python programming 1 종합 실습

# 파이썬 프로그래밍 종합 실습
학습 목표: 기본 문법 복습, 자료형, 함수, 클래스와 객체지향 프로그래밍, 제너레이터와 이터레이터, 파일 입출력, 예외 처리를 종합적으로 활용합니다.

1. 파이썬 기본 문법 복습 및 자료형 

문제:사용자로부터 이름, 나이, 이메일을 입력받아 딕셔너리에 저장하는 프로그램을 작성하세요.
나이와 이메일의 형식을 검증하고, 잘못된 입력이 있으면 예외 처리를 하세요.

def validate_age(age):
    try:
        age = int(age)

        # 14세 미만 예외 처리
        if age < 14:
            raise ValueError("Under 14 years of age, this website cannot be used.")
        return age
    
    # 예외 처리 에러 메시지 출력
    except ValueError as e:
        raise ValueError(f"{e}")


def validate_email(email):
    try:
        id, form = email.split('@')
        em, dot = form.split('.')

        email_form = {'naver': 'com', 'gmail': 'com', 'daum': 'net'}

        # id 길이 5 이상 15 이하로 글자 수 제한 
        if len(id) < 5 or len(id) > 15:
            raise ValueError("The ID is too short or too long. Please write 5 or more and 15 or less characters.")

        # email 형식이 네이버, 구글, 다음 이외의 형식일 경우 예외 처리
        if em not in email_form or email_form[em] != dot:
            raise ValueError("Invalid email format. Please use naver, gmail, or daum.")

        return email

    except ValueError as e:
        raise ValueError(f"{e}")


# main 
user_list = []

while True:
    try:
        name = input("Enter your name: ")

        # 제대로 된 입력일 때까지 반복 
        while True:
            age_input = input("Enter your age: ")
            try:
                age = validate_age(age_input)
                break
            except ValueError as e:
                print(f"Please input it again : {e}")

        while True:
            email_input = input("Enter your email: ")
            try:
                email = validate_email(email_input)
                break
            except ValueError as e:
                print(f"Please input it again : {e}")

        # 입력이 제대로 되었을 때, 추가된 값 확인 및 반복문 탈출 
        user_list.append([name, age, email])
        print("Success!",user_list)
        break

    # 나이, 이메일 예외 이외의 에러가 발생할 시 실행
    except Exception as e:
        print(f"An unexpected error has occurred.: {e}")

raise
- 파이썬에서 예외를 명시적으로 발생시키는 데 사용되는 키워드 
- 예외를 발생시키면 현재 코드의 실행이 중단되고, 예외가 호출 스택을 따라 올라가면서 예외를 처리할 수 있는 try-except 블록을 찾는다. 
- raise를 사용하여 특정 조건에서 오류를 나타내고, 코드의 오류 처리 메커니즘을 트리거할 수 있다.

 

2. 함수 및 클래스와 객체지향 프로그래밍

문제:간단한 계산기 클래스를 작성하세요. 이 클래스는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 메서드를 포함합니다.
사용자로부터 두 숫자와 연산자를 입력받아 계산 결과를 출력하는 프로그램을 작성하세요.

class Calculator:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b
    
    def __add__(self):
        return self.a + self.b
    
    def __sub__(self):
        return self.a - self.b
    
    def __mul__(self):
        return self.a * self.b
    
    def __truediv__(self):
        if self.b != 0:
            return self.a / self.b
        raise ZeroDivisionError()
try:
    calc = Calculator(10,5)
    print("Addition:", calc.__add__())
    print("Subtraction:", calc.__sub__())
    print("Multiplication:", calc.__mul__())
    print("Division:", calc.__truediv__())

except ZeroDivisionError as e:
    print("Division with zero")

매직 메서드(Magic Methods)
- 특별한 이름을 가진 메서드로, 파이썬이 내부적으로 사용하는 메서드
- 객체의 특정 동작을 사용자 정의할 수 있음
- 대표적인 매직 메서드:
	__init__: 객체 초기화 메서드
	__str__: 객체의 문자열 표현을 변환
	__repr__: 객체의 공식 문자열 표현을 반환

연산자 오버로딩(Operator Overloading)
- 파이썬의 기본 연산자를 사용자 정의 클래스에서 사용할 수 있도록 메서드를 정의
- 객체 간의 연산을 직관적으로 표현 가능

대표적인 매직 메서드
__add__: + 연산자
__sub__: - 연산자
__mul__: * 연산자
__truediv__: / 연산자

 

3. 제너레이터와 이터레이터

문제:피보나치 수열을 생성하는 제너레이터 함수를 작성하세요.
피보나치 수열의 첫 10개 값을 출력하세요.

def fibonacci():
    a, b = 0, 1
    while True:
        # 현재의 a 값을 반환하고, a, b 를 업데이트 
        yield a
        a, b = b, a + b

# 제너레이터 객체 생성
fib = fibonacci()

# 첫 10개의 피보나치 수열 값 출력
for _ in range(10):
    print(next(fib)) # 객체를 반복문을 통해 호출할 때마다 next() 함수로 다음 피보나치 수열 가져옴

이터레이터
- 값을 차례대로 꺼낼 수 있는 객체
- __iter__(): 이터레이터 객체 자신을 반환
- __next__(): 다음 값을 반환하거나 더 이상 반환할 값이 없을 경우 'StopIteration' 예외를 발생시킨다. 

제너레이터
- 이터레이터를 생성하는 함수
- 일반 함수와 유사하지만 'yield' 키워드를 사용하여 값을 반환, 함수의 실행 상태를 유지
- 제너레이터는 호출될 때마다 이터레이터를 생성하므로 값을 순차적으로 반환할 수 있다. 

