파이썬 외장함수 1

이제 파이썬 프로그래밍 능력을 높여 줄 더 큰 날개를 달아 보자.

전 세계의 파이썬 사용자들이 만든 유용한 프로그램을 모아 놓은 것이 바로 파이썬 라이브러리이다.

 

'라이브러리'는 '도서관'이라는 뜻 그대로 원하는 정보를 찾아보는 곳이다.

모든 라이브러리를 다 알 필요는 없고 어떤 일을 할 때 어떤 라이브러리를 사용해야 한다는 정도만 알면 된다.

그러기 위해 어떤 라이브러리가 존재하고 어떻게 사용하는지 알아야 한다.

자주 사용되고 꼭 알아 두면 좋은 라이브러리 중심으로 하나씩 살펴보자.

 

★ 파이썬 라이브러리는 파이썬을 설치할 때 자동으로 컴퓨터에 설치한다.

 

 

 

1. sys

sys모듈은 파이썬 라이브러리가 제공하는 변수와 함수를 직접 제어할 수 있게 해주는 모듈이다.

 

 

1) 명령 행에서 인수 전달하기 - sys.argv

C:/User/home>python test.py abc pey guido

명령 프롬프트 창에서 위 예처럼 test.py 뒤에 또 다른값을 함께 넣어 주면 sys.argv 리스트에 그 값이 추가된다.

 

 

예제를 따라 하며 확인해 보자.

우선 다음과 같은 파이썬 프로그램을 작성하자.

argv_test.py 파일은 C:/doit/Mymod 디렉터리에 저장했다고 가정한다.

(만약 C:/doit/Mymod 디렉터리가 없다면 먼저 생성하고 진행하자)

 

# argv_text.py
import_sys
print(sys.argv)

 

 

명령 프롬프트 창에서 Mymod 디렉터리로 들어간 뒤 다음과 같이 실행해 보자.

C:/doit/Mumod>python argv_test.pv you need python
['argv_test.py', 'you', 'need', 'python']

python 명령어 뒤의 모든 것들이 공백을 기준으로 나뉘어서 sys.argv 리스트의 요소가 된다.

 

★ 명령 프롬프트 창에서는 '/', '\'든 상관없지만, 소스 코드 안에서는 반드시 '/' 또는 '\\' 기호를 사용해야 한다.

 

 

2) 강제로 스크립트 종료하기 - sys.exit

>>> sys.exit()

sys.exit는 'CTRL + Z' 나 'CTRL + D' 를 눌러서 대화형 인터프리터를 종료하는 것과 같은 기능을 한다.

프로그램 파일 안에서 사용하면 프로그램을 중단시킨다.

 

 

3) 자신이 만든 모듈 불러와 사용하기 - sys.path

sys.path는 파이썬 모듈들이 저장되어 있는 위치를 나타낸다.

즉 이 위치에 있는 파이썬 모듈은 경로에 상관없이 어디에서나 볼러 올 수 있다.

다음은 그 실행 결과이다.

>>> import sys
>>> sys.path
['', '/Users/sj/Documents', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python36.zip', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/lib-dynload', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/site-packages']

위 예에서 ""는 현재 디렉터리를 말한다.

# path_append.py
import sys
sys.path.append("C"/doit/Mymod")

위와 같이 파이썬 프로그램 파일에서 sys.path.append를 사용해 경로 이름을 추가할 수 있다.

이렇게 하고 난 후에는 C:/doit/Mymod 디렉터리에 있는 파이썬 모듈을 불러와서 사용할 수 있다.

 

 

 

2.pickle

pickle은 객체의 형태를 그대로 유지하면서 파일에 저장하고 불러올 수 있게 하는 모듈이다.

다음 예는 pickle 모듈의 dump 함수를 사용하여 딕셔너리 객체인 data를 그대로 파일에 저장하는 방법을 보여 준다.

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

 

다음은 pickle.dump로 저장한 파일을 pickle.load를 사용해서 원래 있던 딕셔너리 객체(data) 상태 그대로 불러오는 예이다.

>>> import pickle
>>> f = open("test.txt", 'rb')
>>> data = pickle.load(f)
>>> pickle(data)

{1:'python', 2:'you need'}

위 예에서는 딕셔너리 객체를 사용했지만 어떤 자료형이든지 저장하고 불러올 수 있다.

