[CS] 1.2 프로그래밍 패러다임

angie·2022년 7월 31일

CS 면접을 위한 CS 전공지식 노트 프로그래밍 패러다임

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** 본 포스팅은 '면접을 위한 CS 전공지식 노트'를 바탕으로 공부한 내용을 정리한 것입니다.

프로그래밍 패러다임

프로그래밍 패러다임이란?

: 프로그래밍의 관점을 갖게 해주는 역할을 하는 개발 방법론

프로그래밍 패러다임의 분류

선언형
- 함수형
명령형
- 객체지향형
- 절차지향형

선언형과 함수형 프로그래밍

함수형 프로그래밍은 '순수 함수'들을 블록처럼 쌓아 로직을 구현하고 '고차 함수'를 통해 재사용성을 높인 프로그래밍 패러다임
자바스크립트 : 함수가 일급 객체 -> 함수형 프로그래밍 방식이 선호됨

순수 함수

출력이 입력에만 의존하는 것

고차 함수

함수가 함수를 값처럼 매개변수로 받아 로직을 생성할 수 있는 것

일급 객체

: 고차 함수를 쓰기 위해 해당 언어가 일급 객체라는 특징(아래)을 가져야한다.

변수나 메서드를 함수에 할당할 수 있다.
함수 안에 함수를 매개변수로 담을 수 있다.
함수가 함수를 반환할 수 있다.

객체지향 프로그래밍

객체들의 집합으로 프로그램의 상호 작용을 표현
데이터를 '객체'로 취급
객체 내부에 선언된 메서드를 활용

특징

추상화 : 복잡한 시스템으로부터 핵심적인 개념 또는 기능을 간추려내는 것
캡슐화 : 객체의 속성과 메서드를 하나로 묶고 일부를 외부에 감추어 은닉하는 것
상속성 : 상위 클래스의 특성을 하위 클래스가 이어 받아서 재사용하거나 추가, 확장하는 것
- 코드의 재사용, 계층적인 관계 생성, 유지보수성 측면에서 중요!
다형성 : 하나의 메서드나 클래스가 다양한 방법으로 동작하는 것 (ex. 오버로딩, 오버라이딩 )

오버로딩

: 같은 이름을 가진 메서드를 여러 개 두는 것 -> '정적 다형성'

파이썬에서는 공식적으로 지원하지 않는다.
프로그래밍에서의 오버로딩은, 동일한 이름의 함수를 매개변수에 따라 함수가 다르게 동작할 수 있게 하는 것

오버라이딩

: 주로 메서드 오버라이딩, 상위 클래스로부터 상속받은 메서드를 하위 클래스가 재정의하는 것 -> '동적 다형성'

파이썬에서 오버라이딩은, 상위 클래스의 메서드를 하위 클래스에서 재정의하는 것 (덮어쓴다)

객체재향 설계 원칙

: SOLID 원칙

S : 단일책임원칙
O : 개방-폐쇄 원칙
L : 리스코프 치환 원칙
I : 인터페이스 분리 원칙
D : 의존역전 원칙

SRP : 단일 책임 원칙

(Single Responsibility Principle)

모든 클래스는 각각 하나의 책임만 가져야한다.

하나의 클래스로 너무 많은 일을 하지 말라는 뜻!
코드를 작성할 때, 단일 원칙 책임을 지키고 있는지 신경쓸 것
너무 많은 기능을 수행하는 클래스는 GOD Object 라고 하기도 한다.

예시 (python)

아래와 같이 한 메소드가 두가지 기능을 동시에 한다면 작업을 분리해야한다.

class BookService:
  def findBookById(query):
    # DB에서 찾아오기
    # Log 파일에서 찾은 정보 쓰기

단일 책임 원칙에 맞게 아래와 같이 수정할 수 있다.

class BookService:
  def findBookById(query):
    # DB에서 찾아오기
    
  def wirteLog(log):
    # Log 파일에서 찾은 정보 쓰기

OCP : 개방-폐쇄 원칙

(Open Closed Principle)

유지 보수 사항이 생기다면 코드를 쉽게 확장할 수 있도록 하고, 수정할 때는 닫혀 있어야 한다.

= 기능 확장에는 열려있지만, 기능 수정에는 닫혀있어야 한다.

= 기존의 코드는 잘 변경하지 않으면서도, 확장은 쉽게 할 수 있어야 한다.

LSP : 리스코프 치환 원칙

(Liskov Substitution Principle)

프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 하는 것

부모 객체에 자식 객체를 넣어도 시스템이 문제없이 돌아가게 만드는 것
= 부모 클래스의 인스턴스를 사용하는 위치에 자식 클래스의 인스턴스를 대신 사용했을 때 코드가 원래 의도대로 작동해야한다.
자식 클래스가 부모 클래스의 행동 규약을 어기면 안된다는 것
= 자식 클래스가 부모 클래스의 변수와 메소드를 잘못 오버라이딩 하면 이런 문제가 발생한다.

