python programming for bioinformatics
DESCRIPTION
앞서가는 생명정보 분석을 위한 파이썬 프로그래밍TRANSCRIPT
• 강의 전 아래 웹사이트에서 파이썬 프로그램을 다운로드 받아 설치해주세요 .
• http://www.python.org
• Download “Python 2.7.3 Windows Installer”
• 설치 후 , ;C:\Python27 를 PATH 환경변수에 추가
파이썬 설치
• 아주대학교 생물공학과 93• 생물정보훈련과정 1 기 (2000 년 )• ㈜바이오인포메틱스 • 국립축산과학원 생물정보실• 숭실대학교 생명정보학과 • ㈜인실리코젠
• LabKM, KinMatch, Ontle• 6.25 전사자 유전자정보 검색시스템• 실종아동등찾기 DNA 정보 검색시스템• 가축유전자원종합관리시스템
강사소개
http://biohackers.net http://yong27.biohackers.nethttp://twitter.com/yong27
• 머리속의 아이디어를 빠르게 구현• Battery included. 이미 만들어진 라이브러리 이용• Prototype Product
앞서가는 생물정보 분석
• 기본문법– Python introduction– Data type– Control flow– Function, Module, Package– String formatting
• 객체지향과 고급기능– Exception and Test– Class– Decorator, Iterator, Gener-
ator– Standard libraries
교육 구성
• 기본 실습문제– 구구단 함수– 이차방정식 근의 공식– 단어빈도수 계산
• 객체지향 문제– FASTA 서열 다루기
INTRODUCTION
“ 미래는 창조적이지 않은 모든 일들을 기술이 대체할 것이다 .”
• Information is a sequence (order)• How can we manage it?• Computer language is for it by mimic human’s lan-
guage• History
– Machine language– Assembly– Compiled language (C,…)– Interpreter language (Java, Python,…)
Computer language
• Unix (linux)• MS-Windows• Mac OS X
• Python runs everywhere
Operating System
• 1991’s Guido Van Rossum• Free and Open source• For easy language• Object oriented scripting• Dynamic typing• Interpreter• Glue language
What is Python?
• Easy object oriented• Easy to learn • Prototyping• Battery included• Portable• Extensible• Powerful internal data structure
Why Python?
Indentation
• 아나콘다• 구글의 3 대 언어가운데 하나• NASA• Biopython• Django – Pinterest, Instagram
Python applications
• Web programming – Django, Turbo gears• Network programming – Twisted• GUI – wxPython, PyQt• Game - pygame• Database – Oracle, MySQL, PostgreSQL, sqlite• Scientific and numeric – Numpy, Scipy
Python applications
• 3.2.3• 2.7.3• 2.6• 2.5• 2.4…• 1.5
Python version
• Cpython (C)• Pypy (python)• Jython (java)• Parrot (perl)• IronPython (.NET)
Python implementation
DATA TYPE
• 첫문자가 “ _” 혹은 영문자 , 두번째 문자부터는 숫자도 가능 , 대소문자 구분
• 예약어는 안됨 (import keyword)• 내장함수 이름은 피한다 .
• “a = 1”– 파이썬에서는 모든 것이 객체– 객체에 이름부여
Variables
• Numeric types – Integer, Long, Float, Decimal, Complex
• Sequence types– String, Unicode, List, Tuple
• Collection types– Dictionary, Set
• Etc– Boolean
Python internal data types
• int, long, float, complex• +, -, *, /, //, %, **• Builtin functions : abs, divmod, pow• For advanced calculation, use import math
Numeric types
• Integer and long literal– ~L : Long– 0b~ : 2 진수 (bin) : 0b101 5– 0o~ : 8 진수 (oct) : 011 9– 0x~ 16 진수 (hex) : 0xa 10
• Long merged to int in python3
Integer and Long
• 3.14 10. .001 1e100 3.14e-10 0e0
• Builtin functions : round• Float is not precise number• Use Decimal but it is slow
Float
• 3.14j 10.j 1e100j 3+4J
• Method : conjugate, real, imag
Complex
• In Python, all is object• Object has attributes. Use “.” for access • Some attribute is method. Use “()” for call
• a = 27• dir(a)• help(a)• a.real• a.imag• a.conjugate()
Method?
• Immutable : String, Unicode, Tuple • Mutable : List
Sequence types
Sequencing indexing/slicing
H E L L O WO R L D !0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
MyStr =
MyStr[1] “E”MyStr[6] “W”MyStr[-1] “!”
