[Python] 21. 표준 라이브러리(Standard Library)(1)

표준 라이브러리(Standard Library) (1)

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• 프로그래밍 언어의 기본 기능과 기능을 확장하는 데 사용할 수 있는 기본적인 모듈과 함수의 집합

• Library : 원하는 정보(프로그램)를 찾아 사용하자

• 프로그래머가 기본적인 작업을 수행하기 위해 처음부터 모든 것을 작성하지 않고, 이미 구현된 함수와 모듈을 사용하여 빠르고 효율적으로 프로그램을 작성할 수 있도록 도와준다.

sys 모듈

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• 파이썬 인터프리터가 제공하는 변수와 함수를 직접 제어할 수 있게 해주는 모듈

• sys.argv

  • 명령행에서 인수 전달하기

  # Terminal, cmd, prompt에서
  python test.py abc pey guido
  --> 파일이름 뒤에 있는 값들이 sys.argv 리스트에 추가됨

• sys.exit()

  • 강제로 스크립트 종료하기

  • ctrl z 나 ctrl d 와 같은 기능

• sys.path

  • 자신이 만든 모듈 불러와 사용하기

  • sys.path는 파이썬 모듈들이 저장되어 있는 위치를 나타냄

  • 이 위치에 있는 모듈은 경로에 상관없이 어디에서나 불러올 수 있음.

  # path_append.py
  import sys
  sys.path.append("C:/doit/Mymod")
  --> 경로 이름을 추가해 해당 경로에 있는 모듈을 불러올 수 있음

pickle

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• 객체의 형태를 그대로 유지하면서 파일에 저장하고 불러올 수 있게 하는 모듈

• 객체를 바이너리 형태로 표현하고 저장하거나, 데이터를 파이썬 객체로 복원하는 protocols을 제공

• pickle 모듈의 dump 함수를 사용하여 객체 data를 그대로 저장(serializing)

  dump(obj, file_obj, ...) # Write the given Python object obj into file_obj

  import pickle
  f = open("test.txt", 'wb')
  data = {1: 'python', 2: 'You need'}
  pickle.dump(data, f)
  f.close()

• pickle.dump로 저장한 파일을 load함수를 사용해 객체 data로 복원(de-serializing)

  load(file_obj, ...) # Read file_obj and return its Python object

  import pickle
  f = open("test.txt", 'rb')
  data = picle.load(f)
  print(data)
  res : {1: 'python', 2: 'You need'}

  import pickle
  with open('text.txt'. 'rb') as f:
      _, data = pickle.load(f)
      print(data)

OS

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• 환경 변수나 디렉토리, 파일 등의 OS 자원을 제어할 수 있게 해주는 모듈

• os.environ

  • 내 시스템의 환경변수 값을 알고 싶을 때 사용

  >>> import os
  >>> os.environ
  environ({딕셔너리 객체}) # ('PROGRAMFILES': 'C:\\Program Files', ....) 이런식으로 나옴

  • 돌려받은 객체가 딕셔너리 객체이기 때문에, 호출해서 원하는 값을 얻을 수도 있음

  os.environ['PATH'] # res : 'C:\\ProgramData\\Oracle\\Java\\javapath; ... 생략 ...'

• os.getcwd

  • 디렉토리 위치 돌려받기

  os.getcwd() # res : 'C:\WINDOWS'

• os.system

  • 시스템 명령어 호출하기

  • 시스텀 자체의 프로그램이나 기타 명령어를 파이썬에서 호출할 수 있음

  # 현재 디렉토리에서 시스템 명령어 ls을 실행하는 예
  >>> os.system("ls")

• os.popen

  • 실행한 시스템 명령어의 결괏값을 읽기 모드 형태의 파일 객체로 돌려줌

  f = os.popen("ls")
  print(f.read())

• 기타 유용한 os 관련 함수

  • os.mkdir(디렉토리) : 디렉토리 생성

  • os.rmdir(디렉토리) : 디렉토리 삭제(비어있어야 가능)

  • os.unlink(파일 이름) : 파일을 지운다

  • os.rename(src, dst) : src라는 이름의 파일을 dst라는 이름으로 바꾼다.

shutil

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• shutil.copy : 파일을 복사해주는 파이썬 모듈

# src.txt 파일을 dst.txt로 복사
import shutil
shutil.copy("src.txt", "dst.txt")

• dst가 디렉토리 이름이면 src.txt 그대로 dst 디렉토리에 복사됨

• 동일한 이름이 있다면 덮어쓴다.

glob

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• Unix-style Pathname Pattern Expansion

