작된다. 이는 마치 고속도로의 1차선으로 달리다가, 함수를 호출하는 동안 2차선으로 차선을 변경한 후, 함수의 실행이 끝나면 다시 1차선으로 되돌아가는 것과 비슷하다고 하겠다. (물론 고속도로에서 차선을 바꾼다고, 원래 위치로 점프하는 것은 아니지만…) 만약 함수 내에서 다시 다른 함수를 호출한다면? 2차선에서 3차선으로, 3차선에서 4차선으로 계속해서 차선을 바꿔 “내려가게” 되고, 각 단계에서의 실행이 종료되면 다시 차선을 거슬러 올라가 1차선으로 돌아가게 된다. 따라서 메인 루틴을 중지하고 별개의 루틴으로 진입하게 된다는 점에서 함수의 실행 흐름을 서브 루틴(sub routine)이라고도 부른다.

메인루틴과 서브루틴은 절차지향적인 프로그래밍 관점에서의 비선형적인 실행 흐름을 이야기할 때 쓰는 표현이니, 그냥 그렇게 부르더라하는 정도로 이해하면 되겠다. 우리가 주목해야 할 점은 값 즉, 데이터이다. 입력 혹은 출력이 없는 몇몇 함수들을 예외적으로 둔다면, 데이터는 함수의 입력으로 들어가서, 함수의 내부에서 변환되어 출력으로 나오게 된다. 즉 함수는 그 외부에서 보았을 때 입력값을 변형하여 출력하는 장치로 볼 수 있다. 자판기라는 것을 전혀 본 적이 없는 사람의 입장에서 커피 자판기는 반짝거리는 쇠조각을 커피로 바꾸는 마법의 상자에 다름없듯이 말이다. 즉 “값을 조작하는 변환기”라는 관점에서 함수를 이해하고 있는 것이 앞으로 우리가 이야기하려는 관점에서는 매우 중요하다.

함수의 인자

함수의 인자를 정의하는 방법에 대해서 다시 생각해보자.

  1. 어떤 함수들은 인자를 받지 않은 경우가 있다.
  2. 어떤 함수들은 하나 혹은 그 이상의 고정된 인자를 받는다.
  3. 어떤 함수의 인자들은 있는 경우도 있고 없는 경우도 있다. (input(), print() 등)
  4. 어떤 함수들은 1개 이상의 정해지지 않은 개수의 인자를 받는다
  5. 어떤 함수들은 인자에 이름을 붙여야 하는 경우가 있다.

이중에서 함수의 인자가 고정된 경우는 앞서 소개한 문법을 사용해서 정의하는 것이 가능하다. 그렇다면 선택적 인자(있어도 되고 없어도 되는) 와 가변 인자(한 개 일수도, 여러 개 일 수도 있는)는 어떻게 정의할 수 있을까?

기본값을 갖는 인자

함수의 인자를 정의할 때, 디폴트 값을 정의할 수 있다. 인자에 디폴트 값을 정의하는 경우에는 호출하는 표현에서 해당 인자를 생략하면, 지정한 디폴트값을 사용한다.

def greet(name="unnamed"):
  print("hello, ", name)

greet('Tom')
# "hello, Tom"
greet()
# "hello, unnamed

위 함수에서와 같이 name 이라는 인자를 선언하면서 name="unnamed"라고 기본값을 지정해주었다. 이렇게 선언하면 해당 인자는 생략이 가능한 인자가 된다.  두 개 이상의 인자를 갖는 함수에서 일부 인자들만 기본값을 갖는다면, 기본값을 갖는 인자들을 항상 뒤쪽에 배치해야 한다. 왜냐하면 함수를 호출할 때, 인자값을 순서대로 넣기 때문이다.

## 동작하지 않는 예제!!
def some_func(a, b=1, c):
  return a + b + c

some_func(1, 2, 3) 
## a->1, b->2, c->3 임을 알 수 있다. 
some_func(1, 2)
## a->1 이지만 2는 b인가? c인가?

함수를 호출했을 때, 함수의 내부에서는 괄호안에 들어온 값들을 순서대로 매칭하려고 시도한다. 따라서 기본값이 없는 인자들을 구분할 수 있는 방법은 오로지 인자의 순서이다. 그렇기 때문에 인자 목록의 중간에는 디폴트 값을 갖는 인자를 넣을 수 없다. 파이썬에서는 이렇게 디폴트 값을 갖도록 선언한 인자를 ‘키워드 인자’라고 따로 구분해서 부른다. 그 이유는 다음의 가변인자에 대해 설명한 후에 풀어나가겠다.

가변 인자

두 개의 정수를 받아서 그 중에서 큰 값을 리턴하는 my_max()라는 함수를 정의한다고 생각해보자.

def my_max(a, b):
  if a > b:
    return a
  return b

함수 자체는 간단한데, 경우에 따라서는 3개의 값 중에서 가장 큰 값을 찾아야 하는 경우가 있을 것이다. 물론 그 때는 my_max(a, my_max(b, c))와 같은 식으로 b와 c중에서 큰 값을 찾고 그것을 다시 a와 비교해서 세 수 중의 최대값을 찾는 방법도 있을 것이다. 혹은 세 개의 수에 대해서 최대 값을 찾는 또 다른 함수를 정의해야 할 필요가 있을지도 모르겠다.

def my_max3(a, b, c):
  return my_max(a, my_max(b, c))

세 수 중에서 최대값을 구하는 구현에는 여러 가지가 있을 수 있다.

  1. 세 수 a, b, c 에 대해서 먼저 a > b  일 때, a  > c 이면 a가 최대값이고,  그렇지 않다면 c가 최대값이다. 다시 b >= a 일 때 b > c 이면 b 가 최대값이고 그렇지 않다면 c 가 최대값이다.
  2. 세 수 중에서 두 수의 최대값을 찾는다. 그리고 그 값과 나머지 한 값 중에서 최대값을 찾으면 그것이 세 수 중의 최대값이다.

위 두 명제는 세 수에 대해서 최대값을 찾는 방법을 설명한 글이다. 어떤 글이 더 간결하고 이해하기 쉬운가? 위 my_max3()은 두 번째 문장을 그래도 코드로 옮겨놓았으며, 그만큼 간결하고 실수를 통해서 버그가 발생할 여지도 줄였다. 이것이 함수로 함수를 만드는 관점이 가지는 힘이다.

그런데, 그러다보면 4 개, 5개, 6개의 수에 대해서 최대값을 찾아야 하는 경우도 빈번하게 발생할 수 있을 수 있고, 그 때마다 인자를 달리하는 다른 함수들을 매번 작성하기는 번거롭다. 파이썬에서는 이렇게 인자의 개수가 정해지지 않은 함수를 정의하는 방법이 있다.

def some_func(*args):  #1
  pass

def my_max_n(a, b, *cs):  #2
  ...

바로 인자의 이름 앞에 *3을 붙이는 것이다. 이렇게하면 some_func(1, 2), some_func(1, 2, 3), some_func(1, 2, 3, 4)와 같이 인자를 얼마든지 많이 넣을 수 있다. 그리고 각각의 인자는 함수의 내부에서 리스트와 비슷하게 args[0], args[1],.. 과 같은 식으로 참조할 수 있다.

두 번째 my_max_n(a, b, *cs) 의 의미는 a와 b는 반드시 필수적으로 넣어야 하는 인자이며, 그 이후 자리는 가변인자들로 넣어도 그만, 안넣어도 그만인 셈이다. (실제 my_max_n() 함수의 구현에 관해서는 튜플에 대한 내용을 배운 다음에 설명하는 것이 좋을 것 같다.)

