파이썬과 프로세싱을 활용해 파이썬의 기본 문법뿐만 아니라 수학, 과학, 예술 사이의 연관성을 발견해 나가며 도전적이고 재미있게 파이썬을 배울 수 있다. 3개의 Part로 나눠지며, Part 1에서는 파이썬의 기본 문법을 다루고, Part 2에서는 파이썬과 프로세싱으로 수학의 개념을 이해하며, Part 3에서는 파이썬 클래스를 과학 및 예술 영역으로 확장해 적용한다.

■ 행렬을 사용해 2D 및 3D 그래픽을 그리고 변환하는 방법
■ 복소수를 사용해 망델브로 집합 및 줄리아 집합과 같은 화려한 디자인을 만드는 방법
■ 재귀법으로 코흐 곡선 및 시에르핀스키 삼각형과 같은 프랙탈을 만드는 방법
■ 잔디밭에서 자율적으로 풀을 뜯고 번식하는 가상의 양을 만드는 방법
■ 유전자 알고리즘을 사용해 비밀 구문을 해독하는 방법

수학을 배우거나 삼각법, 대수와 같은 수학 주제에 가장 현대적으로 접근할 수 있는 도구를 사용하고자 하는 사람을 위한 책이다.
파이썬을 배우는 중이라면 이 책을 읽고 셀룰러 오토마타(cellular automata)나 유전자 알고리즘, 컴퓨터 예술과 같이 복잡한 프로젝트에 프로그래밍 기술을 적용해 볼 수 있다.
교사는 이 책의 프로젝트를 사용해 학생들에게 심화 과제를 내주거나 수학을 좀 더 친근하게 느끼고 적절하게 사용할 수 있도록 가르칠 수 있다. 행렬에 여러 점을 저장하고 이를 사용해 3D 그림을 그리는 것보다 행렬을 더 잘 가르칠 수 있는 방법이 있을까? 파이썬을 배운다면 더 많은 것을 할 수 있다.

1단원, ‘turtle 모듈로 다각형 그리기’에서는 파이썬에 내장된 turtle 모듈을 사용해 반복문(loop), 변수(variable), 함수(function)와 같은 기본 프로그래밍 개념을 배운다.
2단원, ‘리스트와 루프로 산술 연산하기’에서는 리스트(list) 및 부울(Boolean)과 같은 프로그래밍 개념을 자세히 설명한다.
3단원, ‘조건문으로 추측하고 확인하기’에서는 지금까지 배운 파이썬 기술을 인수 분해 및 숫자 추측 게임과 같은 문제에 적용한다.
4단원, ‘대수학을 사용해 숫자를 변환하고 저장하기’에서는 수치와 그래프를 이용해 간단한 방정식부터 3차 방정식을 푼다.
5단원, ‘기하학을 사용해 도형 변형하기’에서는 도형을 생성하고, 복제하고, 회전하고, 화면에 퍼뜨리는 방법을 배운다.
6단원, ‘삼각법으로 진동 생성하기’에서는 직각 삼각형 및 삼각 함수를 이용해 진동하는 도형과 파동을 만든다.
7단원, ‘복소수’에서는 복소수를 사용해 화면에서 점을 이동하면서 망델브로 집합과 같은 그래프를 그려본다.
8단원, ‘컴퓨터 그래픽 및 연립 방정식에 행렬 사용하기’에서는 3차원을 다룬다. 3차원 도형을 이동, 회전시키며 하나의 프로그램으로 연립 방정식을 풀어본다.
9단원, ‘클래스로 객체 생성하기’에서는 하나의 객체 또는 컴퓨터가 처리할 수 있는 최대 개수의 객체를 생성하는 방법을 배우며, 이를 통해 움직이는 양과 잔디의 생존 경쟁 생태계를 만든다.
10단원, ‘재귀법을 이용해 프랙탈 만들기’에서는 재귀법을 이용해 거리를 측정하고 놀라운 형태의 그래프를 만들어내는 새로운 방법을 다룬다. 11단원, ‘셀룰러 오토마타’에서는 셀룰러 오토마타를 정의된 규칙에 따라 생성하고 프로그래밍하는 방법을 설명한다.
12단원, ‘유전자 알고리즘을 사용해 문제 해결하기’에서는 자연 선택(natural selection) 이론을 활용해 수백만 년 동안 풀지 못했던 문제를 해결하는 방법을 보여준다.

