DATA MSE week 02

Week 2 (자료구조, 제어, 반복)

  • 목표
    • List, Tuple, Dictionary, set
    • 조건문과 (conditions), 반복문 (loop) 이해

      수업 02-1

  • list, tuple, dictionary 생성/수정/조회
    • List
    • 특징:
      • 수정 가능(mutable): 추가, 삭제, 변경 가능
      • 중복 허용
      • 순서 있음 (ordered)
      • 여러 자료형 혼합해서 저장 가능
    • 리스트 생성 - 대괄호 사용 [] 
      elements = ["H", "He", "Li", "Be"]
    • 요소 접근 (인덱싱; indexing); 0에서 부터 시작 
      print(elements[0])   # H
    • 요소 변경 
      elements[1] = "Helium"
print(elements)     #elements = ["H", "Helium", "Li", "Be"]
    • 요소 추가 / 삭제 
      elements.append("B")   #elements = ["H", "Helium", "Li", "Be", "B"]
elements.remove("Li")  #elements = ["H", "Helium", "Be", "B"]
    • 중복 허용 
      elements = ['H','He','H']
print(elements)
    • 여러 자료형 혼합 
      myList=['H',203,2.3,['H','He']]
myMatrix=[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] ##중첩된 리스트
    • 언패킹 (unpacking) 
      a,b,c,d=[1,3,4,5]
    • tuple
      • 특징
        • 수정 불가능 (immutable); 한번 만들어지면 이후 변경 불가능
        • 중복 허용
        • 순서 있음
        • 여러 자료형 혼합해서 저장 가능
      • 튜플 생성 - 소괄호 () 사용 
         colors = ("red", "green", "blue")
 # 요소 접근
 print(colors[1])   # green

 # 변경 불가 → 아래 코드는 오류 발생
 # colors[1] = "yellow"

 # 튜플 언패킹
 r, g, b = colors
 print(r, g, b)     # red green blue
    • set
      • 특징
        • 중복제거: 같은 값이 입력되어도 하나만 남게 됨
        • 순서없음
        • 인덱싱 불가: list나 tuple과 다름
        • 수정 가능 (mutable)
        • 원소의 타입에 제한 있음:
      • 실습
        • 실습1: 생성 
          # 중괄호 {} 사용
s1 = {1, 2, 3}
print(s1)  # {1, 2, 3}

# set() 함수 사용
s2 = set([1, 2, 2, 3])
print(s2)  # {1, 2, 3} (중복 제거)

# 빈 set 생성 시는 set()만 가능
empty_set = set()
print(empty_set)  # set()
        • 실습2: 변경 
          s = {1, 2, 3}

# 추가
s.add(4)           # {1, 2, 3, 4}
s.update([5, 6])   # {1, 2, 3, 4, 5, 6} (여러 개 추가)

# 삭제
s.remove(3)        # {1, 2, 4, 5, 6} (없는 값 제거 시 오류 발생)
s.discard(10)      # 없는 값 제거해도 오류 없음
s.pop()            # 임의의 값 제거 후 반환 (순서 없으니 랜덤)
    • Misc.
    • len built-in function중 하나 
      a=[3,4,5,'a','b']
len(a) # 정수 5
    • List slicing 
      a=[0,1,2,3,4,5]
# format
# a[begin:end:step]; end-begin = len(a)
a[::] # == a[0:6:1] ## default
a[1::2] # == a[1:6:2]
    • 실습
      • 1족 원소 기호를 순서대로 포함한 리스트 만들기 (수소, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘)
      • Calister 예제 2.1) 
        #세륨의 동위원소는 4가지 존재한다:
# 각 동위원소의 분율은 아래와 같다.
Ce_f= [0.185, 0.251, 88.450, 11.114]  #[%]
# 각 동위원소의 원자량은 아래와 같다.
Ce_w = [135.907, 137.906, 139.905, 141.909]
# 세륨의 평균 원자량은 얼마인가?
avg=(Ce_f[0]*Ce_w[0]+ Ce_f[1]*Ce_w+[1]+ Ce_f[2]*Ce_w+[2]+ Ce_f[3]*Ce_w+[3])/(Ce_f[0]+Ce_f[1]+Ce_f[2]+Ce_f[3])
## average
print(avg)