언패킹

가변 인자는 선언하고자 하는 경우에 고정 인자와 키워드 인자(방금 말했던 디폴트 값이 있는 인자) 사이에 위치해야 한다. 키워드 인자에 대해서도 모든 기본값을 정의하기 어렵거나, 특정한 환경 설정과 관련된 함수의 경우에 인자가 수십개가 넘어가는 경우가 있어서 일일이 인자를 정의하기 힘든 경우가 있다. 이 때는 가변 키워드 인자를 정의할 수 있는데, **변수명으로 선언할 수 있다. 이렇게 선언된 가변 키워드 인자는 함수 내에서  나중에 배우게 될 사전으로 취급된다.

정리하자면 인자의 정의 순서는 고정인자 > 가변인자 > 키워드인자 > 가변키워드인자 의 순으로 정의해주면 된다.

보너스 – 반환값이 2개인 함수

C와 같은 언어를 먼저 접해본 경험이 있는 사람이라면 이 지점이 상당히 당황스러울 수 있는데, 파이썬에서 함수는 하나의 리턴값만을 반환하는 것이 아니라, 2개 혹은 그 이상의 값을 한꺼번에 반환하는 것이 가능하다. 바로 가변 인자에서 잠깐 언급한 튜플(tuple)을 사용하는 방법이다. 표준 내장함수 중에서 divmod()라는 함수가 있는데, 이 함수는 두 수를 받아서 나눈 몫과 그 때의 나머지를 계산해서 한 번에 리턴한다. 예를 들면 다음과 같은 식이다.

def divmod(x, y):
  return x // y, x % y

리턴해야 하는 값이 2개 이상이어야 하는 경우는 언뜻 생각하기에 엄청 예외적일 수 있다고 생각되겠지만, “그 이전에 항상 다른 방법으로 해결해왔기 때문에” 그렇게 느끼는 것일 뿐, 이 패턴이 유용한 경우는 생각보다 매우 많다.

이렇게 해서 기본적으로 함수를 정의하고 호출하는 방법에 대해서 살펴보았다. 앞으로 많은 예제들은 함수를 정의하고 함수와 함수를 연계하는 식으로 문제를 해결해나가는 방법을 소개할 것이기 때문에 함수와 관련된 문법은 자연스럽게 익숙해질 것으로 생각된다. 또한 그러한 접근 방식을 통해서 보다 분명하고 간결하게 문제를 해결하는 힘을 기를 수 있기를 기대해 본다.


  1. 이것은 일종의 추상화이다. 어떤 함수에 대해서 입력의 형식과 출력의 형식이 정해져 있다면, 실제 함수의 구현은 함수외부의 입장에서는 관심사가 아니다. 예를 들어 자연수 N을 입력으로 주면 1~N까지의 자연수의 합을 계산하는 함수가 있다고 가정해보자. 여기서 중요한 것은 10을 넣으면 55가 계산되어 나온다는 점이며, 그 내부의 구현이 루프를 돌면서 누적값을 더해나가든, 삼각수 공식을 사용하여 계산하든하는 점은 함수를 사용하는 입장에서는 몰라도 된다는 점이다. 이것은 반대로 함수를 구현하는 입장에서도 중요한데, 입력과 출력의 형식만 똑같이 유지한다면 함수 내부의 구현 코드를 어떻게 바꾸든 그것은 그 함수를 사용하는 부분의 전체 코드를 변경할 필요가 생기지 않는다는 점이다. 결국 함수에서 그 내부와 외부가 공유해야 하는 정보는 함수의 입력과 출력의 형식이다. 
  2. 수학에서 함수를 합성하여 제 3의 함수를 만들 수 있는 것처럼, 프로그램을 함수로 보는 이 관점에서 결국 프로그램은 프로그램 내부에 정의된 함수들을 정교하게 합성한 합성함수로 간주할 수 있다. 
  3. 이렇게 변수 이름앞에 *가 붙은 것을 언팩 연산자라고 하며, 이는 컴마로 쓰여진 일련의 값들을 튜플로 바인딩하는 연산자이다. 

(연재) 파이썬은 처음이라 – 리스트는 처음이라

지난 시간에 파이썬의 기본적인 값 타입에 대해서 살펴보았는데, 그 때 소개했던 리스트에 대해서 조금 더 자세히 알아보도록 하겠다. 리스트를 엄밀하게 정의하면 “0개 이상의 값의 원소들의 순서있는 집합“이라고 정의할 수 있다. 즉 일종의 집합(collection)이나 컨테이너(container)의 형태로 그 내부에 여러 개의 값을 원소로 가질 수 있으며 다른 언어에서는 배열(Array) 혹은 벡터(Vector)라 불리는 타입과 비슷하다.

리스트는 순서있는 집합이므로 각 원소는 리스트 내부에서 고유한 순서를 가지고 있는데, 이 순서를 인덱스라고 한다. 인덱스는 0부터 시작하는 정수로, 첫번째 원소가 0번 인덱스를 가지며, 길이가 n 인 리스트의 마지막 원소의 인덱스는 n – 1 이다. 리스트의 원소가 될 수 있는 타입의 종류에는 제한이 없으며, C의 배열과는 달리 서로 다른 타입의 원소들이 같은 리스트에 함께 포함될 수도 있다.

리스트를 만드는 방법

리스트는 수학에서의 ‘집합’과 비슷한 개념의 컨테이너이다. 수학에서의 집합은 두 가지 표기법에 의해서 표현되는데 각각의 원소를 명시해서 표현하는 원소나열법과 집합 내의 각 원소들이 갖추는 조건만을 명시해서 정의하는 조건제시법이 있다. 파이썬에서 리스트를 표현하는 방법도 이와 비슷하게 두 가지가 있다. 하나는 원소 나열법에 대응될 수 있는 리스트 리터럴(list literal)이며, 다른 하나는 조건 제시법에 대응하는 리스트 축약(list comprehension) 문법이다.

리스트 리터럴

리스트 리터럴은 대괄호([   ])속에 각각의 원소가 되는 값이나, 이름을 넣고 각 원소를 컴마로 구분하는 표현이다. 각각의 원소의 타입에는 제한이 없다.

리스트리터럴 ::= [ 원소값표현식,... ]

다음은 리스트 리터럴을 사용해서 정의하는 몇 가지 리스트의 예이다.

## 정수
numbers = [3, 7, 2, 9, 8]
## 문자열
fruits = ['apple', 'banana', 'orange', 'kiwi']
## 불리언
tof = [True, True, False, False, True]
## 혼합 - 여러 타입들을 한 리스트에 같이 담을 수 있다.
aList = [2, 3.14, 'hello', None, True]
## 이중 리스트 - 리스트 역시 '값' 타입이므로 리스트의 원소가 될 수 있다.
nested = [[1,2,3], ['appel', 'orange'], [None, True]]

list 생성함수

지난 시간에 키보드로 정수값을 입력받는 방법을 소개하였는데, 이 때 int() 함수가 언급되었다. 이 함수는 “정수로 바꿀 수 있는 무언가를 정수로 바꿔주는 함수”라고 하였다. 이와 비슷하게 list()라는 함수가 있다. 이 함수는 “리스트로 바꿀 수 있는 무언가”를 리스트로 바꾸어주는 함수이다. 그렇다면 무엇이 리스트로 바꿔질 수 있을까? 바로 “반복가능한” 객체이다. 반복가능한 객체에는 리스트, range 객체1, 문자열2, 튜플, 집합 등등이 있는데, 이러한 객체를 리스트로 만들 수 있다.

x = list(range(10))
## [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

y = list("apple")
## ["a", "p", "p", "l", "e"]

리스트 축약

리스트 축약은 반복자(iterator)를 통해서 리스트를 생성하는 것으로 for 문을 한줄로 쓴 것과 비슷하게 표현된다. 패턴은 다음과 같다.

[ 표현식 for 식별자 in 반복자 ] [ 표현식 for 식별자 in 반복자 if 조건식]
  • 식별자 : for 문에서 반복되는 원소의 이름으로 쓰이는 변수
  • 반복자 : 리스트, 문자열, range 객체 등 for 문에 쓸 수 있는 반복가능한 객체
  • 표현식 : for 문의 반복되는 값을 사용한 표현식으로, 매 반복에 대한 리스트의 원소를 만드는 식이다.