• 특정 디렉토리에 있는 파일 이름을 모두 알아야 할 때 주로 사용하는 모듈

• glob는 Unix shell 에서 사용되는 특정 패턴과 일치하는 파일과 디렉토리를 찾아줌

  • glob(pathname)

    • 디렉토리에 있는 파일들을 리스트로 만들기

    • 디렉토리 지정하지 않으면 working directory에서 실행

      # C:/doit 디렉토리에 있는 파일 중 이름이 mark로 시작하는 파일들을 모두 찾아서 읽어들이는 예
      import glob
      glob.glob("C:/doit/mark*")
      glob.glob('*.py')

tempfile

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• 파일을 임시로 만들어서 사용할 때 유용한 모듈

• tempfile.mkstemp()

  • 중복되지 않는 임시 파일의 이름을 무작위로 만들어서 돌려줌

  import tempfile
  filename = tempfile.mkstemp()
  filename # res : 'C:\WINDOWS\TEMP\~-275151-0'

• tempfile.TemporaryFile()

  • 임시 저장 공간으로 사용할 파일 객체를 돌려줌

  • 기본적으로 wb모드를 가짐

  • f.close()가 호출되면 자동으로 사라짐

  import tempfile
  f = tempfile.TemporaryFile()
  f.close() # 생성한 임시파일 자동으로 삭제

time

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• 시간과 관련된 모듈

• time.time()

  • UTC를 사용하여 현재 시간을 실수 형태로 돌려주는 함수
  • 1970/1/1 0시 00분 00초 epoch 시각부터 현재까지 흐른 시간을 second 로 리턴

  import time
  time.time() # res : 1692774508.134141

• time.localtime / time.gmtime

  • time.time()이 돌려준 실수 값을 사용해서 연도, 월, 일, 시, 분, 초... 의 형태로 바꿔주는 함수
  • time.gmtime은 UTC 시간 기준으로 return

  time.localtime(time.time())
  # time.struct_time(tm_year=2023, tm_mon=11, ...)
  time.gmtime(time.time())
  # time.struct_time(tm_year=2023, tm_mon=11, ...)

• time.asctime

  • time.localtime에 의해서 반환된 튜플 형태의 값을 인수로 받아 날짜와 시간을 알아보기 쉬운 형태로 돌려주는 함수

  time.asctime(time.localtime(time.time()))
  # res: 'Wed Aug 23 16:10:47 2023'

• time.ctime

  • time.asctime(time.localtime(time.time()))를 time.ctime을 이용해서 간편하게 표시.

  • asctime과 다른점은 ctime은 항상 현재 시간만 돌려줌

  time.ctime() # res : 'Wed Aug 23 16:10:47 2023'

• time.process_time / time.thread_time

  • 현재 프로세스 / 쓰레드 의 CPU 시간의 합을 return (sleep 시간 제외)

  time.process_time() # 4.59375
  time.thread_time() # 3.844024

• time.strftime

  • 시간에 관계된 것을 세밀하게 표현하는 여러가지 포맷 코드 제공

  • time.strftime('출력할 형식 포맷코드', time.localtime(time.time()))

  import time
  time.strftime('%x', time.localtime(time.time()))
  # res : '08/23/23'

• time.sleep

  • 루프 안에서 주로 사용

  • 일정한 시간 간격을 두고 루프를 실행할 수 있다.

  • 주어진 시간동안 current thread의 실행을 중단시킬 수 있다.

    # sleep1.py
    import time
    for i in range(10):
        print(i)
        time.sleep(1)

  start = time.time()
  time.sleep(2)
  elapse = time.time() - start # 2.001231235...

calendar

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• 파이썬에서 달력을 볼 수 있게 해주는 모듈

• calendar.calendar(연도)

  • 그해의 전체 달력을 볼 수 있음

• calendar.prcal(연도)

  • calendar.calendar(연도)와 같은 결괏값

• calendar.prmonth(연도, 월)

  • 해당 연도의 해당 월에 해당하는 달력을 보여줌

• calendar.weekday(연도, 월, 일)

  • 그 날짜에 해당하는 요일 정보를 돌려줌

  • 월요일은 0, 화요일은 1, .......