 

 

 

 

3. os

OS 모듈은 환경 변수나 디렉터리, 파일 등의 OS자원을 제어할 수 있게 해주는 모듈이다.

 

1) 내 시스템의 환경 변수 값을 알고 싶을 때 - os.environ

시스템은 제각기 다른 환경 변수 값을 가지고 있는데, os.environ은 현재 시스템의 환경 변수 값을 보여 준다.

다음을 따라 해 보자.

 

>>> import os
	     
>>> os.environ

그러면 결과값으로 시스템 정보가 추출된다. on.environ은 환경 변수에 대한 정보를 딕셔너리 객체로 돌려준다. 자세히 보면 여러가지 유용한 정보를 찾을 수 있다.

 

돌려받은 객체가 딕셔너리이기 때문에 다음과 같이 호출할 수 있다.

다음은 필자 시스템의 PATH환경 변수 내용이다.

>>> os.environ['PATH']
	     
'/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin'

 

 

2) 디렉터리 위치 변경하기 - os.chdir

os.chdir를 사용하면 다음과 같이 현재 디렉터리 위치를 변경할 수 있다.

>>> os.chdir("C:\WINDOWS")

 

 

3) 디렉터리 위치 돌려받기 - os.getcwd

os.getcwd는 현재 자신의 디렉터리 위치를 돌려준다.

>>> os.getcwd()
	     
'/Users/Documents'     =====> 현재 디렉터리 위치에 따라 결과가 다름

 

 

4) 시스템 명령어 호출하기 - os.system

시스템 자체의 프로그램이나 기타 명령어를 파이썬에서 호출할 수도 있다.

os.system("명령어")처럼 사용한다.

다음은 현재 디렉터리에서 시스템 명령어 dir을 실행할 수 있다.

>>> os.system("dir")

 

 

5) 실행한 시스템 명령어 결과값 돌려받기 - os.popen

os.popen은 시스템 명령어를 실행한 결과값을 읽기 모드 형태의 파일 객체로 돌려준다.

>>> f = os.popen("dir")

 

읽어 들인 파일 객체의 내용을 보기 위해서는 다음과 같이 하면 된다.

>>> print(f.read())

 

 

6) 기타 유용한 os 관련 함수

함수	설명
os.mkdir(디렉터리)	디렉터리를 생성한다.
os.rmdir(디렉터리)	디렉터리를 삭제한다. 단, 디렉터리가 비어 있어야 삭제 가능하다.
os.unlink(파일 이름)	파일을 지운다.
os.rename(src, dst)	src라는 이름의 파일을 dst라는 이름으로 바꾼다.

 

 

4. shutil

shutil은 파일을 복사해 주는 파이썬 모듈이다.

다음 예시는 src라는 이름의 파일을 dst로 복사한다.

만약 dst가 디렉터리 이름이라면 src라는 파일 이름으로 dst 디렉터리에 복사되고 동일한 파일 이름이 있을 경우에는 덮어쓴다.

>>> import shutil     
>>> shutil.copy("src.txt", "dst.txt")

위 예를 실행해 보면 src.txt 파일과 동일한 내용의 파일이 dst.txt로 복사되는 것을 확인할 수 있다.

 

 

 

5. glob

가끔 파일을 읽고 쓰는 기능이 있는 프로그램을 만들다 보면 특정 디렉터리에 있는 파일 이름 모두를 알아야 할 때가 있다.

이럴 때 사용하는 모듈이 바로 glob이다.

 

디렉터리에 있는 파일들을 리스트로 만들기 - glob(pathname)

glob 모듈은 디렉터리 안의 파일들을 읽어서 돌려준다.

*, ? 등 메타 문자를 써서 원하는 파일만 읽어 들일 수도 있다.

 

다음은 c:/doit 디렉터리에 있는 파일 중 이름이 mark로 시작하는 파일을 모두 찾아서 읽어 들이는 예이다.

>>> import glob	     
>>> glob.glob("c:/doit/makr*")
	     
[]

 

 

 

6. tempfile

파일을 임시로 만들어서 사용할 때 유용한 모듈이 바로 tempfile이다.

tempfile.mktemp( )는 중복되지 않는 임시 파일의 이름을 무작위로 만들어서 돌려준다.