리스트 축약을 쓰기 위해서는 각 원소들의 베이스가 될 다른 리스트나 반복자가 필요하다. 여기서 반복자란 지난 강좌중 ‘문법은 처음이라 예제편’에서 소개된 for 문에서 사용되는 반복가능한 값을 의미한다. 반복가능한 값의 각 요소값에 대해서 주어진 식별자로 이름을 붙이고, 그 이름을 사용하는 표현식으로 각 원소를 만든다. 예를 들어 range(10)은 0부터 10개의 정수를 생성할 수 있는 수열이므로, 1에서 10까지의 정수로 구성된 리스트는 range(10)의 각 값에 1을 더해서 만들 수 있다. 따라서 [1, 2, 3, … , 10] 의 리스트는 다음과 같이 리스트 축약으로 표현할 수 있다.

[ x + 1 for x in range(10) ] 
## range(10) -> 베이스가 되는 반복자로 0, 1, 2, ..., 9
## x  -> 베이스가 되는 반복자의 각 원소에 붙이는 이름
## x + 1 -> 각 원소에 대한 표현식
## => [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

표현식을 어떻게 작성하느냐에 따라서 다양하게 원하는 리스트를 만들 수 있다.  리스트 축약의 중요한 점은 리스트 혹은 리스트에 준하는 어떤 반복가능한 시퀀스의 각 원소를 표현식을 통해서 변형한 새로운 리스트를 만드는 방법이라는 점이다. 즉 리스트 축약은 그 자체로 리스트를 구성하는 문법인 동시에, (앞의 강좌에서 언급한 바와 같이) 리스트나 반복가능한 시퀀스를 하나의 값으로 보고 그 리스트를 다른 리스트로 변화시키는 연산으로도 볼 수 있다.

## 1~10의 제곱수
[ (x + 1)** 2 for x in range(10) ]
#= [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

## 어떤 리스트를 3으로 나눈 나머지들
[ x % 3 for x in [3, 8, 9, 13, 53, 89]]

## 대문자로된 단어들
[ w.upper() for w in ['apple', 'banana', 'orange']]
#= ['APPLE', 'BANANA', 'ORANGE']

리스트 축약의 두 번째 문법은 일종의 확장 문법인데, 기본 리스트 축약 뒤에 IF 절이 붙어 있는 모양으로 IF 절에는 또 하나의 표현식이 들어간다. 이 조건절의 표현식이 참으로 평가될 때만 해당 원소가 결과에 포함될 수 있다. 즉 IF 절을 이용해서 특정 조건에 맞지 않는 원소를 걸러낼 수 있다. 예를 들어서 20보다 작은 3의 배수를 만들기 위해서는 두 가지 방법이 존재할 수 있다.

  1.  0 < n < 7 의 범위의 자연수 n 에 대해서 n * 3 하는 방법
  2.  0 < n < 20 의 범위에 자연수 n에 대해서 n이 3의 배수인 것만 골라내는 방법

첫번째 방법이 더 간단해 보이지만, 범위를 정확히 산정하기 위해서 다시 계산을 해야한다는 점이 조금 불편하고, 코드상으로 보았을 때 “20보다 작은 3의 배수”를 찾는다는 의도가 덜 명확할 수 있다. (물론 루프를 19번 도는 것보단 6번 도는 것이 더 빠를 수는 있다.) 사실상, 리스트 축약이 조건제시법에 대응하는 방법이라는 점에서 개인적으로는 2번의 방법을 선호하는 편이다.

# 조건 제시법으로 표현하는 20 미만의 3의 배수에 1을 더한 값
{ x | 0 < x < 20, x는 3의 배수 }

# 리스트 축약
[ x for x in range(1, 20) if x % 3 is 0 ]

리스트 축약의 의미

리스트 축약은 베이스가 되는 어떤 리스트 A의 각 원소를 1) 특정한 조건식으로 필터링하고 2) 표현식을 통해서 변형한 값을 원소로 갖는 새로운 리스트를 만들어내는 과정을 수반한다. 앞에서도 말했지만, 이는 결국 리스트 그 자체를 값으로 보고 각 원소에 표현식을 적용하여, “변형된 새로운 리스트를 만드는” 과정이라고도 볼 수 있다. 이 때 사용되는 표현식은 사실 변수를 받아서 평가하는 일종의 “값 변형 장치”로 볼 수 있다. 이 관점에서 다음 상황을 살펴보자.

  1. 어떤 정수 리스트 A가 있다고 하자.
  2. 그리고 어떤 정수 n을 2배 한 후에 3을 더하는 함수 f(n) = n * 2 + 3이 있다고 하자.

함수 f(n)은 정수를 인자로 받아서 정수를 반환하는 함수이다. 우리는 “정수 리스트를 2배 한 후에 3을 더하는” 연산을 어떻게 수행해야 하는지 모른다. 정의된 바가 없기 때문이다.3 사실, 정수 리스트에서 정수를 더하는 연산을 상상하기도 어렵다. 대신에 다음과 같이 함수 f(n)이 리스트 A 속으로 들어가서 A의 모든 원소에 대해 동시에 적용되는 작용에 대해서는 상상해볼 수 있다.

함수 f                   |  리스트 A  |  리스트 B
f(n) = n * 2 + 3 ---->    [ 1,     -|-> [ 3,
                            2,     -|->   7,
                            3]     -|->   10]

어떤 함수를 어떤 컨테이너 속으로 들여보내서, 컨테이너의 각 원소에 동일하게 적용하게 하는 것을 사상(mapping)이라고 한다. 어차피 사상에 대해서는 고등학교 정규 교과에서 다루는 것도 아니고, 우리가 하스켈을 배우는 것도 아니니 자세하게 파고 들 생각은 없지만, 이 개념은 매우 중요하다. 왜냐하면 이전까지 대부분의 프로그래밍 강좌에서 배열이나 리스트는 한 단위의 값이 아니라, “자료 구조”로서 취급되었고, 따라서 여기에 값을 넣고 빼고, 특정위치에 삽입하고 하는 조작이 중요시되었다. 하지만 내가 생각할 때 진정으로 중요한 것은 자료 구조 그자체를 어떻게 조작하느냐가 아니라 입력값과 출력값이 어떤 관계를 가지고 있느냐는 것을 생각하고 그것을 표현식으로 표현하는 방법을 익히는 것이다. 문제를 보는 관점을 조금만 거시적으로 옮겨보면 전체적인 흐름이 보이고, 그것을 간략하게 정리할 수 있게 되면 코드가 단순해진다. 코드가 단순해진다는 것은 그만큼 문제를 단순화해서 풀 수 있다는 것이고 다시, 그만큼 명료하게 사고할 수 있게 된다는 것을 말한다.

리스트의 원소

다시 리스트의 원소로 돌아가보자. 리스트는 원소들의 순서가 있는 집합이라고 했다. 각 원소는 리스트 내에서 몇 번째에 위치한다는 순서를 가지고 있으며, 이를 인덱스라고 한다. 모든 원소는 고유의 인덱스를 가지고 있으니, 인덱스를 이용하면 리스트의 여러 원소 중에서 하나의 원소를 정확하게 가리킬 수 있다. 즉 리스트 내의 특정한 원소를 액세스하기 위해서는 인덱스를 사용하면 된다는 말이다.

