Python 스탑워치 만들기: 코드 효율적으로 시간 측정하기

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Rajiv Chandra

Published on 2023. 6. 7.

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Python 개발자 분들의 역량을 쌓기 위해 Python 스탑워치를 만드는 방법을 알아봅시다. 코드 시간을 측정하고 bottleneck를 찾아 성능을 최적화하세요. 이 긴 글에서 클래스, 데코레이터, 컨텍스트 매니저 등에 대해 자세히 살펴봅시다.

PyGWalker를 사용하면 Python Pandas 데이터프레임으로 데이터 시각화를 손쉽게 만들 수 있습니다.

PyGWalker는 시각화와 탐색적 데이터 분석을 위한 Python 라이브러리입니다. PyGWalker (opens in a new tab)는 pandas 데이터프레임 및 polars 데이터프레임을 Tableau 스타일 UI로 바꿔 시각적 분석을 하는 작업을 간편하게 만들어줍니다.

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Python 스탑워치의 중요성 이해하기

Python 스탑워치 또는 타이머는 실행되는 코드의 세그먼트에서 걸리는 시간을 측정하는 도구입니다. 이러한 시간을 이해하면 비효율적인 코드 블록을 식별하여 최적화해서 성능을 향상시키는 데 결정적일 수 있습니다. 속도가 차별화 요소가 될 수 있는 현대에서 Python 스탑워치를 사용하는 것은 분명한 이점이 있습니다.

Python 타이머 함수 활용하기

Python에서 코드 실행 시간을 모니터링하고 측정하는 방법은 여러 가지가 있지만, 타이머 함수를 사용하는 것이 가장 인기 있는 방법 중 하나입니다. 마치 코드 실행 시간을 측정하는 개인 스탑워치를 갖고 있는 것과 같습니다.

Python의 표준 라이브러리는 time 모듈을 제공합니다. 그 중에서도 time.perf_counter() 함수를 사용하면 시간을 측정할 수 있습니다. 작은 시간 간격을 정확하게 측정해야 할 때 이 함수가 유용합니다.

다음은 time.perf_counter()를 사용하는 간단한 예입니다.

import time
 
start_time = time.perf_counter()
 
# Your code goes here
 
end_time = time.perf_counter()
execution_time = end_time - start_time
 
print(f"Program executed in: {execution_time: .5f} seconds")

이 코드에서는 먼저 time 모듈을 가져온 다음, 측정하고자 하는 코드 블록 이전에 시작 시간을 구하고 코드 블록 후에 종료 시간을 구합니다. 종료 시간과 시작 시간의 차이를 구하면 해당 코드 블록을 실행하는 데 걸린 시간을 얻을 수 있습니다.

Python 타이머 클래스를 활용한 코드 측정하기

Python의 클래스를 사용하면 데이터와 기능을 묶어서 사용할 수 있으며 시간을 모니터링하기 위해서도 사용할 수 있습니다. Timer 클래스를 생성하여 타이밍 기능을 캡슐화하면 필요할 때마다 사용할 수 있는 객체를 만들 수 있습니다.

다음은 Timer 클래스의 예입니다.

class Timer:
    def __init__(self):
        self.start = time.perf_counter()

 def restart(self):
        self.start = time.perf_counter()
 
    def get_time(self):
        return time.perf_counter() - self.start

여기서, 우리는 클래스의 인스턴스가 생성될 때 현재 시간을 가져오는 'start' 속성이 있는 Timer 클래스를 만들었습니다. restart 메소드는 시작 시간을 재설정하는 데 사용할 수 있으며, get_time 메소드는 start 시간 이후 경과된 시간을 가져오는 데 사용할 수 있습니다.

이 Timer 클래스는 다음과 같이 코드 일부를 시간 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

timer = Timer()
 
# 코드가 여기에 있습니다.
 
print(f"프로그램 실행 시간: {timer.get_time(): .5f} 초")

코드 타이밍을 위해 Python 컨텍스트 매니저 활용하기

Python에서 코드 실행 시간을 측정하는 또 다른 기술은 컨텍스트 매니저를 사용하는 것입니다. Python의 'with'문은 컨텍스트 매니저와 함께 사용되며, 코드 블록 내에서 리소스를 효율적으로 관리할 수 있습니다.

다음은 컨텍스트 매니저를 사용하여 Python 스톱워치를 구현한 것입니다. 여기서 with문 내에서 실행이 시작될 때 __enter__ 메소드가 실행되고, 이 컨텍스트에서 실행이 종료될 때 __exit__가 실행됩니다.

class Timer:
    def __enter__(self):
        self.start = time.perf_counter()
 
    def __exit__(self, type, value, traceback):
        self.end = time.perf_counter()
        print(f"프로그램 실행 시간: {self.end - self.start: .5f} 초")

이 Timer 클래스는 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

with Timer():
    # 코드가 여기에 있습니다.

이 접근 방식을 사용하면, 경과된 시간을 수동으로 얻기위한 함수를 호출할 필요가 없습니다. 코드가 with 블록을 벗어날 때 타이밍이 자동으로 종료됩니다.

