[Python] 파이썬 라이브러리

5장 정리

1️⃣ 클래스
2️⃣ 예외 처리
3️⃣ 내장 함수
4️⃣ 라이브러리
5️⃣ 연습문제

• 참고 자료 교재: 점프 투 파이썬 05-6 라이브러리
• 참고 강의 영상: 파이썬 코딩 기본 강의 - 파이썬 날개달기

저는 위 교재를 참고하여 학습 중이며 교재를 바탕으로 내용을 정리하였습니다.

5장의 이름은 '파이썬 날개달기'라는 chapter이고, 6번째 '라이브러리' 파트입니다.

파이썬 라이브러리는 파이썬을 설치할 때 자동으로 컴퓨터에 설치됩니다. 이제 하나씩 알아보겠습니다.

sys

sys 모듈은 파이썬 인터프리터가 제공하는 변수와 함수를 직접 제어할 수 있게 해주는 모듈이다.

명령 행에서 인수 전달하기 - sys.argv

명령 프롬프트 창에서 위 예처럼 test.py 뒤에 또 다른 값을 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.

# argv_test.py
import sys
print(sys.argv)

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

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

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

강제로 스크립트 종료하기 - sys.exit

>>> sys.exit()

sys.exit는 Ctrl+Z나 Ctrl+D를 눌러서 대화형 인터프리터를 종료하는 것과 같은 기능을 한다. 프로그램 파일 안에서 사용하면 프로그램을 중단 시킴.

자신이 만든 모듈 불러와 사용하기 - sys.path

sys.path는 파이썬 모듈들이 저장되어 있는 위치를 나타낸다. 즉 이 위치에 있는 파이썬 모듈은 경로에 상관없이 어디에서나 불러올 수 있다.

다음은 그 실행 결과이다.

>>> import sys
>>> sys.path
['', 'C:\\Windows\\SYSTEM32\\python37.zip', 'c:\\Python37\\DLLs', 
'c:\\Python37\\lib', 'c:\\Python37', 'c:\\Python37\\lib\\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.

※ 파일 경로를 표시할 때 명령 프롬프트 창에서는 /, \든 상관없지만, 소스코드 안에서는 반드시 / 또는 \ 기호를 사용해야 한다.

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)
>>> print(data)
{2: 'you need', 1:'python'}

위 예에서는 딕셔너리 객체를 사용했지만 어떤 자료형이든저장하고 불러올 수 있다.

pickle.dump()

pickle.load()

os ⭐⭐⭐

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

내 시스템의 환경 변수값을 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
environ({'PROGRAMFILES': 'C:\\Program Files', 'APPDATA': … 생략 …})
>>>

위 결괏값은 필자의 시스템 정보이다. os.environ은 환경 변수에 대한 정보를 딕셔너리 객체로 돌려준다. 자세히 보면 여러 가지 유용한 정보를 찾을 수 있다.

돌려받은 객체가 딕셔너리이기 때문에 다음과 같이 호출할 수 있다. 다음은 필자 시스템의 PATH 환경 변수 내용이다.

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

디렉터리 위치 변경하기 - os.chdir

os.chdir를 사용하면 현재 디렉터리 위치를 변경할 수 있다.

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

디렉터리 위치 돌려받기 - os.getcwd

os.getcwd는 현재 자신의 디렉터리 위치를 돌려준다.

>>> os.getcwd()
'C:\WINDOWS'

시스템 명령어 호출하기 - os.system

시스템 자체의 프로그램이나 기타 명령어를 파이썬에서 호출할 수도 있다.

os.system("명령어")

다음은 현재 디렉터리에서 시스템 명령어 dir을 실행하는 예이다.

>>> os.system("dir")

실행한 시스템 명령어의 결괏값 돌려받기 - os.popen

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

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

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

>>> print(f.read())

기타 os 관련 함수

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

shutil ⭐

shutil은 파일을 복사해 주는 파이썬 모듈이다.

다음 예시는 src라는 이름의 파일을 dst로 복사한다. 만약 dst가 디렉터리 이름이라면 src라는 파일 이름으로 dst 디렉터리에 복사하고 동일한 파일 이름이 있을 경우에는 덮어쓴다.

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

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

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 읽어들이는 예이다.

>>> import glob
>>> glob.glob('c:/doit/mark*')
['c:/doit\\marks1.py', 'c:/doit\\marks2.py', 'c:/doit\\marks3.py']
>>>

tempfile

파일을 임시로 만들어서 사용할 때 유용한 모듈이 tempfile이다.