리스트의 인덱스는 0부터 시작하는 정수이며, 리스트의 각 원소는 그 인덱스를 i 라 할 때 aList[i]와 같은 식으로 읽을 수 있으며, 쓸 수도 있다. 읽는다는 말은 aList[i] 라는 표현식이 리스트 내의 i 번째 원소로 평가된다는 말이며, 쓴다는 말은 aList[i] = 3 과 같이 리스트의 i 번째 원소를 3이라는 값으로 교체한다는 말이다.

aList = [1, 2, 3, 4]
##       ^  ^  ^  ^ 3번 원소
##       |  |  └ 2번 원소
##       |  └ 1번 원소
##       └ 0번 원소    

a[0] #= 1
a[1] #= 2
a[2] = 30 ## 2번 원소를 30으로 교체했다. 
# A = [1, 2, 30, 4] 
#            ^^ 교체됨

만약 aList[4]와 같이 범위 밖의 인덱스를 참조하려고 하면 IndexError가 발생하면서 프로그램의 실행이 중단된다. 그럼 aList[-1]로 접근하게 되면 이 경우도 범위를 벗어나서 에러가 될 것인가?

음의 인덱스

인덱스가 음수인 경우, 뒤에서부터 몇 번째 원소인지를 센다. 이 때 -1은 리스트의 맨 마지막 원소이며 (-0 은 결국 0이니 리스트의 맨 첫 원소가 될 것이다.) 거꾸로 -2, -3, -4…와 같이 참조할 수 있다. 여기서도 원소가 4개인 aList에 대해서 aList[-5]와 같이 존재하지 않는 인덱스를 참조하려하면 IndexError가 발생한다.

aList = [2,3,4,5]
aList[-1] ## 5
aList[-2] ## 4

슬라이스 – 부분집합에 대한 참조

리스트에 대해서 하나의 원소를 참조하는 것외에 부분집합을 참조해야 하는 경우가 있다. 예를 들어서 0~9의 10개의 정수 리스트를 만들고 첫 5개 원소를 갖는 부분집합과 나중 5개 원소를 갖는 부분집합을 나눠서 참조할 필요가 있을 것이다. 이렇게 리스트로부터 부분열을 참조할 때 사용하는 것이 슬라이스 문법인데, 인덱스를 통한 원소 참조 방법을 약간 확장한 것이다. 4

슬라이스 문법을 정리하면 다음과 같다.

  • 슬라이스는 숫자와 콜론을 구분자로 사용하여 표현한다.
  • 전체형태는 시작:끝:간격 이다.
  • 시작인덱스 위치부터 끝 인덱스까지, 주어진 간격만큼 건너뛴 원소를 선택한다. 이 때 끝 인덱스는 범위에 포함되지 않는다.
  • 간격은 생략할 수 있고, 생략하는 경우 1이다.
  • 끝은 생략할 수 있고 생략하는 경우 리스트의 길이, 즉 마지막 인덱스이다.
  • 끝이 있는 경우 시작을 생략할 수 있고 이 경우 0이 된다.

리스트 aList = [1,2,3,...,10] 이라고 할 때, 다음과 같은 문법으로 부분 집합을 구할 수 있다. 참고로 이 문법의 의미는 앞서 이전 시간에 소개한 range() 함수의 사용방법과 매우 유사하니 같은 맥락에서 이해하면 쉽다. 아래는 몇 가지 각 경우에 대한 예제이다.

  • aList[3] : 3번 인덱스(4번째 원소, 4이다.)에 대한 단일 원소를 참조한다.
  • aList[0:4] : 콜론으로 구분되는 두 개의 숫자가 쓰이면 start:end 의 의미가 되며, 이 때 range(0, 4)와 같이 end 값은 범위에 포함되지 않는다. 따라서 aList[0:4][1, 2, 3, 4]으로 3번 인덱스까지만 포함한다.
  • aList[4:8] : 같은 의미에서 4번, 6번, 7번 인덱스를 포함한다. 즉 [5, 6, 7]에 해당한다.
  • aList[2:10] : aList[10]은 존재하지 않는 인덱스이기 때문에 참조할 수 없다. 하지만 aList[2:10]에서 10은 끝 값이며 실제로는 참조하는 범위에 포함되지 않는다. 따라서 2번 인덱스부터 끝까지라는 의미이며, 에러가 아니다. 같은 의미로 aList[2:12]도 안전하게 동작한다.
  • aList[:5]  : 시작값을 생략해버리면 리스트의 처음부터라는 의미이다. 이는 [1,2,3,4,5] 에 해당한다.
  • aList[5:] : 끝값을 생략해버리면 리스트의 끝까지라는 의미이다. 이는 [6, 7, 8, 9, 10]에 해당한다.
  • aList[0:8:2] : 세 개의 값을 사용하면 이는 start:end:step의 의미이다. aList[0:8:2][1, 3, 5, 7] 을 의미한다. (인덱스로는 0, 2, 4, 6까지 사용되며 stop에 해당하는 8은 역시 포함되지 않는다.)
  • aList[:8:2] : 첫 값을 생략할 수 있으므로 위 표현을 이렇게 쓸 수 있다.
  • aList[5::2] : end 값을 생략할 수 있고, 5번 인덱스부터 한 칸씩 건너뛰면서 선택한다.
  • aList[::2] : 간격이 명시되면 start, end 값은 동시에 생략될 수 있다. [1, 3, 5, 7, 9]를 구하게 된다.
  • aList[:] : step 까지 쓰지 않으면 [:] 으로 참조할 수 있다. 이는 리스트의 처음과 끝까지를 의미하므로 전체 리스트를 의미한다. 이렇게되면 아무 의미없는 문법인 것 같지만, 이것은 리스트 전체에 대한 사본을 얻는 셈이 된다.
  • aList[-1:-5:-1], aList[8:3:-1] : 시작 인덱스가 끝 인덱스보다 뒤에 있고, 간격값이 음수인 경우에는 뒤쪽에서부터 앞으로 원소를 참조한 부분집합이 만들어진다. 즉 step이 음수이면 만들어지는 결과는 뒤에서부터 추출하여 역순이 된다.
  • aList[::-1] : 리스트 전체를 역순으로 참조했다. 즉 전체 리스트를 뒤집은 사본이다.

인덱스에 대한 이해

많은 초보자들이 슬라이싱에 대해서 헷갈려하거나 실수를 많이하게 된다. 이것은 인덱스를 단순히 i 번째 원소를 가리키는 값으로 이해하기 때문에 빚어지는 문제이다. 사실 인덱스는 특정한 원소가 아닌, “그 원소의 바로 앞쪽”을 가리키는 숫자이다. 그림으로 표현하면 아래와 같다.

리스트 A가 [1, 2, 3, 4, 5]라면  A[0]은 실질적으로 “인덱스 0으로부터 1칸의 값”을 의미한다. 따라서 1이 되는 것이다. A[5]는 인덱스 5로부터 1칸을 의미하는데 인덱스 5 뒤에는 값이 없기 때문에 IndexError가 나게 된다.  그림에서 음수 인덱스는 아래쪽에 적어 두었다. 역시 같은 원리로 a[-1]이라고 하면 -1의 위치에서 오른쪽 한 칸인 셈이다.

이 방식으로 인덱스를 이해하면 슬라이스에 대해서도 보다 직관적으로 이해된다. A[2:4]를 구하려면 인덱스 2와 4 사이의 값이다. 위 그림에서 인덱스 2와 4 사이에는 3, 4 가 있다.  또한 2, 3 을 음수 인덱스로 슬라이스하기 위해서는 A[-4:-2]가 되어야 함을 알 수 있다.

자 그렇다면 a[2:2]는 무엇을 의미할까? 한 번 고민해보도록 하자.

리스트의 가변성

지금까지 접해왔던 다른 값 유형과 달리 리스트는 가변적(mutable)이다. 무슨 말인고 하니, 1 이라는 정수값이 있다고 하자. 이 정수값은 다른 값으로 바뀌지 않는다. 아니, 이게 무슨 말이야? 만약 이 글을 읽는 당신이 C를 첫 언어로 시작해서 파이썬으로 건너온 프로그래밍 유경험자라면 동공이 흔들리기 시작할지도 모르겠다. 아래의 코드를 보자.

a = 1
a = a + 1
# a => 2

C에서는 이 코드가 이렇게 해석된다. (물론 문법은 파이썬으로 간주하고…)

  1.  a라는 변수의 메모리에 1이라는 값을 쓴다.
  2. a라는 변수의 메모리에 a의 값(1)에 1을 더한 값을 쓴다. 즉 1이라는 a의 값이 2로 바뀌었다.

