Python 기초 : 클래스와 모듈

객체 지향 프로그래밍 소개

객체 지향 프로그래밍(Object Oriented Programming, OOP)은 프로그램을 객체라는 독립적인 단위로 나누어 설계하는 방법론이다.

OOP의 주요 특징:

• 코드 재사용 용이: 이미 작성된 코드를 재사용할 수 있어 효율적이다.
• 유지보수 용이: 프로그램의 수정 및 관리가 용이하다.
• 대형 프로젝트 적합: 대규모 소프트웨어 개발에 적합하다.

OOP의 단점:

• 실행 속도가 느림: 객체가 많아질수록 실행 속도가 저하될 수 있다.
• 프로그램 용량 증가: 객체 수가 많아지면 프로그램의 용량이 커진다.
• 설계 시간 소요: 초기 설계에 많은 시간이 필요하다.

클래스와 객체의 개념

• 클래스(Class)는 동일한 유형의 객체를 생성하기 위한 설계 도면이다.
• 예를 들어, 곰돌이 젤리를 만드는 틀로 비유할 수 있다.
• 객체(Object)는 클래스에 의해 생성된 모든 것을 의미한다.
• 각 객체는 고유한 성질을 가지며, 동일한 클래스에서 생성된 객체들은 서로 영향을 주지 않는다.

class TeddyBearJelly:  # 클래스 선언
    def __init__(self, color, taste):
        self.color = color  # 속성 설정
        self.taste = taste  # 속성 설정

클래스 선언 및 인스턴스

• 클래스 선언은 class 키워드를 사용하여 이루어진다.
• 인스턴스(Instance)는 클래스 기반으로 만들어진 객체를 의미하며, 특정 객체가 어떤 클래스의 객체인지를 설명할 때 사용된다.
• 인스턴스를 생성하는 방법:

# 인스턴스 생성
yellow_jelly = TeddyBearJelly("yellow", "sweet")
red_jelly = TeddyBearJelly("red", "sour")

# 객체의 속성 출력
print("노란색 젤리 맛:", yellow_jelly.taste)
print("빨간색 젤리 맛:", red_jelly.taste)
# 실행 결과
# 노란색 젤리 맛: sweet
# 빨간색 젤리 맛: sour

메소드와 생성자 설명

• 메소드(Method)는 클래스가 가지고 있는 함수를 의미하며, 클래스 내부의 함수는 첫 번째 매개변수로 반드시 self를 입력해야 한다.
• self는 호출한 객체 자신을 나타내며, 메소드를 정의할 때 사용된다.
• 생성자(Constructor)는 인스턴스가 생성될 때 자동으로 실행되는 함수로, __init__이라는 이름을 가진다.
• 생성자는 인스턴스의 생성과 동시에 필요한 정보를 입력받도록 구현된다.

# 2. 메소드와 생성자
class TeddyBearJelly:
    def __init__(self, color, taste):
        self.color = color
        self.taste = taste

    def describe(self):
        return f"This jelly is {self.color} and tastes {self.taste}."

# 인스턴스 생성 및 메소드 호출
blue_jelly = TeddyBearJelly("blue", "berry-flavored")
print(blue_jelly.describe())
# 실행 결과
# This jelly is blue and tastes berry-flavored.

상속의 개념과 활용

• 상속(Inheritance)은 새로운 클래스를 만들 때 기존 클래스의 기능을 물려받는 것을 의미한다.
• 부모 클래스(Parent Class)와 자식 클래스(Child Class) 개념:
• 부모 클래스는 상위 클래스, 자식 클래스는 하위 클래스를 의미한다.
• 상속의 장점:
  • 기존 클래스를 변경하지 않고 기능을 추가하거나 기존 기능을 변경할 수 있다.
• 메소드 오버라이딩(Method Overriding):
  • 자식 클래스에서 부모 클래스의 메소드를 재정의하는 것을 의미한다.
  • super() 키워드를 사용하여 부모 클래스의 메소드를 호출할 수 있다.

# 3. 상속의 개념과 활용
class Animal:  # 부모 클래스
    def speak(self):
        return "I make a sound."

class Dog(Animal):  # 자식 클래스
    def speak(self):  # 메소드 오버라이딩
        return "Woof!"
        
# 인스턴스 생성 및 메소드 호출
generic_animal = Animal()
dog = Dog()
print("Animal:", generic_animal.speak())
print("Dog:", dog.speak())
# 실행 결과
# Animal: I make a sound.
# Dog: Woof!

모듈의 이해와 사용법

• 모듈은 여러 변수와 함수를 포함하는 집합으로, 파이썬에 기본적으로 내장된 내부 모듈과 외부에서 제공되는 외부 모듈이 있다.
• 내부 모듈 예시:
  • math, random, datetime 등 다양한 기능을 제공하는 모듈이 있다.
• import 구문:
  • import는 모듈 전체를 가져올 때 사용하며, from은 필요한 것만 선택하여 가져올 때 사용한다.

# 4. 모듈의 이해와 사용법
import math
from random import randint

# math 모듈 활용
radius = 5
area = math.pi * (radius ** 2)
print(f"원의 넓이 (반지름 {radius}): {area:.2f}")

# random 모듈 활용
random_number = randint(1, 10)
print("랜덤 숫자:", random_number)
# 실행 결과
# 원의 넓이 (반지름 5): 78.54
# 랜덤 숫자: (1부터 10 사이의 임의의 숫자)

예외 처리 기법

• 오류는 프로그램 실행 전에 발생하는 구문 오류와 실행 중에 발생하는 예외로 나뉜다.
• 예외 처리는 try와 except 구문을 사용하여 이루어진다.
• try 문 안에는 예외가 발생할 가능성이 있는 코드를 삽입하고, except 문 안에는 예외 발생 시 실행할 코드를 삽입한다.
• 예외 처리 기법:
  • try - except 구문
  • try - except - else 구문
  • try - except - finally 구문

# 5. 예외 처리 기법
try:
    num = int(input("숫자를 입력하세요: "))  # 숫자로 변환 시도
    print("입력된 숫자:", num)
except ValueError:  # 예외 발생 시 처리
    print("유효하지 않은 입력입니다. 숫자를 입력해야 합니다.")
finally:
    print("프로그램 종료.")
# 실행 결과 (예: 사용자가 "abc"를 입력한 경우)
# 숫자를 입력하세요: abc
# 유효하지 않은 입력입니다. 숫자를 입력해야 합니다.
# 프로그램 종료.