[Python] 실전에서 유용한 표준 라이브러리 - Standard library useful in practice

• 내장 함수: 기본 입출력 함수부터 정렬 함수까지 기본적인 함수들을 제공합니다.
  • 파이썬 프로그램을 작성할 때 없어서는 안 되는 필수적인 기능을 포함하고 있습니다.
• itertools: 파이썬에서 반복되는 형태의 데이터를 처리하기 위한 유용한 기능들을 제공합니다.
  • 특히 순열과 조합 라이브러리는 코딩 테스트에서 자주 사용됩니다.
• heapq: 힙(heap) 자료구조를 제공합니다.
  • 일반적으로 우선순위 큐 기능을 구현하기 위해 사용됩니다.
• bisect: 이진 탐색(Binary Search) 기능을 제공합니다.
• collections: 덱(deque), 카운터(Counter) 등의 유용한 자료구조를 포함합니다.
• mate: 필수적인 수학적 기능을 제공합니다.
  • 팩토리얼, 제곱근, 최대공약수(GCD), 삼각함수 관련 함수부터 파이(pi)와 같은 상수를 포함합니다.

자주 사용되는 내장 함수

# sum()
result = sum([1, 2, 3, 4, 5])
print(result)
#15

#min(), max()
min_result = min(7, 3, 5, 2)
max_result = max(7, 3, 5, 2)
print(min_result, max_result)
#2 7

#eval()
result = eval("(3+5)*7")
print(result)
#56

#sorted()
result = sorted([9, 1, 8, 5, 4])
reverse_result = sorted([9, 1, 8, 5, 4], reverse=True)
print(result)
#[1, 4, 5, 8, 9]
print(reverse_result)
#[9, 8, 5, 4, 1]

#sorted() with key
array = [('홍길동', 35),('이순신', 75), ('아무개', 50)]
result = sorted(array, key=lambda x: x[1], reverse=True)
print(result)
#[('이순신', 75), ('아무개', 50), ('홍길동', 35)]

순열과 조합

• 모든 경우의 수를 고려해야 할 때 어떤 라이브러리를 효과적으로 사용할 수 있을까요?
• 순열: 서로 다은 n개에서 서로 다른 r개를 선택하여 일렬로 나열하는 것
  • {'A', 'B', 'C'}에서 세 개를 선택하여 나열하는 경우: 'ABC', 'ACB', 'BAC', 'BCA', 'CAB', 'CBA'
• 조합: 서로 다른 n개에서 순서에 상관없이 서로 다른 r개를 선택하는 것
  • {'A', 'B', 'C'}에서 순서를 고려하지 않고 두 개를 뽑는 경우: 'AB', 'AC', 'BC'

• 모든 경우의 수가 총 얼마가 될 지 짐작해서 문제를 풀어야 함
• 순열의 수가 천만, 1억 단위를 넘어가는 경우, 완전탐색을 이용했을 때 시간초과 판정 받을 확률이 높음.

from itertools import permutations
data = ['A', 'B', 'C'] #데이터 준비
result = list(permutations(data, 3)) #모든 순열 구하기
print(result)
#[('A', 'B', 'C'), ('A', 'C', 'B'), ('B', 'A', 'C'), ('B', 'C', 'A'), ('C', 'A', 'B'), ('C', 'B', 'A')]

from itertools import combinations
data = ['A', 'B', 'C'] #데이터 준비

result = list(combinations(data,2))
print(result)
#[('A', 'B'), ('A', 'C'), ('B', 'C')]

중복 순열과 중복 조합

from itertools import product
data = ['A', 'B', 'C'] #데이터 준비

result = list(product(data, repeat=2)) #2개를 뽑는 모든 순열 구하기 (중복 허용)
print(result)
#[('A', 'A'), ('A', 'B'), ('A', 'C'), ('B', 'A'), ('B', 'B'), ('B', 'C'), ('C', 'A'), ('C', 'B'), ('C', 'C')]

from itertools import combinations_with_replacement
data = ['A', 'B', 'C'] #데이터 준비

result = list(combinations_with_replacement(data,2)) #2개를 뽑는 모든 조합 구하기(중복 허용)
print(result)
#[('A', 'A'), ('A', 'B'), ('A', 'C'), ('B', 'B'), ('B', 'C'), ('C', 'C')]

Counter

• 파이썬 collecitons 라이브러리의 Counter는 등장 횟수를 세는 기능을 제공합니다.
• 리스트와 같은 반복 가능한(iterable) 객체가 주어졌을 때 내부의 원소가 몇 번씩 등장했는지를 알려줍니다.

from collections import Counter

counter = Counter(['red', 'blue', 'red', 'green', 'blue', 'blue'])

print(counter['blue']) # 'blue'가 등장한 횟수 출력
#3
print(counter['green']) # 'green'이 등장한 횟수 출력
#1
print(dict(counter)) # 사전 자료형으로 반환
#{'red': 2, 'blue': 3, 'green': 1}

최대 공약수와 최소 공배수

• 최대 공약수를 구해야 할 때는 math 라이브러리의 gcd() 함수를 이용할 수 있습니다.

import math

# 최소 공배수(LCM)를 구하는 함수
def lcm(a, b):
  return a * b // math.gcd(a,b)

a = 21
b = 14

print(math.gcd(21, 14)) #최대 공약수 (GCD) 계산
#7
print(lcm(21, 14)) #최소 공배수 (LCM) 계산
#42