그런데 파이썬에서는 그렇지 않다. 기본 타입 중에서 컨테이너가 아닌 모든 타입은 불변하다. 1 + 1 = 2 인데 왜 불변인가? 그것은 파이썬에 1이라는 값에 1을 더한다는 것은, 1 + 1 이라는 표현식을 평가한다는 말이다. 그 결과는 2라는 1하고는 아예 다른 값이다. 그말인 즉슨 1이라는 정수가 그 속에서 뭔가 꿈틀거리다가 2라는 값으로 변신하는 것이 아니라, 1이라는 정수가 있고, 2라는 정수가 그냥 따로 있을 뿐이다. 파이썬에서 위 코드의 올바른 해석은 다음과 같아야 한다.

  1. a라는 이름을 정수 1 에 붙인다.
  2. a + 1 을 평가한다. 이 값은 2라는 다른 정수값이다.
  3. 이 2 라는 정수값에 a라는 이름을 붙인다. 정수 1에는 더 이상 a라는 이름이 붙지 않는다.

그래서 파이썬에는 대입이라는 개념이 없다고 하는 것이다. a에 1이 대입되었다 (라고 설명하면 많은 프로그래밍 교재는 그릇이나 상자에 1이라는 값이 들어가는 것처럼 묘사한다.)라고 생각하면 간단한 수식이나 표현조차 너무 어렵고 이해할 수 없는 것처럼 동작하는 경우가 종종있을 것이다. 어쨌든 중요한 것은 정수라는 타입은 연산을 통해서 다른 정수값이나 실수값을 데려올 수는 있지만, 그 자신이 변신하지는 않는다는 것이다. 그런데 리스트의 경우에는 조금 사정이 다르다. 하나의 리스트는 이름표를 옮기는 변경 없이 리스트 내부의 원소값이 변할 수 있다.

a = [1, 2, 3]
a[0] = 10

리스트의 내용을 변경하는 동작에는 다음과 같은 것이 있을 수 있다.

  1. 특정 인덱스의 값을 다른 값으로 교체
  2. 특정 인덱스의 값을 제거
  3. 리스트의 끝, 혹은 특정한 위치에 인덱스를 삽입
  4. 리스트의 부분집합을 다른 집합으로 변경 (리스트 슬라이스를 다른 리스트로 교체

리스트 연산

리스트에 대한 기본적인 연산은 다음과

  • 원소/부분열 액세스 : aList[3], aList[3:5] 등과 같이 인덱스를 통해서 특정 원소를 읽거나, 변경할 수 있다.
  • 연결 : aList + otherList 와 같이 + 연산자를 통해서 두 개의 리스트를 이어 붙일 수 있다. 반대로 - 연산은 지원하지 않는다.
  • 반복 : aList * 정수의 형태로 주어진 리스트를 여러 차례 반복하는 리스트를 생성할 수 있다. 역시 / 연산은 지원하지 않는다.
  • 멤버십 연산 : e in aList 의 형태로 in 을 원소와 리스트 사이의 연산자로 쓰면 원소 eaList내에 들어있는지를 확인하는 연산이 된다.

리스트를 다룰 때에는 그외의 다른 함수나 리스트의 메소드들을 사용하는 방법들이 더 있지만, 이러한 내용은 별도 토픽으로 다루도록 하겠다.

 


  1. range() 함수를 실행한 결과를 print()해보면 실제로 수열의 내용이 표시되는게 아니라 그냥 range(0, 10) 이라고 표시된다. 
  2. 문자열은 각각 낱개의 글자가 연속적으로 모여있는 집합과 비슷한 개념이다. 
  3. 그런데 재미있게도 파이썬에서는 리스트는 양의 정수와 곱할 수는 있다. 리스트 * n 하면 리스트를 n번 반복한 리스트가 만들어진다. 
  4. 사실 엄밀하게 말하면 인덱스에 의한 원소 참조가 슬라이스의 특별한 한 경우라 할 수 있다. 

(연재) 파이썬은 처음이라 – 문법은 처음이라 : 예제편

지난 번 문법에 대해 설명하면서, 각 문법의 패턴에 한정해서 설명하면서 코드 소개를 가능한 피했었다. 이번 글에서는 각 구문별 코드의 예제와 각각의 코드가 어떤식으로 실행되는지를 설명하는 시간을 갖도록 하겠다. 또 이 작성하는 예제코드에는 몇 가지 기본 입출력 관련 함수가 등장한다. 내장 함수에 대한 토픽을 따로 마련할 생각이지만, 워낙 기본적인 함수나 메소드들은 진도에 무관하게 그 때 그 때 소개하도록 하겠다. 먼저 기본적인 입출력 함수와 더불어서 간단한 바인딩 구문을 소개해보겠다.

먼저 두 개의 함수를 소개한다. input, print 라는 이름의 함수이다. 함수에 대한 자세한 설명은 일단 미루도록 하고, 파이썬에서 함수는 어떤 입력값을 받아서 내부에서 처리한 출력값을 반환하는 장치를 말한다. 파이썬 문법에서 함수는 그 이름 뒤에 괄호를 붙여서 표현하며, 인자값(arguments)을 받는 함수는 그 괄호안에 인자를 넣어서 호출한다.  input 함수는 인자 없이도 호출이 가능한 함수인데, 사용자로부터 입력된 한줄의 문자열을 리턴한다. 즉 input() 이라고 표현하면, 이 또한 표현식이며, 그 표현식은 사용자가 키보드를 두드려서 엔터까지 친, 사용자로부터 입력받은 문자열로 평가된다. input() 함수가 가장 기본적인 입력 함수라 한다면, 출력을 위해서는 print()라는 함수가 있다. print() 함수는 인자로 전달된 값을 문자열로 바꿔서 그 내용을 화면에 출력한다. print() 함수는 입력값이 뭐가되었든, 그 내용을 출력하고 표현식 자체는 None으로 평가된다.

 

name = input() #1
print(name) #2

이 두 라인의 간단한 코드는 하나의 완전한 프로그램이며 각각의 라인은 다음과 같이 해석된다.

  1. 첫 번째 라인의 구문 구조는 바인딩 구문(binding statement)이며, input() 함수의 결과값에 name이라는 이름을 붙인다.
  2. name의 값을 출력하기 위해 print 함수에게 name을 인자로 전달한다.

위 소스 코드를 print_name.py 라는 이름으로 저장하고 실행해보자. 프로그램을 실행하면 처음에 아무일도 일어나지 않는다. 단지 커서가 깜빡거릴 뿐이다. 하지만 우리는 이 때 콘솔에 키보드로 어떤 문자열을 입력할 수 있다. 아무 글자들이나 입력한 후에 엔터키를 누르면 방금 입력했던 내용이 그대로 출력된다.

첫번째 라인에서 input() 함수를 평가하는데에는 제법 긴 시간이 걸린다. 왜냐하면 이 함수는 “우리가 키보드로 입력한 값”으로 평가되어야 하기 때문에 실제로 엔터키를 입력하는 시점까지는 평가를 지연하고 기다리게 된다. 무엇이되었든 글자들을 입력하고 엔터키를 치게되면 다음과 같은 일들이 벌어진다.

  1. 바인딩 구문은 우변이 먼저 평가된다. input() 함수가 평가되면서 우리가 입력한 문자열 값이 된다.
  2. 좌변으로 바인딩되면서 name 이라는 이름이 그 문자열을 가리키게 된다.

어떤 이름이 값을 “가리킨다” 혹은 “참조한다”는 표현이 너무 추상적이고 어렵다면, 어떤 종이 상자에 문자열을 집어넣고 거기에 name 이라고 쓰여진 이름표를 붙여두었다고 생각하면 된다. (실제로 이 비유는 파이썬의 바인딩에 대한 엄청나게 적절한 비유이다.)

