점프 투 파이썬

파이썬 설치 시 기본으로 설치되는 라이브러리를 ‘파이썬 표준 라이브러리’라고 한다. 이번에 소개하는 외부 라이브러리는 파이썬 표준 라이브러리가 아니므로 사용하려면 먼저 pip 도구를 이용하여 설치해야 한다.

pip은 ‘핍’이라고 읽는다.

pip
Faker
- Faker 사용해 보기
- Faker 활용하기
sympy
- sympy 사용해 보기
- sympy 활용

pip

pip은 파이썬 모듈이나 패키지를 쉽게 설치할 수 있도록 도와주는 도구이다. pip으로 파이썬 프로그램을 설치하면 의존성 있는 모듈이나 패키지를 함께 설치해 주기 때문에 매우 편리하다. 예를 들어 B라는 파이썬 패키지를 설치하려면 A라는 패키지가 먼저 설치되어야 하는 규칙이 있다고 가정할 때 pip을 이용하면 B 패키지를 설치할 때 A 패키지도 자동으로 함께 설치된다.

pip 사용법에 대해서 간략하게 알아보자.

pip install

PyPI(python package index)는 파이썬 소프트웨어가 모인 저장 공간이다. 현재 이곳에는 10만 건 이상의 파이썬 패키지가 등록되어 있으며 이곳에 등록된 파이썬 패키지는 누구나 내려받아 사용할 수 있다. 이곳에서 직접 내려받아 설치해도 되지만, pip을 이용하면 다음과 같이 간편하게 설치할 수 있다.

pip install SomePackage

여기서 SomePackage는 내려받을 수 있는 특정 패키지를 뜻한다.

pip uninstall

설치한 패키지를 삭제하고 싶다면 다음 명령어로 삭제할 수 있다.

pip uninstall SomePackage

특정 버전으로 설치하기

다음과 같이 버전을 지정하여 설치할 수도 있다. 다음 명령어를 실행하면 1.0.4 버전의 SomePackage를 설치한다.

pip install SomePackage==1.0.4

다음처럼 버전을 생략하면 최신 버전을 설치한다.

pip install SomePackage

설치된 패키지 확인하기

다음 명령은 pip을 이용하여 설치한 패키지 목록을 출력한다.

pip list

다음과 같이 설치된 패키지 목록을 출력할 것이다.

Package                  Version
------------------------ --------
amqp                     2.1.4
anyjson                  0.3.3
billiard                 3.3.0.23
celery                   3.1.0
defusedxml               0.4.1
diff-match-patch         20121119
(... 생략 ...)

Faker

이번에는 pip을 사용하여 유용한 외부 라이브러리중 하나인 Faker를 설치하고 사용해 보자. Faker는 테스트용 가짜 데이터를 생성할 때 사용하는 라이브러리이다.

Faker 라이브러리는 pip을 이용하여 설치해야 한다.

C:\> pip install Faker

Faker 사용해 보기

만약 다음과 같은 형식의 테스트 데이터 30건이 필요하다고 가정해 보자. 직접 데이터를 작성하지 말고 좀 더 편리한 방법으로 테스트 데이터를 만들려면 어떻게 해야 할까?

[(이름1, 주소1), (이름2, 주소2), ..., (이름30, 주소30)]

테스트 데이터는 Faker를 사용하면 매우 쉽게 만들 수 있다. 이름은 다음처럼 만들 수 있다.

>>> from faker import Faker
>>> fake = Faker()
>>> fake.name()
'Matthew Estrada'

한글 이름이 필요하다면 다음과 같이 한국을 의미하는 ko-KR을 전달하여 fake 객체를 생성하면 된다.

>>> fake = Faker('ko-KR')
>>> fake.name()
'김하은'

주소는 다음과 같이 만들 수 있다.

>>> fake.address()
'충청북도 수원시 잠실6길 (경자주이읍)'

따라서 이름과 주소를 쌍으로 하는 30건의 테스트 데이터는 다음과 같이 만들 수 있다.

>>> test_data = [(fake.name(), fake.address()) for i in range(30)]

실행 결과는 다음과 같다.

>>> test_data
[('이예진', '인천광역시 동대문구 언주거리 (경자김면)'), ('윤도윤', '광주광역시 서초구 삼성로 (주원최박리)'), ('서동현', '인천광역시 관악구 잠실가 (민석엄김마을)'), ('김광수', '울산광역시 양천구 서초대로'), (... 생략 ...), ('박성현', '전라남도 서산시 가락27길 (준영박문읍)'), ('김성호', '경상남도 영월군 학동거리'), ('백지우', '경기도 계룡시 서초대1로'), ('권유진', '경기도 양주시 서초중앙313가 (춘자나리)'), ('윤서준', '경상남도 청주시 서원 구 서초대64가')]

Faker 활용하기

Faker는 앞서 살펴본 name, address 이외에 다른 항목도 제공한다. 대표적인 몇 가지만 알아보자.