• calendar.monthrange(연도, 월)

  • 입력받은 달의 1일이 무슨 요일인지, 그 달이 며칠까지 있는 지를 튜플 형태로 돌려줌

  import calendar
  calendar.monthrange(2023, 8) # (calendar.TUESDAY, 31)

random

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• 난수를 발생시키는 모듈

• 다양한 확률분포에 따른 pseudo-random generators 제공

• random.random()

  • 0.0에서 1.0 사이의 실수 중에서 난수 값을 돌려줌

• random.randint(a, b)

  • a에서 b 사이의 정수 중에서 난수 값을 돌려줌(a, b 포함)

• random.uniform(a, b)

  • a에서 b 사이의 실수 중에서 난수 값을 돌려줌(a, b 포함)

• random.gauss(mu, sigma), random.normalvariate(mu, sigma)

  • 평균이 mu, 표준편차가 sigma인 Gaussian distribution을 따르는 분포 하에 난수(실수) 돌려줌

• random.seed(a=None, version=2)

  • random number genarator을 초기화

  • a=None # current system time이 사용되고 있음

• random.choice(iterable)

  • 입력받은 변수에서 무작위로 하나를 선택하여 돌려줌

• random.shuffle(list)

  • 입력받은 리스트의 항목을 무작위로 섞어줌.

• example

  # random_pop.py
  import random
  def random_pop(data):
      number = random.randint(0, len(data)- 1)
      return data.pop(number)

  import random
  round2 = lambda x : int(x + 0.5)
  print([round2(random.uniform(0, 10)) for  i in range(10)])
  print([round2(random.gauss(5, 1)) for i in range(10)])

webbrowser

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• 자신의 시스템에서 사용하는 기본 웹 브라우저를 자동으로 실행하는 모듈

• webbrowser.open(url)

  • 기본 웹브라우저를 자동으로 실행하고 해당 url로 가게 해줌

  • 이미 웹브라우저가 실행된 상태라면 해당 url로 이동

  • 실행되지 않은 상태라면 브라우저 실행 후 해당 url로 이동

• webbrowser.open_new(url)

  • 이미 웹 브라우저가 실행된 상태이더라도 새로운 창으로 해당 주소가 열림

threading

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• 컴퓨터에서 동작하고 있는 프로그램을 Process라고 함

• 보통은 1개 프로세스는 한가지 일만 하지만, 스레드를 사용하여 하나의 프로세스 안에서 2가지 이상의 일을 동시에 수행할 수 있음

# origin.py
import time

def long_task():
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print(f'working: {i}\n')

print("Start")

for i in range(5):
    long_task()

print("End")

• 위 코드는 5초씩 5번 반복해 25초가 소요된다

• 스레드를 사용하여 5초에 다 끝내보자

 # thread_test.py
import time
import threading

def long_task():
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print(f'working: {i}\n')

print("Start")
threads = []
for i in range(5):
    t = threading.Thread(target = long_task) # Thread 생성
    threads.append(t)

for t in threads:
    t.start()

print("End")

math

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• C의 math.h나 cmath 와 유사하게 유용한 수학 함수, 상수들을 제공

• Constant

  • pi : 원주율 3.1415....

  • e : 자연상수 2.718....

  • nan

• sqrt(x)

  • x의 square root 값 return

• log(x[, base]), log2(x), log10(x)

  • x의 natural 로그, base-2 로그, base-10 로그 값을 리턴

• ceil(x)

  • x와 같거나 그 이상인 가장 작은 수를 return

• prod(iterable, *, start = 1)

  • input iterable의 모든 요소들의 곱을 계산

• sin(x), cos(x), tan(x).... atan(x), atan2(x,y)

  • 삼각함수

• degrees(x), radians(x)

  • x 각도를 라디안으로 변환하거나, 그 반대

• isinf(x), isnan(x), isfinite(x)

  • x가 infinity인지, NaN인지, finite 인지 혹은 아닌지 확인

import math
factorial_prod = lambda n : math.prod(range(1, n + 1))
print(factorial_prod(10)) # 3628800

decimal

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• 빠르고 정확하게 rounded 소수점 산술을 제공

• Decimal : floating point value를 담고 있는 클래스

• Decimal.quantize(exp, rounding=None, context=None)

  • exp 정확도를 가진 rounded value를 리턴

• example

  # without decimal library
  print(round(3.5)) # 4
  print(round(4.5)) # 4 (not 5)

  • why? : systemic bias를 피하기 위해

  import decimal
  print(decimal.getcontext()) # rounding=decimal.ROUND_HALF_EVEN
  print(decimal.Decimal(3.5).quantize(1, deciaml.ROUND_HALF_UP)) # 4
  print(decimal.Decimal(4.5).quantize(1, deciaml.ROUND_HALF_UP)) # 5

  # handmade function
  round2 = lambda x : int (x + 0.5)
  print(round2(3.5)) # 4
  print(round2(4.5)) # 5

참조) Do it! 점프 투 파이썬 (박응용 지음)