두번째 라인을 보자. 두 번째 라인은 그냥 표현식 하나가 달랑 쓰여 있다. print()라는 함수를 평가하는데, 괄호 안에 name 이라는 이름을 집어 넣었다. print() 함수는 “주어진 값을 문자열로 변환해서 화면에 출력한다”고 했다. 사실 값을 받는 것이 아니라, 값의 이름표를 받는다고 생각하면 된다. print() 함수의 내부에서는 name 이라는 이름표를 가지고, 좀 전에 문자열을 담아두었던 상자를 찾고, 그 내용물을 화면으로 출력한다.

이 두라인이 연속적으로 평가된, 최종 결과는 None 이다. 이 프로그램은 어떤 값도 만들어내지 않았지만, 프로그램의 외부 세계에 대해서는 “어떤 일”을 하였다. 프로그램 외부의 시선으로 바라봤을 때, 이 두줄 짜리 프로그램은 다음과 같은 일을 했다.

키보드를 두드린다 ==> { 마법같은 프로그램 } ==> 화면에 출력된다.

바인딩 구문을 사용하는 몇 가지 예를 더 보도록 하자.

x = 51
y = 43
z = (x + y) / 2  
print(z) 

프로그램을 실행하면 47.0이 출력된다.  첫 줄부터 세번째줄까지 3개 라인은 각각 바인딩 구문이다. 51 이라는 정수값에 x라는 이름을, 47이라는 정수값에 y라는 이름을 붙인 후, (x + y) / 2 라는 표현식을 평가하고 그 값을 z라는 이름에 바인딩했다. (그 결과는 47.0) 그리고 마지막 라인은 이 z를 출력하기 위해 print 함수를 호출했다.

정수를 입력받기

키보드를 통해서 입력 받은 숫자를 더하여 출력하는 프로그램을 작성해보자. 바로 위에서 input과 print 함수를 소개했고, 정수값은 더하기 연산을 할 수 있으니 간단하게 만들 수 있을 것 같다. 다음과 같이 말이다.

a = input()
b = input()
c = a + b
print(c)

뭔가 좀 이상하다. 프로그램을 실행하고 처음에 1을 입력하고 엔터, 그리고 2를 입력하고 엔터를 하면 3이 나와야 할 것 같지만 실제로는 12가 출력된다. 어디가 잘못되었을까? 바로 input()을 평가한 값의 타입을 잊었었던 것이다.

input 함수는 문자열을 리턴한다고 했다. 즉 input()의 표현식은 문자열타입 값으로 평가된다. 결국 1, 2를 각각 입력했다면 c = a + b 라는 구문은 c = "1" + "2" 이므로 "12"로 평가되고 그것이 출력된 것이다. 따라서 입력된 숫자를 가지고 정수값을 만들어줄 어떤 마법이 필요하다. 이 때 사용하는 마법은 바로 int() 함수이다.1 int() 함수는 정수로 바뀔 수 있는 어떤 것을 넣어주면 그것을 정수로 바꾼 값을 내놓는 함수이다.2  여기서 우리가 입력하는 글자들이 모두 숫자라면 실제로 정수를 만들어준다. 만약 “apple”, “banana”와 같은 단어를 입력하면? 글쎄 나는 그것을 정수로 바꾸는 방법을 모른다. 아마 파이썬 해석기도 그 방법을 모를 것이다. 숫자로 해석될 수 없는 문자를 집어넣으면 ValueError가 났다면서 프로그램이 중단될 것이다.

a = input()
x = int(a)
b = input()
y = int(b)
z = x + y
print(z)

이번에는 아주 잘 동작한다. 그런데 잠깐 여기를 보자. input()이라는 표현식은 문자열이라고 했다. 여기서는 그 값을 a라는 이름에 붙인 후 곧바로 다시 int()함수에 인자로 전달했다. 즉 함수의 인자로 전달 되는 것은 값이므로 이름 대신에 표현식을 그대로 쓸 수 있다. 즉, int(input()) 이라고 쓸 수 있다는 것이다. 같은 방식으로 z라는 이름을 보면, 이 이름은 중간 계산 결과를 가리키는 이름이다. 이 경우 z를 원래의 a + b로 치환하여  print(a + b) 라고도 쓸 수 있다.

a = int(input())
b = int(input())
print(a + b)

그렇다면, 다음과 같이도 쓸 수 있는 것 아닌가?

print(int(input()) + int(input())

맞다. 다만 이건 괄호가 너무 난무해서 약간 읽기가 힘들어진다. (사람에 따라서는 뭐 이정도는 쉬울지도 모르겠다.) 어떻게 쓰던지 모두 “정상적인” 코드이며 동작에 문제는 없다. 대신에 파이썬에서는 “간결하고 분명하고 읽기 좋은 것”이 가장 좋은 것이다. 어느쪽을 선호하든지 그것은 본인의 몫이다. 다만 첫번째 코드처럼, 축약할 수 있는 부분들까지 전부 무시하고 일일이 바인딩하고 쓰는 것은 그렇게 좋은 습관은 아니다. 그것이 매우 읽기 쉬운 것은 사실이나, 간단한 정보를 전달하기 위해서 너무 너저분하게 쓴다는 느낌을 준다.

그러면 어느 수준으로 축약하는 것이 좋을까? 그것은 “지금 어떤일을 하고 있는가”를 적절히 표현하는 수준에서 정하는 것이 맞다. 위 코드가 하는 일을 말로 표현하면 “두 개의 정수를 입력 받아, 그 합을 출력한다”이다. 따라서 두 개의 정수를 입력 받고, 더해서, 출력하는 수준을 코드로 표현하면 된다. 그리하면 세 번째의 세 줄로 표현된 코드가 가장 적당해 보인다.

IF문

IF문은 특정한 조건식에 따라서 프로그램의 진행 방향이 달라지는 분기문이라고 했다. 간단한 몇 가지 예를 들어보자. 다음은 입력한 값이 홀수인지 짝수인지를 판단하여 그 결과를 출력하는 프로그램이다.

n = int(input('숫자를 입력하세요')) #1
if n % 2 == 0: #2
  print("짝수입니다.") #3
else:
  print("홀수입니다.") #4

위 코드의 로직은 다음과 같다.

  1. 맨 처음에는 키보드로부터 수를 하나 입력받고, 계산을 위해서 정수로 변환했다.
  2. 짝수는 2로 나눈 나머지가 0인 수이다. 나머지 연산자를 써서 n % 2 를 구하고 그것이 0과 같은지 검사한다.
  3. 그 결과가 참이라면 “짝수입니다.”를 출력한다.
  4. 그 결과가 거짓이라면 “홀수입니다.”를 출력한다.

조건에 따라 분기한 후 다시 다른 조건으로 분기하는 경우도 생각할 수 있다. 예를 들어 2의 배수이면서 5의 배수인 수가 있다면 이 수는 2와 5의 공배수이며 즉 10의 배수가 된다. 이 과정을 표현해보자. 그리고 짝수가 아닌 경우에도 5의 배수가 된다면 이를 출력해보자.

n = int(input())
if n % 2 == 0:
  if n % 5 == 0:  #1
    print('10의 배수입니다.') #2
  print('짝수입니다.')  #3
elif n % 5 == 0:  #4
  print('5의 배수입니다'.) 
else: #5
  print('그냥 홀수입니다.')

위 코드가 실행되는 과정을 살펴보자.