수학을 재미있게 하기 위해 프로그래밍을 어떻게 활용하는지 보여준다. 파이썬 프로그래밍 언어를 사용해 대수학, 삼각 함수, 행렬, 셀룰러 오토마타와 같은 다양한 수학 개념을 탐구하고 수학 문제의 해결책을 시각화하는 방법을 설명한다.
먼저 루프나 변수와 같은 프로그래밍의 기본 개념을 배운 후에, 방정식을 빠르게 해결할 수 있는 프로그램을 만들어본다. 그 다음 반응형 무지개색 그리드처럼 멋진 그래픽을 만들어보며 숫자를 인수분해하거나 제곱근을 구하는 등의 지루한 계산을 자동화하는 방법을 살펴본다. 또한 함수를 만들어 도형을 그리거나 변형하고, 진동하는 사인 곡선을 만들고, 그래픽을 사용해 방정식을 해결하는 방법도 배울 수 있다.

피터 파렐(Peter Farrell)

케냐에서 평화봉사단의 자원봉사자로 시작해 8년간 수학 교사로 재직했으며, 그 후 3년동안 컴퓨터 공학 교사로 재직했다. 시모어 페퍼트(Seymour Papert)의 『Mindstorms』을 읽고 한 학생에게 파이썬에 대해 들은 후, 수학 수업에 프로그래밍을 도입할 영감을 얻었다. 컴퓨터를 활용해 수학 학습을 좀 더 의미 있고, 흥미로우면서도 도전적으로 만드는 것에 큰 관심이 있다.

이 책은 다양한 분야에 활용할 수 있으며, 머신러닝, 그래픽, 웹 개발 등 여러 업계에서 선 호하는 언어로 꾸준히 성장하고 있는 파이썬을 사용했다. 간결한 문법으로 입문자가 이해하 기 쉽게 프로그래밍의 기본 문법을 설명할 뿐만 아니라 수학, 과학, 예술 사이의 연관성을 발견하면서 도전적이고 재미있게 파이썬을 활용할 수 있다.
문제 해결 결과를 시각화하고자 그래픽과 도형, 동작, 색을 제공하는 프로세싱(Processing)을 파이썬과 함께 사용한다. 파이썬은 https://www.python.org/에서 무료로 제공한다. 개발자나 아티스트가 역동적이고 상호 작용하는 예술 작품이나 그래픽을 만들려고 사용하는 그래픽 라이브러리인 프로세싱은 https://processing.org/download/에서 다운로드할 수 있다.
이 책은 3개의 Part로 나눠져 있다. Part 1에서는 주로 파이썬의 기본 문법을 다루고, Part 2 에서는 파이썬과 프로세싱을 이용해 수학의 개념을 쉽게 이해할 수 있게 하며, Part 3에서는 파이썬 클래스를 사용해 과학 및 예술 영역으로 확장한다.
이 책에서 제공되는 각 예제는 빈 파일에서 시작해 단계적으로 진행 상황을 계속 확인할 수 있도록 구성돼 있으며, 예제가 완성되면 파이썬 문법의 완전한 습득과 더불어 셀룰러 오토마타나 유전자 알고리즘, 컴퓨터 예술과 같이 단순하지 않은 프로젝트 결과도 볼 수 있다.

윤정미

가톨릭대학교에서 수학 전공으로 학사를, 이화여대대학원에서 컴퓨터 전공으로 석사를 마쳤다. 이후 뉴욕시립대학교 대학원(The Graduate Center of the City University of New York)에서 컴퓨터공학 박사 학위를 받았다. 이후 몇 개의 대학에 출강해 데이터베이스와 시뮬레이션 등을 주제로 강의했고, 1990년부터 현재까지 유한대학교 IT소프트웨어공학과 교수로 재직 중이다.
「병렬 컴퓨터상에서 GPSS 구현을 위한 알고리즘」, 「통계 기반 교통 시뮬레이션의 애니메이션화」 등 다수의 논문을 썼고, 『쉽게 풀어 쓴 비주얼 베이직』(생능출판사, 2008), 『오라클』(기한재, 2015), 『파이썬으로 풀어보는 회귀분석』(에이콘, 2018) 등 몇 편의 역/저서가 있다. 지난 몇 년간 교내의 파이썬 동아리를 지도하며 파이썬 프로그래밍과 파이썬의 실무 및 응용 분야에 많은 관심을 가져왔다.

김지연

보안 컨설팅 전문 회사에서 정보 보안 컨설턴트로 재직하고 있으며, 웹 및 모바일 애플리 케이션 등의 다양한 영역에서 취약점 점검 및 모의해킹 업무를 수행하고 있다. 아직 국내 에 잘 알려지지 않은 보안 지식을 다양한 독자에게 공유하고 이해시키고자 개인 블로그와 해외 서적 번역을 통해 노력 중이다. 앞으로도 계속 보안 기술을 탐구하고 알리고자 노력할 것이다. 번역한 책으로는 『Spring Security 3/e』(에이콘, 2019)이 있다.