항목	설명
fake.name()	이름
fake.address()	주소
fake.postcode()	우편 번호
fake.country()	국가명
fake.company()	회사명
fake.job()	직업명
fake.phone_number()	전화 번호
fake.email()	이메일 주소
fake.user_name()	사용자명
fake.pyint(min_value=0, max_value=100)	0부터 100 사이의 임의의 숫자
fake.ipv4_private()	IP 주소
fake.text()	임의의 문장 (한글 임의의 문장은 `fake.catch_phrase()` 사용)
fake.color_name()	색상명

sympy

sympy는 방정식 기호(symbol)를 사용하게 해 주는 외부 라이브러리이다. 마찬가지로 pip을 이용하여 sympy를 설치하자.

C:\> pip install sympy

sympy 사용해 보기

시윤이는 가진 돈의 $2/5$로 학용품을 샀다고 한다. 이때 학용품을 사는 데 쓴 돈이 1,760원이라면 남은 돈은 어떻게 구하면 될까?

이 문제는 연습장과 연필만 있으면 쉽게 구할 수 있는 일차방정식 문제이다. 파이썬으로는 다음처럼 sympy를 사용하면 방정식을 쉽게 풀 수 있다. 먼저 다음과 같이 fractions 모듈과 sympy 모듈이 필요하다.

>>> from fractions import Fraction
>>> import sympy

시윤이가 가진 돈을 x라고 하면 sympy 모듈을 사용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

>>> x = sympy.symbols("x")

sympy.symbols()는 x처럼 방정식에 사용하는 미지수를 나타내는 기호를 생성할 때 사용한다.

점프 투 파이썬 여러 개의 기호 사용하기

x, y 2개의 미지수가 필요하다면 다음처럼 표현할 수 있다.

x, y = sympy.symbols('x y')

시윤이가 가진 돈의 $2/5$는 1,760원, 즉 일차방정식 $x * (2/5) = 1760$이므로 이를 코드로 표현하면 다음과 같다.

>>> f = sympy.Eq(x*Fraction('2/5'), 1760)

sympy.Eq(a, b)는 a와 b가 같다는 방정식이다. 여기서 사용한 Fraction은 유리수를 표현할 때 사용하는 표준 라이브러리로, $2/5$를 정확하게 계산하고자 사용했다.

점프 투 파이썬 fractions.Fraction으로 유리수 연산하기

파이썬에서 유리수 연산을 정확하게 하려면 fractions.Fraction을 사용해야 한다.

>>> from fractions import Fraction

유리수는 다음처럼 Fraction(분자, 분모) 형태로 만들 수 있다.

>>> a = Fraction(1, 5)
>>> a
Fraction(1, 5)

또는 다음과 같이 Fraction('분자 / 분모')처럼 문자열로 만들 수도 있다.

>>> a = Fraction('1/5')
>>> a
Fraction(1, 5)

f라는 방정식을 세웠으므로 sympy.solve(f)로 x에 해당하는 값을 구할 수 있다.

>>> result = sympy.solve(f)
>>> result
[4400]

방정식의 해는 여러 개일 수 있으므로 solve() 함수는 결괏값으로 리스트를 리턴한다. 결과를 보면 시윤이가 원래 가진 돈이 4,400원이라는 것을 알 수 있다. 따라서 남은 돈은 다음처럼 가진 돈에서 1,760원을 빼면 된다.

>>> remains = result[0] - 1760
>>> remains
2640

지금까지 내용을 종합한 풀이는 다음과 같다.

# sympy_test.py
from fractions import Fraction
import sympy

# 가지고 있던 돈을 x라고 하자.
x = sympy.symbols("x")

# 가지고 있던 돈의 2/5가 1760원이므로 방정식은 x * (2/5) = 1760 이다.
f = sympy.Eq(x*Fraction('2/5'), 1760)

# 방정식을 만족하는 값(result)을 구한다.
result = sympy.solve(f)  # 결괏값은 리스트

# 남은 돈은 다음과 같이 가지고 있던 돈에서 1760원을 빼면 된다.
remains = result[0] - 1760

print('남은 돈은 {}원 입니다.'.format(remains))

프로그램을 실행한 결과는 다음과 같다.

남은 돈은 2640원입니다.

sympy 활용

$x^2=1$과 같은 2차 방정식의 해를 구해 보자.

>>> import sympy
>>> x = sympy.symbols("x")
>>> f = sympy.Eq(x**2, 1)
>>> sympy.solve(f)
[-1, 1]

또한 다음과 같은 연립방정식의 해도 구할 수 있다.

x + y = 10
x - y = 4

>>> import sympy
>>> x, y = sympy.symbols('x y')
>>> f1 = sympy.Eq(x+y, 10)
>>> f2 = sympy.Eq(x-y, 4)
>>> sympy.solve([f1, f2])
{x: 7, y: 3}

미지수가 2개 이상이라면 결괏값이 리스트가 아닌 딕셔너리라는 것에 주의하자.

05-7 외부 라이브러리

pip