-4 -3 -2 -1
MyStr[3:5] “LO”MyStr[8:-1] “RLD”MyStr[9:] “LD!”MyStr[:4] “HELL”MyStr[:] “HELLO WORLD!”
• It is a byte stream• Methods : capitalize, center, count, endswith,
startswith, find, index, join, strip, split, zfill• Bach slash is special
– \n : ASCII linefeed– \t : ASCII horizontal tab
• String literals– r~ : raw string (back slash is not escaping)– u~ : unicode
String
• Immutable sequence of anything• Use “( )”
Tuple
• Mutable sequence of anything, Use “[ ]”
List
• Unordered collection of distinct hashable objects• Mutability
– Mutable : set (add, remove)– Immutable : frozenset
• Methods : union(|), intersection(&), difference(-), symmetric_difference(^)
Set
• Mapping object maps hashable values to arbitrary ob-jects.
• Mutable• Usages
– d = { key : value }– d[key] = value– key in d– d.keys(), d.values(), d.items()– d.update(annother_d)
Dictionary
• Boolean type• True or False• All python objects has boolean value
Bool
CONTROL FLOW
Scope
• 괄호 {} 대신 들여쓰기로 현재 범위 규정
• 들여쓰기가 끝나면 해당 Scope 가 끝남을 의미
• 아무것도 안할 때는 pass
• bool() 함수로 평가하여 , True, False 에 따라 분기• elif, else 는 옵션
if statement
• Operator : >, <, >=, <=, !=, ==• When string, alphabet order• When sequence type, from first element• When other types, number < dict < list < string < tu-
ple• hasattr• belong check uses “in” statement : when dict, checks
keys default• Same object check uses “is” statement• None, 0, 0.0, “”, [], (), {} is False
if statement
• not• and, or
– True and True True– True and False False– False and False False– False or False False– True or False True– It returns that value. So can use one line if statement
• if a: return b else: return c a and b or c
• all(), any()
Logical calculation
• Repeat elements in sequence types data
for statement
• When dict– keys(), values(), items()– Default is keys()
• When list– Use [:] copy when self alteration
for statement
• range([start,], stop[, step]) list of integers
The range() function
구구단 출력
print 2, “*”, 1, “=“, 2 * 1
• enumerate(sequence[, start=0])
The enumerate() function
• break : breaks out the loop• continue : next iteration of the loop• else : end without break or continue
break and continue statement
• Repeat while an ex-pression is true
• Used in break, con-tinue, else
while statement
Fibonacci series
• 어떤 사람이 벽으로 둘러싸인 어떤 곳에다 토끼 암수 한 쌍을 집어 넣었다 . 매달 한 쌍의 토끼가 태어나고 또 그 신생 토끼의 쌍이 두 달째부터 새끼를 낳을 수 있다면 , 1년 뒤 원래의 한 쌍으로부터 얼마나 많은 쌍의 토끼가 태어날까 ?
• L.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)• Builtin functions: sorted, reversed• cmp(x, y) -1, 0, 1• key compare function• Dictionary sorting (by key, by value)
Sort
• L = [ k*k for k in range(10) if k > 0]
• L=[]• for k in range:• if k > 0:• L.append(k*k)
List comprehension
FUNCTION MODULE PACKAGE
Functions
2,4
2 ** 4
16
Function name : pow
def pow(a, b): result = a ** b return result
Quadratic equation
a
acbbx
2
42
23x^2 + 43.2x + 34 = 0
import cmathdef quadratic_equation(a, b, c): in_sqrt = cmath.sqrt(b*b – 4*a*c) x1 = (-b + in_sqrt) / (2.0*a) x2 = (-b – in_sqrt) / (2.0*a) return x1, x2
print quadratic_equation(23, 43.2, 34)((-0.9391304347+0.7722013312j), (-0.9391304347-
0.7722013312j))
Quadratic equation
Defining Functions
Defining Functions
h = 5
def f(): a = h + 10 # Can refer name but not change print a
def f(): global h h = h + 10 print hprint h
Globals and locals
Search names from inside to outside
x = 2def F(): x = 1 def G(): print x G()F()
Nested function
def write_multiple_items(file, separator, *args): file.write(separator.join(args))
>>> # Unpacking argument lists>>> range(3,6)[3, 4, 5]>>> args = [3, 6]>>> range(*args)[3, 4, 5]
Arbitrary argument lists
Keyword arguments
def cheeseshop(kind, *args, **kwargs): assert type(args) == list assert type(kwargs) == dict
>>> # Unpacking argument dict>>> mydict = {‘client’:’michael’, ‘sketch’:’cap’}>>> mylist = [‘b’, ‘c’]>>> cheeseshop(‘a’, ‘b’, ‘c’, client=‘michael’,