* 일반 함수와 제너레이터 차이점
- 일반 함수: return 키워드를 사용하여 값을 한 번 반환하고 함수의 실행을 종료 
- 제너레이터: yield 키워드를 사용하여 값을 반환, 함수의 실행 상태를 일시적으로 유지 
- next() 함수를 사용하여 값을 하나씩 가져올 수 있다. 

* 제너레이터 함수의 동작 방식
- yield 키워드 사용: 현재 함수의 실행을 일시 중지하고 값을 반환한다. 함수의 상태는 여전히 유지되며, 다음 함수 호출 시 yield 이후의 코드부터 실행된다. 
- 함수의 실행 상태 유지: 여러 번 호출될 때마다 상태를 유지하면서 값을 반환, 이전 호출 시의 상태를 기억하고 있다.

 

4. 파일 입출력

문제:사용자로부터 입력받은 데이터를 파일에 저장하고, 파일 내용을 읽어 출력하는 프로그램을 작성하세요.
데이터는 JSON 형식으로 저장하세요

import json

# 데이터 입력 받기
data = {}
data['name'] = input("Enter your name: ")
data['age'] = int(input("Enter your age: "))
data['email'] = input("Enter your email: ")

# 데이터를 JSON 형식으로 파일에 저장
file_name = 'user_data.json'

# 파일을 쓰기 모드('w') 로 열고, 파일 핸들을 'f'에 할당한다.
# 'with'문을 사용하여 파일 핸들이 자동으로 닫히도록 한다.
with open(file_name, 'w') as f:
    # 'data' 딕셔너리를 JSON 형식으로 직렬화하여 파일에 저장 
    json.dump(data, f)

# 파일에서 데이터 읽기
with open(file_name, 'r') as f:
    loaded_data = json.load(f)
    print(f"Loaded data from {file_name}:")
    print(f"Name: {loaded_data['name']}")
    print(f"Age: {loaded_data['age']}")
    print(f"Email: {loaded_data['email']}")

# open() 함수의 모드
# 1. 읽기 모드('r'): 파일이 존재하지 않으면 에러 발생
with open('filename.txt', 'r') as f:
	# 파일을 읽는 작업 수행
	data = f.read()

# 2. 쓰기 모드('w'): 파일이 이미 존재할 경우 기존 내용 삭제하고 새로운 내용 작성, 파일이 없으면 새로 생성
with open('filename.txt', 'w') as f:
	f.write('Hello, World!')

# 3. 추가 모드('a'): 파일의 끝에 데이터를 추가, 파일이 없으면 새로 생성
with open('filename.txt', 'a') as f:
	f.write('Appending new data!)

# 4. 바이너리 모드('b'): 텍스트가 아닌 바이너리 데이터를 다룰 때 사용
with open('filename.bin', 'wb') as f:
	f.write(b'Binary data')

# 읽기 및 쓰기 모드 ('r+', 'w') / r+ 는 파일이 이미 있어야 한다.
# 바이너리 읽기 및 쓰기 모드 ('rb+', 'wb+')

 

5. Database 연동

문제:SQLite 데이터베이스에 사용자 정보를 저장하고, 저장된 데이터를 조회하여 출력하는 프로그램을 작성하세요.
테이블은 users로 하고, id, name, age, email 컬럼을 포함합니다.

Database

1. 파이썬과 데이터베이스 연동
- 파이썬 애플리케이션에서 데이터베이스에 접속하고, 데이터를 조회, 삽입, 수정, 삭제하는 작업
- 데이터를 효율적으로 처리하고, 데이터 기반 애플리케이션 개발

2. 파이썬 DB-API
- 파이썬에서 데이터베이스와 상호작용하기 위한 표준 인터페이스
- Connection 객체: 데이터베이스와의 연결을 관리
- Cursor 객체: SQL 문을 실행하고 결과를 관리

3. 주요 데이터베이스 모듈
- SQLite: 내장형 데이터베이스 
- MySQL: 오픈 소스 관계형 데이터베이스
- PostgreSQL: 오픈 소스 객체-관계형 데이터베이스

import sqlite3

# SQLite 데이터베이스에 연결 (데이터베이스 파일이 없으면 생성됨)
connection = sqlite3.connect('user_info.db')

# 커서 객체 생성
cursor = connection.cursor()

# 기존 테이블 삭제 (있다면)
cursor.execute('DROP TABLE IF EXISTS users')

# 테이블 생성 (이미 존재하면 무시)
cursor.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
               id INTEGER PRIMARY KEY,
               name TEXT NOT NULL,
               age INTEGER,
               email TEXT
               )''')

# 샘플 데이터 삽입
cursor.execute("INSERT INTO users (name, age, email) VALUES (?,?,?)", ('gildong',30,'hong@naver.com'))
cursor.execute("INSERT INTO users (name, age, email) VALUES (?,?,?)", ('kim',25,'kim@naver.com'))

# 트랜잭션 커밋
connection.commit()

# 데이터 조회
cursor.execute("SELECT * FROM users")
users = cursor.fetchall()

# 조회된 데이터 출력
print("사용자 정보:")
for user in users:
    print(f"ID: {user[0]}, name: {user[1]}, age: {user[2]}, email: {user[3]}")

# 커서와 연결 종료
cursor.close()
connection.close()

 

6. 예외 처리

문제:사용자로부터 숫자를 입력받아, 그 숫자를 10으로 나누는 프로그램을 작성하세요.
0으로 나누는 경우와 숫자가 아닌 값을 입력받는 경우를 처리하세요.

d = 10 
try:
    num = int(input())
    if not num.isdigit():
        raise ValueError
    elif d == 0:
        raise ZeroDivisionError
    
except ZeroDivisionError:
    print("Division with zero")
except ValueError:
    print("Invalid Input")