>>> import tempfile     
>>> filename = tempfile.mktemp()
>>> filename
	     
'/var/folders/qy/l0h_wq2j4n33t2s3vnmtrrjw0000gn/T/tmpxyzi32j2'

 

tempfile.TemporaryFile( )은 임시 저장 공간으로 사용할 파일 객체를 돌려준다.

이 파일은 기본적으로 바이너리 쓰기 모드(wb)를 갖는다.

f.close( )가 호출되면 이 파일 객체는 자동으로 사라진다.

>>> import tempfile	     
>>> f = tempfile.TemporaryFile()	     
>>> f.close()   ==================> 생성한 임시 파일이 자동으로 삭제됨

 

 

 

7. time

시간과 관련된 time 모듈에는 함수가 굉장히 많다.

 

 

1) time.time

time.time( )은 UTC(Universal Time Coordinated 협정 세계 표준시)를 사용하여 현재 시간을 실수 형태로 돌려주는 함수이다.

1970년 1월 1일 0시 0분 0초를 기준으로 지난 시간을 초 단위로 돌려준다.

>>> import time	     
>>> time.time()
	     
1585105402.115733

 

 

 

2) time.localtime

time.localtime은 time.time( )이 돌려준 실수 값을 사용해서 연도, 월, 일, 시, 분, 초 .... 의 형태로 바꾸어 주는 함수이다.

>>> time.localtime(time.time())
	     
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=3, tm_mday=25, tm_hour=12, 
tm_min=4, tm_sec=29, tm_wday=2, tm_yday=85, tm_isdst=0)

 

 

3) time.asctime

위 time.localtime에 의해서 반환된 튜플 형태의 값을 인수로 받아서 날짜와 시간을 알아보기 쉬운 형태로 돌려주는 함수이다.

>>> time.asctime(time.localtime(time.time()))
'Wed Mar 25 12:06:05 2020'

 

 

 

4) time.ctime

time.asctime(time.localtime(time.time())) 은 time.ctime( )을 사용해 간편하게 표시할 수 있다.

asctime과 다른 점은 ctime은 항상 현재 시간만을 돌려준다는 점이다.

>>> time.ctime()
'Wed Mar 25 12:08:06 2020'

 

 

5) time.strftime

time.strftime('출력할 형식 포맷 코드', time.localtime(time.time()))

strftime 함수는 시간에 관계된 것을 세밀하게 표현하는 여러 가지 포맷 코드를 제공한다.

코드	설명	예
%a	요일 줄임말	Mon
%A	요일	Monday
%b	달 줄임말	Jan
%B	달	January
%c	날짜와 시간을 출력함	06/01/01 17:22:21
%d	날(day)	[01,31]
%H	시간(hour): 24시간 출력 형태	[00,23]
%I	시간(hour): 12시간 출력 형태	[01,12]
%j	1년 중 누적 날짜	[001,366]
%m	달	[01,12]
%M	분	[01,59]
%p	AM or PM	AM
%S	초	[00,59]
%U	1년 중 누적 주: 일요일을 시작으로	[00,53]
%w	숫자로 된 요일	[0(일요일),6]
%W	1년 중 누적 주: 월요일을 시작으로	[00,53]
%x	현재 설정된 지역에 기반한 날짜 출력	06/01/01
%X	현재 설정된 지역에 기반한 시간 출력	17:22:21
%Y	연도 출력	2001
%Z	시간대 출력	대한민국 표준시
%%	문자	%
%y	세기 부분을 제외한 연도 출력	01

 

다음은 time.srtftime을 사용하는 예이다.

>>> import time
>>> time.strftime('%x', time.localtime(time.time()))
'03/25/20'

>>> time.strftime('%c', time.localtime(time.time()))
'Wed Mar 25 12:31:32 2020'

 

6) time.sleep

time.sleep 함수는 주로 루프 안에서 많이 사용한다.

이 함수를 사용하면 일정한 시간 간격을 두고 루프를 실행할 수 있다. 다음 예를 보자.

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

위 예는 1초 간격으로 0부터 9까지의 숫자를 출력한다.

위 예에서 볼 수 있듯이 time.sleep 함수의 인수는 실수 형태를 쓸 수 있다.

즉, 1이면 1초, 0.5초면 0.5초가 되는 것이다.

# 결과
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

 

 

8. calender

calender는 파이썬에서 달력을 볼 수 있게 해주는 모듈이다.

 

1) calendar.calendar(연도)로 사용하면 그 해의 전체 달력을 볼 수 있다.