  1. 먼저 n이 짝수로 판정된다면 다시 5의 배수인지를 검사받는다.
  2. 짝수이면서 5의 배수이므로 “10의 배수입니다”가 출력된다.
  3. 이 문장은 5의 배수 조건문의 블럭이 아니다. 따라서 10의 배수여부에 상관없이 짝수라면 항상 출력된다. 만약 n이 10의 배수라면 “10의 배수입니다.”와 “짝수입니다.”가 나란히 출력될 것이다.
  4. 짝수가 아니라면 5의 배수인지 다시 검사한다.
  5. 짝수도 아니고 5의 배수가 아니라면 “그냥 홀수입니다”가 출력된다.  4번에서 “5의 배수입니다”가 출력되었다면, 이 문장은 출력되지 않을 것이다.

ELIF 절을 사용해야 하는 가장 대표적인 문제는 주어진 점수에 대해서 점수 구간을 두고 평점을 계산하는 프로그램이다.

어떤 학교의 평점은 A, B, C, D, F로 나뉘어집니다. 이 평점은 시험 점수의 구간에 따라 구해집니다. 각 구간은 다음과 같습니다.

  • 50점 미만인 경우 F를 받습니다.
  • 50점 이상 65점 미만인 경우 D를 받습니다.
  • 65점 이상 75점 미만인 경우 C를 받습니다.
  • 75점 이상 85점 미만인 경우 B를 받습니다.
  • 85점 이상인 경우 A를 받습니다.

먼저 특정 구간에 대해 어떤 값이 있는지를 어떻게 검사하는지 살펴보자. “50점 이상 65점 미만”인 경우를 어떻게 체크할까?

  • 점수값을 N 이라 하자
  • “50점 이상”은 N >= 50 으로 표기할 수 있다. 혹은 방향을 바꿔서 50 <= N 으로 표기할 수 있다.
  • “65점 미만”은 N < 65로 표기할 수 있다.
  • 50점 이상, 65점 미만은 위의 두 조건을 동시에 만족해야 한다. 예를 들어 70점은 65점 미만의 조건을 만족하지 않기 때문에 이 범위에 들지 않는다.
  • 각각의 부등식은 참/거짓으로 판단되며, 두 부등식을 동시에 만족해야 하는 경우 and를 사용해서 결합한다.
  • 따라서 N >= 50 and N < 65 라고 쓸 수 있다.
  • 그런데, 파이썬의 부등식은 연쇄적으로 결합할 수 있다. 따라서 50 <= N < 65 로 쓰는 것 역시 허용된다.

그렇다면 다음과 같이 if, elif, else를 써서 코드를 작성할 수 있을 것이다.

n = int(input())
if n < 50:
  print("F")
elif 50 <= n < 65:
  print("D")
elif 65 <= n < 75:
  print("C")
elif 75 <= n < 85:
  print("B")
else:
  print("A")

다만, 하나의 구간에 대해서 50 <= n < 65를 보는 것은 맞는데, 이 로직을 따라가보면 우선 50점 미만인지 체크한 다음에 두 번째로 50이상 65미만 조건을 체크한다. 만약 N이 50 미만이었다면 앞의 IF 절에서 분기했기 때문에 50이상이라는 조건을 이미 만족하는 상태로 ELIF 절을 만난다. 따라서 각 ELIF 절의 맨 왼쪽 부등식은 사실은 항상 참이 되므로 필요없는 구문이된다. 즉 elif n < 65: 만 있어도 이 전체 로직은 문제없이 작동할 것이다.

WHILE 문

WHILE 문은 특정 조건을 만족하는 한 루프를 계속 반복하라는 구문이다.  WHILE 문의 블럭 내에서는 특정한 값을 변경하는 동작을 포함하며, 보통 이 변경되는 값 중의 하나를 루프의 종료 조건으로 사용한다. WHILE문을 이용해서 1부터 10까지의 자연수의 합을 구해서 출력하는 코드를 작성해보겠다.

s = 0
i = 1
while i <= 10:
  s += i
  i += 1
print(s)

이 코드에 대한 설명이다.

  • 먼저 s는 0으로 초기화하는데, 각 자연수를 누적해서 더한 값을 가리키는 이름이다.
  • i는 매번 증가하는 자연수가 된다. 그 초기값은 1이다.
  • while i <= 10: 을 통해서 i 가 10 이하인 경우에 계속 반복한다는 것을 지정한다.
  • s 는 i 만큼 증가하고,
  • 다시 i는 1씩 증가한다.
  • i 가 10일 때 s 에 한 번 더해진 후, i += 1 을 거쳐서 11이 될 것이다.
  • i가 11이 되면 조건을 더 이상 만족하지 않기 때문에 블럭은 더 이상 실행되지 않고 건너뛰게 된다.
  • s가 출력된다.

WHILE문의 조건이 블럭 외부에 있을 때도 있지만, 블럭 내부에서 정의되는 값이라면 조건절에 걸 수 가 없다. 예를 들어 5보다 큰 수가 입력되는 동안 입력된 값을 출력하려고 한다면,

n = int(input())
while n > 5:
  print(n)
  n = int(input())

똑같은 구문을 WHILE 블럭 안과 밖에 같이 써야 한다. 이것은 단지 WHILE의 조건절에 필요하기 때문에 이렇게 쓴 것이다. 이런 경우에는 무리해서 종료 조건값을 앞에서 정의하지 않고 while True: 로 무한 루프를 만들고, 반복 블럭 내에서 if + break로 탈출하는 패턴을 사용한다.

while True:  #1
  n = int(input())  #2
  if n <= 5:  # 3
    break
  print(n)  #4
  1. while True: 에서 보듯 조건은 항상 참이므로 이 루프는 무한루프를 돌게 된다.
  2. n은 블럭 내에서 처음 선언된다.
  3. 조건식을 통해서 break로 빠져나가는 길을 만들어 놓고
  4. 조건을 만족하지 않으면 출력한 후에 다시 while로 돌아간다.

CONTINUE 구문의 경우 잘 쓰면 코드를 깔끔하게 하는데 도움이 될 수 있다.  아래 코드가 어떤 일을 하는지 살펴보자.

i = 0
while i < 50:
  i += 1
  n = int(input())
  if n < 10:
    continue
  m = int(input())
  print(m + n)
  1. i 와 i < 50 으로 보아, 이 반복은 50번 동안 반복하게 된다.
  2. 루프를 시작하면 시행 카운터인 i 값을 올리고,
  3. 정수 하나를 입력받는다. (n)
  4. 입력받은 정수가 10보다 작으면 이후 작업을 생략하고 whie로 돌아간다.
  5. 입력받은 정수가 10이상이면, 또 다른 정수를 하나 더 입력받고
  6. 그 합을 출력한다. 그리고 다시 while로 돌아간다.

WHILE 문 정리

while문은 반복되는 참인동안 반복되는 if문이라고 생각하면 된다. 마지막 예제와 같이 특정 횟수만큼 반복되는 경우에는 for 문을 사용하는 것을 추천한다. 코드 자체가 간결해지는 효과도 있으면서, 흔히 하기 쉬운 실수를 방지할 수 있다. while 문을 사용할 때 흔히 하기 쉬운 실수로는 위의 경우에 i += 1 을 쓰는 것을 깜빡하고 빼먹어서 무한 루프를 돌게 된다거나, 종료 조건에서 i < 50 이라고 써야 할 부분을 i <= 50 이라고 쓰거나 혹은 그 반대로 써서 정확한 횟수만큼 반복하지 못하는 경우들이 있다.

따라서 예외적으로 전체 반복횟수를 알 수 없는 경우에 while문을 쓸 것.  그리고 가급적이면 탈출 조건을 명확하게 하기 위해서 중도에 탈출하는 무한루프의 형태로 사용하는 것을 권한다. 따라서 보다 권장되는 코딩 습관에 따라 위 코드를 다시 쓰면 다음과 같다. (그리고 억지로 continue문을 썼지, 이 문제는 continue가 없어도 된다.)

i = 0
while True:
  ## 탈출조건을 확인하고
  if i >= 50:
    break
  ## 탈출이 아닌 경우 조건 변수값을 변경한다.
  ## 이후, 반복 코드를 작성한다.
  i += 1
  n = int(input())
  if i > 10:
    m = int(input())
    print(m + n)

FOR 구문

FOR문은 파이썬에서 가장 유용하며 중요한, 강력한 반복구문이다. 파이썬에는 여러가지 타입의 “반복가능한” 값들이 있는데, FOR 문은 이 반복가능한 값에 대해서 매 반복을 시행하는 구문이다. 파이썬의 반복가능한 값에 대해서는 별도의 토픽에서 따로 설명하도록 하고 여기서는 간단한 FOR 문의 예제 몇 가지를 보도록 하자.