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

>>> import tempfile
>>> filename = tempfile.mkstemp
>>> filename
'C:\WINDOWS\TEMP\~-275151-0'

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()

time ⭐⭐

시간과 관련된 time 모듈에는 함수가 굉장히 많다.

time.time

현재 시간을 알려줌

>>> import time
>>> time.time()
988458015.73417199

대신 위처럼 실수 형태로 돌려주는 함수이다.

time.localtime

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=2021, tm_mon=10, tm_mday=24, tm_hour=11,
    tm_min=02, tm_sec=42, tm_wday=1, tm_yday=141, tm_isdst=0)

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()))
'Mon Oct 25 10:50:20 2021'

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()
'Sat Apr 28 20:56:31 2001'

time.strftime

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

strftime 함수는 시간에 관계된 것을 세밀하게 표현하는 여러 가지 포맷 코드를 제공함

시간에 관계된 것을 표현하는 포맷 코드

포맷코드	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 로케일에 기반한 날짜 출력	06/01/01
%X	현재 설정된 로케일에 기반한 시간 출력	17:22:21
%Y	년도 출력	2001
%Z	시간대 출력	대한민국 표준시
%%	문자	%
%y	세기부분을 제외한 년도 출력	01

>>> import time
>>> time.strftime('%x', time.localtime(time.time()))
'05/01/01'
>>> time.strftime('%c', time.localtime(time.time()))
'05/01/01 17:22:21'

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, 0.5면 0.5초가 되는 것이다.

calendar

calendar는 파이썬에서 달력을 볼 수 있게 해주는 모듈이다.

calendar.calendar(연도)로 사용하면 그해의 전체 달력을 볼 수 있다. 결괏값은 달력이 너무 길어 생략하겠다.

>>> importr calendar
>>> print(calendar.calendar(2015))

>>> calendar.prcal(2015)

위와 같은 값이 나온다.

>>> calendar.prmonth(2015,12)
December 2015
Mo Tu We Th Fr Sa Su
    1  2  3  4  5  6
7  8  9  10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31

calendar.weekday

calendar 모듈의 또 다른 유용한 함수이다.

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

월요일은 0, 화요일은 1, 수요일은 2, 목요일은 3, 금요일은 4, 토요일은 5, 일요일은 6

>>> calendar.weekday(2021,10,25)
0

calendar.monthrange

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

>>> calendar.monthrange(2021,1)
(4, 31)

2021년 10월 1일은 금요일이고, 31일까지 있다.

random ⭐⭐

random은 난수(규칙이 없는 임의의 수)를 발생시키는 모듈이다. random과 randint에 대해 알아보자.

• 0.0에서 1.0 사이의 실수 중에서 난수 값을 돌려주는 예

>>> import random
>>> random.random()
0.53840103305098674

• 1에서 10 사이의 정수 중에서 난수 값을 돌려준다.

>>> random.randint(1,10)
6

• 1에서 55 사이의 정수 중에서 난수 값을 돌려준다.

>>> random.randint(1,55)
40

random 모듈을 사용해서 함수를 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))

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
[5,4,3,2,1]
>>>

[1, 2, 3, 4, 5] 리스트가 shuffle 함수에 의해 섞여서 [5, 1, 3, 4, 2]로 변한 것을 확인할 수 있다.

webbrowser

webbrowser는 자신의 시스템에서 사용하는 기본 웹 브라우저를 자동으로 실행하는 모듈이다. 다음 예제는 웹 브라우저를 자동으로 실행하고 해당 URL인 google.com으로 가게 해 준다.

>>> 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 웹 브라우저를 실행한 후 해당 주소로 이동한다.

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

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

스레드를 다루는 threading 모듈

스레드 프로그래밍은 초보 프로그래머가 구현하기에는 매우 어려운 기술이다. 여기에 잠시 소개했으니 눈으로만 살펴보고 넘어가자.

컴퓨터에서 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.

# thread_test.py
import time

def long_task():	# 5초의 시간이 걸리는 함수
	for i in range(5):
    		time.sleep(1)
            	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 수정해 보자.

# thread_test.py
import time
import threading # 스레드를 생성하기 위해 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
    
for i in threads:
	t.start()	# 스레드를 실행한다.

print('End')

이와 같이 프로그램을 수정하고 실행해 보면 25초 걸리던 작업이 5초 정도에 수행되는 것을 확인할 수 있다. threading.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 그다음에 스레드의 결과가 출력된 후 마지막으로 "End"가 출력되는 것이다.

이 문제를 해결하기 위해서는 다음과 같이 프로그램을 수정해야 한다.

# thread_test.py
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 i in threads:
	t.start()
    
for i 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.

• 파이썬 라이브러리에 대해 더 공부해보고 싶다면? 파이썬 라이브러리, 박응용