>>> import calendar
>>> print(calendar.calendar(2020))

# 결과
 2020

      January                   February                   March
Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su
       1  2  3  4  5                      1  2                         1
 6  7  8  9 10 11 12       3  4  5  6  7  8  9       2  3  4  5  6  7  8
13 14 15 16 17 18 19      10 11 12 13 14 15 16       9 10 11 12 13 14 15
20 21 22 23 24 25 26      17 18 19 20 21 22 23      16 17 18 19 20 21 22
27 28 29 30 31            24 25 26 27 28 29         23 24 25 26 27 28 29
                                                    30 31

       April                      May                       June
Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su
       1  2  3  4  5                   1  2  3       1  2  3  4  5  6  7
 6  7  8  9 10 11 12       4  5  6  7  8  9 10       8  9 10 11 12 13 14
13 14 15 16 17 18 19      11 12 13 14 15 16 17      15 16 17 18 19 20 21
20 21 22 23 24 25 26      18 19 20 21 22 23 24      22 23 24 25 26 27 28
27 28 29 30               25 26 27 28 29 30 31      29 30

        July                     August                  September
Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su
       1  2  3  4  5                      1  2          1  2  3  4  5  6
 6  7  8  9 10 11 12       3  4  5  6  7  8  9       7  8  9 10 11 12 13
13 14 15 16 17 18 19      10 11 12 13 14 15 16      14 15 16 17 18 19 20
20 21 22 23 24 25 26      17 18 19 20 21 22 23      21 22 23 24 25 26 27
27 28 29 30 31            24 25 26 27 28 29 30      28 29 30
                          31

      October                   November                  December
Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su      Mo Tu We Th Fr Sa Su
          1  2  3  4                         1          1  2  3  4  5  6
 5  6  7  8  9 10 11       2  3  4  5  6  7  8       7  8  9 10 11 12 13
12 13 14 15 16 17 18       9 10 11 12 13 14 15      14 15 16 17 18 19 20
19 20 21 22 23 24 25      16 17 18 19 20 21 22      21 22 23 24 25 26 27
26 27 28 29 30 31         23 24 25 26 27 28 29      28 29 30 31
                          30

 

 

2) calendar.prcal(연도) 를 사용해도 위와 똑같은 결과값을 얻을 수 있다.

>>> calendar.prcal(2020)

 

 

3) calendar.weekday

calendar 모듈은 또 다른 유용한 함수를 보자. 

weekday(연도, 월, 일) 함수는 그 날짜에 해당하는 요일 정보를 돌려준다.

월요일은 0, 화요일은 1, 수요일은 2, 목요일은 3, 금요일은 4, 토요일은 5, 일요일은 6이라는 값을 돌려준다.

>>> calendar.weekday(2020, 3, 25)
2     =====> 수요일

 

 

 

4) calendar.monthrange

monthrange(연도, 월) 함수는 입력받은 달의 1일이 무슨 요일인지와 그 달이 며칠까지 있는지를 튜플 형태로 돌려준다.

>>> calendar.monthrange(2020,3)
(6, 31)

위 예는 2020년 3월 1일은 일요일이라 6이 나오고, 이 달은 31일까지 있다는 것을 보여 준다.

 

날짜와 관련된 프로그래밍을 할 때 위 2가지 함수는 매우 유용하게 사용된다.

 

 

 

 

9. random

random은 난수(규칙이 없는 임의의 수)를 발생시키는 모듈이다.

random과 randint에 대해 알아보자.

 

다음은 0.0에서 1.0 사이의 실수 중에서 난수 값을 돌려주는 예를 보여 준다.

>>> import random
>>> random.random()
0.7085403316000347

 

 

다음 예는 1에서 10 사이의 정수 중에서 난수 값을 돌려준다.

>>> random.randint(1, 10)
1

 

다음 예는 1에서 55사이의 정수 중에서 난수 값을 돌려준다.

>>> random.randint(1,55)
49

 

random 모듈을 사용해서 재미있는 함수를 하나 만들어 보자.

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

if __name__=="__main__":
    data = [1, 2, 3, 4, 5]
    while data: print(random_pop(data))

 

# 결과값
4
2
3
5
1

위 random_pop 함수는 리스트의 요소 중에서 무작위로 하나를 선택하여 꺼낸 다음 그 값을 돌려준다.

물론 꺼낸 요소는 pop 메서드에 의해 사라진다.