sketch=‘cap’)>>> cheeseshop(‘a’, *mylist, **mydict)
Arbitrary keyword argument
• {‘one’:2, ‘two’:3)• dict(one=2, two=3)• dict({‘one’:2, ‘two’:3})• dict(zip((‘one’, ‘two’), (2, 3)))• dict([[‘two’, 3], [‘one’, 2]])
Various ways for dict
• LISP, Heskel• Function is an object• Recursion • Expression evaluation instead of statement• It can be used in control flow • In Python: map, reduce, filter, lambda, list compre-
hension (,iterator, generator)
Python functional programming
>>> def sqr(x): return x*x…>>> def cube(x): return x*x*x…>>> sqr<function sqr at …>>>> a = [sqr, cube]>>> a[0](2)>>> def compose(f, g): return f(g(x))>>> compose(sqr, cube, 2)64
Python functional programming
>>> f = lambda x: x+4>>> f(3)7>>> a = [‘1’, ‘2’, ‘3’]>>> map(int, a)>>> [1, 2, 3]>>> reduce(lambda x, y: x+y, [1,2,3,4,5])>>> ((((1+2)+3)+4)+5)>>> filter(lambda x: x%2, range(10))[1, 3, 5, 7, 9]
lambda, map, reduce, filter
A file containing Python definitions and statements. The file name module name (.py) In fib.py, fib, fib2 functions existed,
◦ from fib import fib, fib2◦ fib(3)or◦ import fib◦ fib.fib2(3)or◦ from fib import *◦ fib(3)
Module
• That file is in current directory or PYTHONPATH envi-ronmental variable
• Orimport syssys.path.append(‘/mydirectory’)
import path
Byte compile for Virtual Machine◦ import statement search .pyc first.◦ If .py is new, recompile it◦ If use –O option (optimization), it makes .pyo
For reload, use reload(module) If module was executed program mode, __name__ is
‘__main__’ but module importing, __name__ is module name
So, for scripting (not for importing), useif __name__ == “__main__”: fib(3)
Module
• A way of structuring python module namespace by us-ing “dotted module names”
Packages
import sound.effects.echosound.effects.echo()…
Or
from sound.effects import echoecho()…
Or
from sound.effects import echo as myechomyecho()…
Packages
STRING FORMATING AND FILE IO
• str – 비형식적 문자열로 변환• repr – 형식적 문자열로 변환• eval – 문자열을 실행 (expression, 식 )• exec – 문자열을 실행 (statement, 문 )
Functions for string
>>> s = 'Hello, world'>>> str(s)'Hello, world'>>> repr(s)"'Hello, world'">>>>>> str(0.1)'0.1'>>> repr(0.1)'0.10000000000000001'>>>
>>> s1 = repr([1,2,3])>>> s1‘[1, 2, 3]'>>> eval(s1)[1, 2, 3]>>>>>> a = 1>>> a = eval(‘a + 4’)>>> a5>>> exec ‘a = a + 4’>>> a9
String formatting (old style)
>>> template = "My name is %s and I have %i won" >>> template % ("yong", 1000) 'My name is yong and I have 1000 won' >>> >>> template = "My name is %(name)s and I have %(money)i won" >>> template % {'name':'yong', 'money':1000} 'My name is yong and I have 1000 won' >>> >>> name = 'yong' >>> money = 1000 >>> template % locals() 'My name is yong and I have 1000 won' >>>>>> import math >>> print 'The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi The value of PI is approximately 3.142.>>>
• Similar with sprintf() in C
String formatting operation
String formatting (new style) 1
>>> template = "My name is {0} and I have {1} won" >>> template.format("yong", 1000) 'My name is yong and I have 1000 won' >>> >>> template = "My name is {name} and I have {money} won" >>> template.format(name=‘yong', money=1000} 'My name is yong and I have 1000 won' >>> >>> print 'The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred', ... other='Georg') The story of Bill, Manfred, and Georg. >>>>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678} >>> for name, phone in table.items(): ... print '{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone) ... Jack ==> 4098 Dcab ==> 7678 Sjoerd ==> 4127
String formatting (new style) 2
"First, thou shalt count to {0}" # References first positional argument "My quest is {name}" # References keyword argument 'name' "Weight in tons {0.weight}" # 'weight' attribute of first positional arg "Units destroyed: {players[0]}" # First element of keyword argument 'players'.