코드 타이밍을 위해 Python 데코레이터(Decorator) 활용하기

Python의 데코레이터는 함수 또는 클래스의 동작을 수정할 수 있는 강력한 기능입니다. 코드 실행 시간을 측정하는 경우, 데코레이터는 원하는 모든 함수에 쉽게 시간 기능을 추가 할 수 있으므로 특히 유용합니다.

다음은 간단한 타이밍 데코레이터의 예입니다.

def timer_decorator(function):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.perf_counter()
        result = function(*args, **kwargs)
        end = time.perf_counter()
        print(f"{function.__name__} 함수 실행 시간: {end - start: .5f} 초")
        return result

이제 이 데코레이터를 함수 정의 앞에 @timer_decorator를 추가함으로써 어떤 함수든 간단히 시간 측정을 할 수 있습니다:

@timer_decorator
def my_function():
    # 여기에 코드를 입력하십시오

my_function을 호출하면 데코레이터가 자동으로 실행 시간을 측정합니다. 이 데코레이터를 측정하려는 모든 함수에 적용하여 코드 최적화에 유용하게 사용할 수 있습니다.

컴파일된 언어와 파이썬 성능 비교

코드 시간 측정과 최적화를 논할 때, C, Rust, Java 등의 컴파일된 언어와 파이썬의 성능차이에 대한 질문이 필연적으로 생깁니다.

파이썬은 인터프리터 언어이므로 컴파일된 언어보다 일반적으로 느립니다. 이는 파이썬 코드가 한 줄씩 실행되기 때문이며, 컴파일된 언어는 실행 전 프로그램 전체를 기계어로 번역하기 때문에 이 작업이 실행 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.

그러나 파이썬의 단순성, 가독성 및 풍부한 표준 라이브러리는 많은 프로그래머에게 매력적인 대안입니다. 프로그래밍 용이성이 종종 실행 속도보다 우선시되는 경우가 많기 때문입니다.

파이썬 코드 최적화를 위한 팁

컴파일된 언어와 비교하면 파이썬은 실행 속도에서 따라잡지 못할 수 있지만, 파이썬 코드를 최적화할 수 있는 다양한 전략이 있습니다. 이 전략 중 하나는 적절한 데이터 구조를 사용하는 것입니다. 파이썬의 표준 라이브러리에는 효과적으로 사용하면 코드의 효율성을 크게 높일 수 있는 많은 강력한 데이터 구조가 포함되어 있습니다.

프로파일링은 파이썬 코드 최적화의 또 다른 필수적인 요소입니다. 프로파일러는 코드의 성능을 측정하여 병목 현상과 최적화가 필요한 영역을 식별하는 데 도움이 됩니다. 파이썬에는 cProfile 등과 같은 내장 및 타사 프로파일러가 여러 개 있으며 코드 핫스팟을 식별하는 데 사용할 수 있습니다.

마지막으로, 가능한 경우 사용자 정의 코드 대신 파이썬의 내장 함수 및 라이브러리를 사용하면 코드가 더 빨리 실행될 수 있습니다. 파이썬의 내장 함수는 대개 C로 구현되어 있으므로 파이썬으로 작성된 동등한 코드보다 훨씬 빠릅니다.

파이썬 프로그래밍 스킬 향상

효율적인 코드를 작성하기 위한 핵심은 사용하는 언어를 이해하는 것입니다. 파이썬은 풍부한 생태계와 사용자 친화적인 문법으로 효율적인 깨끗한 코드를 작성할 수 있는 다양한 도구를 제공합니다. 파이썬 타이머 함수를 사용하고 프로그램 성능을 측정하는 방법을 이해하는 것은 모든 진지한 파이썬 개발자에게 필수적인 기술입니다.

튼튼한 기초를 가진 초보자부터 숙련된 전문가까지 파이썬은 여러 차례 이상 모든 면에서 최고의 언어임이 입증되어 왔습니다. 따라서 파이썬 여행을 시작한 지 막 시작했든, 이미 완성되어 다듬어진 프로그래머든 상관 없이 코드 실행 시간을 정확하게 측정하는 기술은 올바른 방향으로 나아가는 방법 중 하나입니다.

자주 묻는 질문들

파이썬 스탑워치란 무엇이며 왜 중요한가요?

파이썬 스탑워치는 코드 세그먼트를 실행하는 데 걸리는 시간을 측정하는 도구로, 비효율적인 코드 부분을 식별하여 최적화하는 데 중요합니다.

파이썬 타이머 함수를 사용하여 코드 실행 시간을 측정하는 방법은 무엇인가요?

파이썬은 time.perf_counter()를 비롯하여 타이머 함수를 여러 개 제공하여 코드 실행 시간을 측정할 수 있습니다. 타이머 클래스를 만드는 도구, 타이밍을 위한 컨텍스트 매니저를 사용하는 방법 및 함수 실행 시간을 측정하는 데 사용하는 데코레이터 등도 있습니다.

파이썬의 성능은 컴파일된 언어와 비교했을 때 어떻게 되나요?

파이썬은 인터프리터 언어이므로 코드를 한 줄씩 실행하므로 일반적으로 컴파일된 언어보다 느립니다. 그러나 파이썬의 단순성과 가독성은 종종 실행 속도보다 핵심적인 고려사항이 아닌 경우 컴파일된 언어의 순수한 성능 이점을 상쇄하는 경우가 많습니다.