FOR문에서 일반적으로 가장 흔히 만나는 함수가 하나 있는데, 바로 range() 함수이다. 이 함수는 특정한 정수값 사이의 범위를 만드는데, 이 때 만들어지는 값이 반복가능한 값이다. range() 함수는 다음과 같은 세 가지 사용 방법이 있다.

  • range(10) : 0, 1, 2,… ,9까지의 10개의 값 범위를 만든다. 중요한 것은 10으로 주어지는 종료값은 범위에 포함하지 않으며, 범위의 시작이 0이라는 점이다. 따라서 범위에는 종료값은 포함되지 않지만, 전체 범위의 정수값은 종료값과 같은 개수를 가진다. (종료값이 범위에 포함되지 않는 것은 파이썬 여러 문법에서 일관적으로 나타나는 특성이다)
  • range(3, 10) :  이렇게 쓰이는 경우에 첫번째 값인 3은 시작값이며, 두 번째 값인 10은 종료값이다. 이 때에도 10은 포함되지 않으므로 이 범위는 실제로 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 가 해당한다.
  • range(3, 10, 2) : 종료값 뒤에 값을 하나 더 쓰면 이것은 간격으로 취급된다. 이 범위는 3, 5, 7, 9로 시작값으로부터 종료값보다 작은 범위 내에서 간격만큼 늘어난다. 참고로 간격이 음수로 주어지는 경우에는 시작값이 종료값보다 커야 한다. range(10, 3, -2)는 10, 8, 6, 4의 범위를 가리킨다.

즉, 복잡한 기술적인 개념이 없이, range() 함수는 특정한 범위의 연속적인 수열을 만들어내는 함수라고 생각하면 된다. 그 결과는 수열의 각 항에 대해서 반복가능한 값이다. 따라서 for 문은 range() 함수와 흔히 같이 쓰인다. 다음은 0~9까지의 정수를 출력하는 코드이다.

for i in range(10):
  print(i)

이 코드는 이렇게 이해하면 된다.

  1. range(10) 에 의해서 0, 1, 2, … , 8, 9의 정수들이 준비된다.
  2. i 는 매번 각각의 정수값이 되어 print(i)는 이를 출력하게 된다.
  3. 준비된 값들을 모두 사용하고나면 for 루프가 종료된다.

만약 이 코드와 동일한 동작을 하는 while 문 코드를 쓴다면 다음과 같을 것이다.

i = 0
while i < 10:
  print(i)
  i += 1

for i in range(10): 이라는 표현이 낯설어서 어렵게 느껴질 수 있겠지만, 이 FOR문은 WHILE문보다 훨씬 간결하다. 종료조건과 조건값의 갱신을 매번 수동으로 지정할 필요가 없으며, 따라서 이 과정에서 발생할 수 있는 실수의 여지가 없어진다.  FOR문을 쓰기 위해서는 IN 절에 사용할 반복가능한 어떤 값이 필요하지만, 이미 존재하고 있는 값을 쓰거나, range()를 이용해서 간단하게 정의할 수 있기 때문이다.

for 문의 본체가 되는 블럭은 해당 for 문에 의해서 반복되며, 블럭 내에는 또다른 if, while, for 문이 올 수 있다.  다음의 예는 구구단을 2단부터 9단까지 출력하는 예이다.

for x in range(2, 10): #1
  print(x, '단')  #2
  for y in range(2, 10): #3
    print(x, '*', y, '=', x * y) # 4
  print() #5
  1. x는 2~9사이의 범위이다. 이 코드에서 x는 2단, 3단, 4단..의 단을 의미한다.
  2. 각 단을 출력하기에 앞서서 ‘2 단’과 같이 현재 출력할 단의 이름을 한 번 출력한다. print() 함수는 컴마로 구분되는 여러 개의 인자를 넣어줄 수 있다. 각 인자는 공백으로 분리되어 순서대로 출력된다.
  3. y는 다시 2~9사이의 범위이다. 이 반복문은 각 단에 대해서 매번 반복되며, 각 단의 대표 숫자를 몇 배 할 것인지를 나타내는 값이다.
  4. print() 문을 사용해서 각 라인을 출력한다. x는 현재단의 값으로 고정되며, y는 각 단에서 2~9로 바뀌어나간다. x * y를 계산하여 그 결과까지 출력하게 된다.
  5. 각 단의 출력이 끝나면 구분을 위해서 빈 줄을 하나 출력할 것이다. print()에 아무런 값이 전달되지 않으면 빈 줄만 출력된다.

이 와 똑같은 동작을 하는 코드를 while 문을 쓴다면 어떨까? 먼저 각자가 한 번 코드를 작성해서 출력해보자. 그리고 단 한번에 제대로 출력되는 코드를 작성하였는지 체크해보자.

x = 2
while x < 10:
  print(x, '단')
  y = 2    ## 매 단마다 y를 초기화해야 한다. 이 위치가 틀리면 어이없는 결과가 출력된다.
  while y < 10:
    print(x, '*', y, '=', x * y)
    y += 1  ## 우주끝까지 출력하고 싶지 않다면 y를 잘 업데이트하라
  x += 1    ## 같은 이유로 x도 빼먹지 않고 업데이트를 잘해야 한다.

특히 이처럼 반복문이 중첩되는 경우에 WHILE 문이라면 조건을 변경시키는 코드의 위치가 잘못되거나, 아예 이런 코드를 빼먹기 쉽다. 따라서 앞으로는 피할 수 없는 상황이 아니면 WHILE 문은 쓰지 않는 것으로 알고 있자.

FOR – IN 문에서 사용되는 반복가능한 값에는 range 객체(range() 함수가 리턴하는 값)외에도 리스트나, 문자열, 집합, 사전…등 단일 값이 아닌 여러 원소의 집합으로 간주되는 값이 올 수 있다. 이러한 “반복가능한” 값을 파이썬에서는 연속열, 즉 시퀀스(sequence)라고 한다. 시퀀스는 그 정확한 타입을 막론하고 반복가능한(iterable) 공통적인 특성을 갖는다. 어떤 리스트 A의 각 원소에 대해서 그 제곱의 값을 출력하는 코드를 보자.

A = [3, 7, 2, 9, 4]
for a in A:
  print(a * a)

반복문의 관점에서 for 는 어떤 연속열의 각 원소에 대해 동일한 작업을 반복하는 것으로 볼 수 있는데, 한 편으로는 다음과 같이 생각할 수 있다.

  • 리스트나 그외 다른 연속열들은 결국 하나의 값이며, for 문은 이러한 연속열 하나에 대해서 어떤 코드 블럭을 그 내부로 밀어넣어 모든 원소가 동일한 변형을 적용받도록 하는 연산이다.
  • range에 대해서 생각해보면, 이는 기본적으로 하나(혹은 두 세 개)의 정수값으로부터 여러 개의 정수값을 만들어내는 역할을 담당한다. 즉 하나의 값이 여러 개의 값으로 populating되게 하는 문맥으로 이해할 수 있다.

  1. 앞으로 함수와 같이 실행가능한 이름을 언급할 때에는 ()를 뒤에 붙이도록 하겠다. 
  2. 여기서 함수는 어떤 값 -(변환)-> 다른 값으로 만드는 변환장치의 역할을 한다. 너무나 기초적인 비유라 보통 이 중요성을 잊기 쉬운데 여기에 주목하는 습관을 가지도록 하자.