예시 (python)

자식 클래스가 부모 클래스의 변수타입을 바꾸거나, 메소드의 파라미터 또는 리턴값이 타입 혹은 개수를 바꾸는 경우

부모 클래스와 자식 클래스의 raise_pay 메서드는 파라미터 수가 다르다.
부모 클래스와 자식 클래스의 wage 메서드는 리턴값이 다르다.

class Employee:
  raise_percentage = 1.03
  
  def __init__(self, name, wage):
    self.name = name
    self.wage = wage
    
  def raise_pay(self):
    self._wage *= self.raise_percentage
    
  @property
  def wage(self):
    return self._wage
  
class Cashier(Employee):
  
  def __init__(self, name, wage, number_sold=0):
    super().__init__(name, wage)
    self.number_sold = number_sold
    
  def raise_pay(self, raise_amount): # 파라미터 한개 더
    self.wate += self.raise_amount
    
  @property
  def wage(self):
    return "시급 정보를 알려줄 수 없습니다" # 리턴 값이 부모 클래스와 다르다.

자식 클래스가 부모 클래스의 의도와 다르게 메소드를 오버라이딩 하는 경우

sqaure 클래스의 width, height메서드는 부모 클래스와 다르게 작동한다.
사실 정사각형은 직사각형의 행동 규약을 따르기 어렵기 때문에 애초에 상속을 안하는게 맞다.

class Rectangle:
    """직사각형 클래스"""

    def __init__(self, width, height):
        """세로와 가로"""
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        """넓이 계산 메소드"""
        return self.width * self.height

    @property
    def width(self):
        """가로 변수 getter 메소드"""
        return self._width

    @width.setter
    def width(self, value):
        """가로 변수 setter 메소드"""
        self._width = value if value > 0 else 1

    @property
    def height(self):
        """세로 변수 getter 메소드"""
        return self._height

    @height.setter
    def height(self, value):
        """세로 변수 setter 메소드"""
        self._height = value if value > 0 else 1


class Square(Rectangle):
    def __init__(self, side):
        super().__init__(side, side)

    @property
    def width(self):
        """가로 변수 getter 메소드"""
        return self._width

    @width.setter
    def width(self, value):
        """가로 변수 setter 메소드"""
        self._width = value if value > 0 else 1
        self._height = value if value > 0 else 1

    @property
    def height(self):
        """세로 변수 getter 메소드"""
        return self._height

    @height.setter
    def height(self, value):
        """세로 변수 setter 메소드"""
        self._width = value if value > 0 else 1
        self._height = value if value > 0 else 1

ISP : 인터페이스 분리 원칙

(Interface Segregation Principle)

하나의 일반적인 인터페이스보다 구체적인 여러 개의 인터페이스를 만들어야 한다.

인터페이스란?

** 파이썬엔 없는 개념!

: 추상 클래스 중에서 추상 메소드만 있고 일반 메소드는 없는 것

클래스가 사용하지 않은 메소드인데, 상속을 통해 메소드를 물려받도록 하지말 것
어떤 인터페이스(추상 클래스)를 상속받았을 때, 사용하지 않을 메서드가 있다면 인터페이스 분리 원칙 위반이다!!
이를 방지하기 위해 인터페이스를 작게 분리해야한다. -> 더 작게 조갤 수 있을지 고민해야한다.

DIP : 의존 역전 원칙

(Dependency Inversion Principle)

추상화된 인터페이스나 상위 클래스를 두어 변하기 쉬운 것의 변화에 영향받지 않게 하는 원칙

= 상위 계층은 하위 계층의 변화에 대한 구현으로부터 독립해야한다.

상위 모듈에서 하위 모듈의 메소드를 사용하는데, 해당 메소드의 이름이 바뀌거나 하면 상위 모듈의 내용도 똑같이 바꿔야한다.
상위 모듈과 하위 모듈 사이에 추상화 레이어를 만들어서 해결할 수 있다.

절차형 프로그래밍

로직이 수행되어야 할 연속적인 계산 과정으로 이루어져 있다.
계산이 많은 작업 등에 쓰임 ex) 대기 과학 관련 연산 작업, 머신 러닝의 배치 작업 등

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프로그래밍 패러다임

프로그래밍 패러다임의 분류

선언형과 함수형 프로그래밍

순수 함수

고차 함수

일급 객체

객체지향 프로그래밍

특징

오버로딩

오버라이딩

객체재향 설계 원칙

SRP : 단일 책임 원칙

예시 (python)

OCP : 개방-폐쇄 원칙

LSP : 리스코프 치환 원칙

예시 (python)

ISP : 인터페이스 분리 원칙

인터페이스란?

DIP : 의존 역전 원칙

절차형 프로그래밍

[CS] 3.1 운영체제와 컴퓨터

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