"Harold's a clever {0!s}" # Calls str() on the argument first "Bring out the holy {name!r}" # Calls repr() on the argument first
"A man with two {0:{1}}".format("noses", 10)
• mode : ‘r’, ‘w’, ‘a’, ‘r+’, ‘b’, ‘rb’, ‘wb’• Method : read, readline, readlines, write
Reading and Writing Files
>>> f = open(‘/tmp/workfile’, ‘w’)>>> print f<open file ‘/tmp/workfile’, mode ‘w’ at 80a0960>
>>> f.read()'This is the entire file.\n' >>> f.read() '‘>>> f.readline() 'This is the first line of the file.\n' >>> f.readline() 'Second line of the file\n' >>> f.readline() ''
>>> f.readlines()['This is the first line of the file.\n', 'Second line of the file\n'] >>>>>> for line in f: print line, This is the first line of the file. Sec-ond line of the file>>>>>> f.write(str(43))
• f.tell() : current position• F.seek(offset, from_what) : go there position
– from_what : 0 start, 1 current, 2 end
Position in the file
>>> f = open('/tmp/workfile', 'r+') >>> f.write('0123456789abcdef') >>> f.seek(5) # Go to the 6th byte in the file >>> f.read(1) '5' >>> f.seek(-3, 2) # Go to the 3rd byte before the end >>> f.read(1) 'd'
• f.close() : close it and free up any system resource• “with” keyword when free up
File close
>>> f.close() >>> f.read() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in ? ValueError: I/O operation on closed file
>>> with open('/tmp/workfile', 'r') as f: ... read_data = f.read() >>> f.closed True
• stdin, stdout, stderr• Command line pipe “>”, “2>”, “<“, “|”
• Different with sys.argv
Standard IO
def work(input_file, output_file): output_file.write("<") output_file.write(input_file.read()) output_file.write(">")
work(open('a.txt'), open('b.txt', 'w'))
import syswork(sys.stdin, sys.stdout)-----python a.py < a.txt > b.txt
• Virtual file on memory
StringIO
from cStringIO import StringIO
handle = StringIO("""\> test fastaAGTCAGTCAGTCCCCC""")
for line in handle: print line
• 문자들의 집합 (Character set) 을 부호화하는것– ASCII : 7 비트 , 인코딩– ISO-Latin1(ISO-8859-1) : 8 비트 , 대부분의 서구유럽언어 표시– 한글조합형 – 한글완성형 EUC-KR CP949 : 2 바이트
• 인코딩간 호환문제• Unicode
Character encoding
• 전세계의 모든 문자를 표시하기 위한 체계• 목적 : 모든 인코딩 방법을 유니코드로 교체• 인코딩
– UTF-7 – UTF-8 : 가변문자열 (2 바이트 혹은 4 바이트 )– UTF-16
Unicode
• ‘a’ str• u‘a’ unicode • ‘a’ + u‘bc’ u‘abc’
• Unicode Str• encode/decode• Character set
Unicode in Python
• Python default encoding : ASCII UTF-8– Used in unicode file IO
• Source code encoding : ASCII– # -*- coding:utf-8 -*-
• 한글이 깨진다면 ,– 저장된 정보의 인코딩 확인– 디스플레이 환경 ( 터미널 , 에디터 , 웹브라우저 등 )
Unicode in Python 2
Hangul examples
hangul.py 필요
>>> import hangul >>> haveJongsung = lambda u: bool(hangul.split(u[-1])[-1])>>> haveJongsung(u' 자음 ')) True >>> haveJongsung(u‘ 자 ')) False
Excersize
임의의 텍스트파일내 단어의 출현 빈도를 조사하여 가장 많이 출현한 단어부터 정렬하여 출력하는 프로그램 (특수기호 제외 , 소문자로 통일 )
$ python word_frequency.py < input.txt32 the28 of17 boy…
Excersize
임의의 FASTA 형식의 파일에 저장된 DNA 서열을 읽어 GC 함량을 계산하시오 (single FASTA format)
$ python gc_content.py < input.fasta0.55
Excersize
임의의 FASTA 형식의 파일에 저장된 DNA 서열을 읽어 Reverse complement 서열을 출력하시오 (Single FASTA)
$ python reverse_complement.py < input.fasta> seq1 reverse complementAGTCAAGGCCAAGTCCAAAGCAGCAGGAGCCAAGGT
EXCEPTION AND TEST
Exception
• Errors detected during execution
• Used by class inheritance
• BaseException– SystemExit– KeyboardInterrupt– GeneratorExit– Exception
Built-in Exceptions
• By default, when exception raised, program stopped and show error message
• try/except/else/finally statement
Handling Exceptions
try: statements… #1except (exception types): statements… #2else: statements… #3finally: statements… #4
Handling Exceptions example
Handling Exceptions example
Handling Exceptions example
def dosomething(): a = 1/0
try: dosomething()except ArithmeticError: print ‘Exception occurred’
Raising Exceptions
• “raise” statement allows the programmer to force a specified exception to occur.