 

 

random_pop 함수는 random 모듈의 choice 함수를 사용하여 다음과 같이 좀 더 직관적으로 만들 수도 있다.

def random_pop(data):
    number = random.choice(data)
    data.remove(number)
    return number

random.choice 함수는 입력으로 받은 리스트에서 무작위로 하나를 선택하여 돌려준다.

 

 

리스트의 항목을 무작위로 섞고 싶을 때는 random.shuffle 함수를 사용하면 된다.

>>> import random
>>> data = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> random.shuffle(data)
>>> data
[5, 4, 2, 3, 1]

 

 

 

10. webbroswer

webbroswer는 자신의 시스템에서 사용하는 기본 웹 브라우저를 자동으로 실행하는 모듈이다.

다음 예제는 웹 브라우저를 자동으로 실행하고 해당 URL인 google.com으로 가게 해준다.

>>> import webbrowser
>>> webbrowser.open("http://google.com")

webbrowser의 open 함수는 웹 브라우저가 이미 실행된 상태라면 입력 주소로 이동한다.

만약 웹 브라우저가 실행되지 않은 상태라면 새로 웹브라우저를 실행한 후 해당 주소로 이동한다.

 

open_new 함수는 이미 웹 브라우저가 실행된 상태이더라도 새로운 창으로 해당 주소가 열리게 한다.

>>> webbrowser.open_new("http://naver.com")

 

 

 

11. threading

스레드 프로그래밍은 초보 프로그래머가 구현하기에는 매우 어려운 기술이다.

컴퓨터에 동작하고 있는 프로그램을 프로세스(Process)라고 한다.

보통 1개의 프로세스는 한 가지 일만 하지만 스레드(Thread)를 사용하면 한 프로세스 안에서 2가지 또는 그 이상의 일을 동시에 수행할 수 있다.

 

간단한 예제로 설명을 대신하겠다.

import time

def long_task():        =========> 5초간 시간이 걸리는 함수
    for i in range(5):   
        time.sleep(1)   =========> 1초간 대기한다
        print("working:%s\n" %i)

print("Start")
for i in range(5): ========> long_task를 5회 수행한다.
    long_task()

print("End")

long_task 함수는 수행하는 데 5초의 시간이 걸리는 함수이다.

위 프로그램은 이 함수를 총 5번 반복해서 수행하는 프로그램이다.

이 프로그램은 5초가 5번 반복되니 총 25초의 시간이 걸린다.

하지만 앞에서 설명했듯이 스레드를 사용하면 5초의 시간이 걸리는 long_task 함수를 동시에 실행할 수 있으니 시간을 줄일 수 있다.

 

 

다음과 같이 프로그램을 수정 해 보자.

import time
import threading      ======> 스레드를 생성하기 위해서는 threading 모듈이 필요하다.

def long_task():
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print("working:%s\n" %i)

print("Start")

threads = []
for i in range(5):
    t = threading.Thread(target=long_task)   =======> 스레드를 생성한다.
    threads.append(t)

for t in threads:
    t.start()   =======> 스레드를 실행한다.

print("End")

위와 같이 프로그램을 수정하고 실행해 보면 25초 걸리던 작업이 5초 정도에 수행되는 것을 확인할 수 있다.

thrading.Thread를 사용하여 만든 스레드 객체가 동시 작업을 가능하게 해 주기 때문이다.

하지만 위 프로그램을 실행해 보면 "Start"와 "End"가 먼저 출력되고 그 이후에 스레드의 결과가 출력되는 것을 확인할 수 있다.

그리고 프로그램이 정상 종료되지 않는다. 우리가 기대하는 것은 "Start"가 출력되고 그 다음에 스레드의 결과가 출력된 후 마지막으로 "End"가 출력되는 것이다.

 

이 문제를 해결하기 위해서는 다음과 같이 프로그램을 수정해야 한다.

import time
import threading

def long_task():
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print("working:%s\n" %i)

print("Start")

threads = []
for i in range(5):
    t = threading.Thread(target=long_task)
    threads.append(t)
for t in threads:
    t.start()
for t in threads:
    t.join()     ======> join으로 스레드가 종료될 때까지 기다린다.

print("End")

스레드의 join 함수는 해당 스레드가 종료될 때까지 기다리게 한다.

따라서 위와 같이 수정하면 우리가 원하던 출력을 보게 된다.