문제해결과프로그래밍

1. 문제의 이해와 분석

문제의 이해
(1) 문제: 생활 속에서 발생하는 해결해야 할 과제 또는 상황
(2) 문제 이해: 문제를 해결하기 위해 문제가 발생한 상황이나 해결하려는 것이 무엇인지 분석하는 과정
문제의 분석
(1) 문제 분석: 문제를 해결하기 위해 문제에서 요구하는 것이 무엇인지 분석하는 과정
(2) 문제 분석 요소
① 현재 상태: 문제가 발생한 최초의 상태, 주어진 자료와 조건, 준비 등을 이해
② 목표 상태: 문제가 바람직하게 해결되어야 할 상태로 해결하거나 구하고자 하는 것이 무엇인지를 이해하고, 해결 방법을 선택한 후 실행할 수 있는 상태
문제의 표현
(1) 문제를 이해하고 분석한 뒤 다양한 방법으로 표현해 보는 것도 문제 해결에 도움이 됨.
(2) 문제를 표현하는 다양한 방법
① 말과 글로 표현
② 표로 나타내기
③ 그림이나 그래프로 나타내기

알고리즘
(1) 알고리즘: 문제 해결을 위해 일련의 규칙에 따라 논리적인 순서로 설명하고 표현하는 방법 또는 절차
알고리즘 성립 조건
(1) 알고리즘은 입력과 출력, 명확성과 수행 가능성, 유한성의 조건이 필요
(2) 성립 조건
① 입력: 알고리즘은 문제 해결에 필요한 자료를 외부로부터 받아들일 수 있어야 함.
② 출력: 알고리즘은 문제 해결 절차에 따른 하나 이상의 결과를 출력해야 함.
③ 명확성: 알고리즘에서 각 단계의 명령은 모호하지 않고 명확해야 한다.
④ 유한성: 해당 알고리즘을 명령대로 수행하면 정해진 단계를 거쳐서 반드시 종료되어야 한다.
⑤ 수행 가능성: 알고리즘은 각 단계가 반드시 실행 가능한 것이어야 한다.
알고리즘의 중요성
(1) 알고리즘은 문제 해결 방법에 따라 비용, 시간, 결과 등이 다르므로 문제에 대해 논리적이고 정확한 알고리즘을 찾는 것이 중요함.

문제 해결 방법의 탐색
(1) 문제를 해결하는 방법은 상황과 조건에 따라 다양할 수 있다.
(2) 다양한 문제 해결 방법
① 시행착오법: 한 가지 해결책을 시도해 보고 해결되지 않으면 차례로 다른 방법을 시도하는 방법
② 규칙 찾아내기: 문제의 조건을 충분히 분석하고 재조직하여 문제의 규칙이나 원리 관계성 등을 발견하여 문제를 해결하는 방법
③ 나누어 풀기: 작은 문제로 나눈 후 각각의 문제를 해결해 가면서 큰 문제를 해결하는 방법
④ 되추적 방법: 문제 해결의 진행이 불가능할 경우 이전에 수행했던 해결 방법으로 돌아가 다른 해결 방법을 찾는 방법
알고리즘의 표현
(1) 알고리즘은 글, 그림 등 다양한 방법으로 표현할 수 있음.
(2) 순서도: 미리 약속된 기호를 사용하여 순서대로 알고리즘을 표현한 것

프로그래밍
(1) 프로그램: 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 만들어진 명령어들의 집합
(2) 프로그래밍: 문제 해결을 위해 명령어를 작성하는 과정
(3) 컴퓨팅 기기를 이용한 문제 해결 과정
① 문제 발견(사람): 일상생활 등에서 문제를 발견하는 과정
② 문제 분석(사람): 발견한 문제를 분석하여 해결 가능한 작은 단위로 나누고 추상화하는 과정
③ 알고리즘 설계(사람): 분석한 문제 중 기능을 추상화한 결과는 알고리즘이 되며, 자료를 추상화한 결과는 프로그램에 사용되는 변수 등이 됨. 프로그램의 전반적인 작동 과정을 설계하는 과정
④ 실행(사람 → 컴퓨터 → 컴퓨터): 설계된 알고리즘을 토대로 컴퓨팅 기기가 이해할 수 있는 명령어로 프로그램을 작성하고 컴퓨팅 기기가 이를 처리하고 실행하여 프로그램을 통해 문제를 해결하는 과정
⑤ 결과 분석: 실행되는 결과를 분석하여 오류를 수정하거나 이를 통해 문제를 해결하는 과정
프로그래밍 언어
(1) 사람과 컴퓨팅 시스템이 모두 읽을 수 있는 형식으로 표현되어야 하며 언어의 모호함과 논리적 모호함이 없도록 구성되어야 함.
(2) 프로그래밍 언어의 예: 엔트리, 스크래치, C 언어, 자바, 파이선 등