User-defined Exceptions
• Programs may name their own exceptions by creating a new exception class
Assert statement
• Usually, used when debugging
a = 30margin = 2 * 0.2assert margin > 10, ‘not enough margin %s’ % margin
if not margin > 10: raise AssertionException(‘not enough margin %s’ % margin)
• 프로그램을 작은 단위로 쪼개서 그 단위를 테스트하는 전통적인 프로그래밍 테스팅 방법중의 하나
• 왜 필요한가 ?
• Regression testing 개념– 인공적인 상황을 가정하고 , 테스트모듈이 그 상황을 이용하여 , 결과값을
계산한다 . 이때 기대되는 값과 , 계산 값이 같은가를 확인한다 .– 프로그램이 퇴행하지 않도록 계속적으로 검사한다 .– 프로그램이 수정되는 것 뿐만 아니라 , 플랫폼이나 주변 환경 등의 요소의
변화에 의한 퇴행도 검사한다 .
Unit test 란 ?
bioxp
• 테스트가 주도하는 프로그래밍• 기본 사이클
– Write a test – Make it compile, run it to see it fails – Make it run – Remove duplication
Test Driven Development
bioxp
• 테스트에는 실제 코드를 어떻게 사용하는지에 대해 작동하는 설명이 들어있다 . ( 인터페이스가 정의된다 .)
• 따로 테스트를 할 필요가 없다 . • 코드 수정 시 기존의 테스트 코드를 통과하는지 체크되기 때문에 통합적인
테스트가 유지된다 . • 테스트가 용이한 코드가 유지보수관리가 용이하다 . • 프로그램이 잘못되었는지를 "빨리 " 알 수 있다 ( 혹은 그럴 확률이 높다 ). (Fail
early, often) • 어떤 기능을 구현할 때 , 어떻게 사용할지를 먼저 생각하도록 이끄는 역할을 한다 .
(Programming by intention) • 오랜 시간이 지난 후에 다시 그 코드를 개선해야 할 일이 생길 때 ( 혹은 어쨌던 봐야 할 일이 있을 때 ), 빨리 접근할 수 있도록 도와준다 . (Documentation)
TDD 의 장점
bioxp
CLASS
• Programming paradigms– Procedural programming– Functional programming– Object oriented programming
• It’s origin is the modeling of cell• Modeling of real world Easy maintain• The keys : remove duplication, easy management
Object Oriented
Example calculate average
Name Korean English Math Science
smith 80 69 70 88
neo 92 66 80 72
trinity 82 73 91 90
oracle 80 42 100 92
Procedural example
smith_korean = 80smith_english = 69smith_math = 70smith_science = 88
neo_korean = 92neo_english = 66neo_math = 80neo_science = 88
smith_average = (smith_korean + smith_english + smith_math + smith_science) / 4.0neo_average = (neo_korean + neo_english + neo_math + neo_science) / 4.0
Functional example
def average(alist): return sum(alist) / float(len(alist))
smith = { 'korean': 80, 'english': 69, 'math': 70, 'science': 88, }neo = { 'korean': 92, 'english': 66, 'math': 80, 'science': 88, }
smith_average = average(smith.values())neo_average = average(neo.values())
Object oriented example
class Score: def __init__(self, korea, english, math, science): self.korea = korea self.english = english self.math = math self.science = science def get_average(self): return (self.korea + self.english + self.math + self.science) / 4.0
smith_score = Score(80, 69, 70, 88)smith_average = smith_score.get_average()neo_score = Score(92, 66, 80, 88)neo_average = neo_score.get_average()
• Collection of variables and functions• It is a kind of name space
class Person: name = ‘yong’ gender = ‘male’ def get_age(self): return 27
Person.name, Person.get_age()
Class statement
smith_score = Score(80, 69, 70, 88)
object = Class()
붕어빵틀붕어빵
Instance(object) and Class
Class Person: count = 0 def __init__(self, name, gender): self.name = name self.gender = gender Person.count += 1 def set_age(self, age): self.age = age