수업 02-2

  • if, elif, else 조건문 이해
    • 기본 구조 
       if 조건식:
  실행할 명령문1
  실행할 명령문2
  ...
 elif 다른조건식:
  실행할 명령문1
  실행할 명령문2
  ...
 else:
  실행할 명령문1
  실행할 명령문2
  ...
    • 주의
      • indent, dedent 에 주의!!
      • 콜론 기호 ‘:’ 빼먹지 말 것!
    • 예시
      • 예1 
        # 예: 순수 알루미늄의 녹는점
melting_point = 660  #Celcius degree
temperature = 700    #Celcius degree

if temperature < melting_point:
    print("Solid state")
elif temperature == melting_point:
    print("Solid and liquid co-exist")
else:
    print("Liquid state")
  • for 반복문
    • 기초 설명 파이썬의 for 반복문은 순서가 있는 데이터(시퀀스)나 반복 가능한 객체(iterable)를 순차적으로 꺼내면서 코드를 실행하는 구문.
    • 기본 구조 
       for 변수 in 반복가능객체:
      실행할 명령문1
      실행할 명령문2
      ...
    • 대표적으로 순서가 있는 데이터 시쿼스로는 List, Tuple, Dictionary 타입의 변수가 있다.
      • 예1 
         a=[3,4,5] #list type
 for e in a:
   print(e)
      • 예2 
         a=('3',[34343],5) # tuple type
 for e in a:
   print(e)
      • 예3 
         a=dict(a='b',b='1',d=3,z=[]) # dictionary (Python 3.7>)
 for e in a:
   print(e)
    • 주의
      • indent, dedent 에 주의!!
      • 콜론 기호 ‘:’ 빼먹지 말 것!
  • Built-in function인 range, len를 for와 함께 조합!
    • 개념
      • len() -> 시퀀스 (List, 문자열, 튜플 등)의 길이(요소 개수)를 반환
      • range() → 지정한 범위의 숫자 시퀀스를 생성 (반복문에서 자주 사용)
      • 둘을 함께 쓰면 인덱스 기반 반복이 가능
      • 예시
        • 예시1 
           fruits = ["apple", "banana", "cherry"]

 for i in range(len(fruits)):  # 0 ~ len(fruits)-1
     print(f"Index {i}: {fruits[i]}")
        • 예시 2 
           specimen_lengths = [10.0, 12.3, 9.8, 11.5]  # cm

 for i in range(len(specimen_lengths)):
     length = specimen_lengths[i]
     print(f"Specimen {i+1}: {length} cm")
        • 예시 3 
           word = "steel"

 for i in range(len(word)):
     print(f"Index {i} → {word[i]}")
  • 실습 예시
    • 구구단 출력하기 (x단 입력하면 … )
    • 학생 점수 데이터에서, 산술 평균, 최고점과 최저점 학생 이름 찾기 (조건문과 loop 활용)
    • 1부터 100사이의 정수합 구하기 (loop)
    • 주어진 List에서 최대값과 최소값 찾기 (조건문과 loop 활용)
    • 주양자수 $n$에 의해 결정되는 부 양자수 $l,m_l$ 출력하기. 
      # Calister 책의 표 2.1
n=3 ## 주양자수,
print('n:',n)
no_electrons=0
for l_value in range(0, n): # 0, 1, .., (n-1) 까지
    print('\tl:',l_value) #주의 '\t' string은 키보드의 탭기호를 뜻한다.
    low=-l_value
    up=+l_value
    print('\t\tml:',)
    for i in range(low,up+1): # -l, -l+1, ... 1, 0, 1, ... l-1, l
        print('\t\t\t',i)
        no_electrons=no_electrons+2 # 각 state마다 up/down spin 전자, 따라서 2개씩.
print('total number of electrons:',no_electrons)