yong = Person(‘yong’, ‘male’)yong.set_age(27)
클래스 변수
생성자 인스턴스 변수
메쏘드( 인스턴스 함수 )
객체
메쏘드 호출
• Constructor( 생성자 ) : 객체가 만들어질 때 최초 수행되는 함수
Constructor, Destructor
class Person: count = 0 def __init__(self, name, gender): self.name = name self.gender = gender Person.count += 1 def __del__(self): Person.count -= 1
• __add__(self, other) : +• __sub__(self, other) : - • __mul__(self, other) : *• __div__(self, other) : /• __mod__(self, other) : %• __and__(self, other) : &• __or__(self, other) : |
Operator overloading
Class MyString: def __init__(self, str): self.str = str def __div__(self, sep): return self.str.split(sep)
>>> m = MyString(“abcdef”)>>> print m / “b”[“a”, “cdef”]
• Is-a relationship. “Man is a person”
Inheritance
class Man(Person): def __init__(self, name): Person.__init__(self, name, ‘male’)
class Woman(Person): def __init__(self, name): Person.__init__(self, name, ‘female’)
yong = Man(‘yong’)yong.gender, yong.set_age(27)
Multiple Inheritance
class Singer: def song(self): print “Oh my love~”
class ManSinger(Man, Singer): def __init__(self, name): Man.__init__(self, name)
yong = ManSinger(‘yong’)yong.song()
Subclassing
class MyList(list): def __sub__(self, other): L = self[:] for x in other: if x in L: L.remove(x) return L
>>> L = MyList([1,2,3,’spam’,4,5])>>> L = L – [‘spam’]>>> print L[1, 2, 3, 4, 5]
Polymorphism
class Animal: def cry(self): print ‘…’
class Dog(Animal): def cry(self): print ‘멍멍’
class Duck(Animal): def cry(self): print “꽥꽥”
for each in (Animal(), Dog(), Duck()): each.cry()
• has-a relationship.
Composition
class Set(list): def union(self, A): result = self[:] for x in A: if x not in result: result.append(x) return Set(res)
A = MySet([1,2,3])B = MySet([3,4,5])print A.union(B)
• Python do not support complete private• “from module import *” do not import name “_”
starting
Encapsulation
class Encapsulation: z = 10 __x = 1
>>> Encapsulation.z>>> Encapsulation.__x>>> Encapsulation._Encapsulation__x
DECORATOR ITERATOR GEN-ERATOR
• 함수를 장식 (decoration) 하는 함수
Decorator
@A @B @Cdef f(): ….
def f(): ….f = A(B(C(f)))
def mydecorator(function): def wrapper(*args, **kwargs): ## do something for decoration result = function(*args, **kwargs) return result return wrapper
def require_int(function): def wrapper(arg): assert isinstance(arg, int) return function(arg) return wrapper
@require_intdef p1(arg): print arg
• 인수를 가질 수도 있다 .
Decorator
def mydecorator(arg1, arg2): def _mydecorator(function): def __mydecorator(*args, **kwargs): #do somethings for decoration result = function(*args, **kwargs) return result return __mydecorator return _mydecorator
@mydecorator(1, 2)def f(arg): ….
• 인스턴스를 생성하지 않고 클래스 이름으로 직접 호출할 수 있는 메쏘드
• Instance method 는 이처럼 호출하면 unbounded method 오류
Static method
class D: def spam(x, y): # self 가 없다 . print ‘static method’, x, y spam = staticmethod(spam)
D.spam(1, 2) class D: @staticmethod def spam(x, y): print ‘static method’, x, y
• 일반 메쏘드가 첫 인수 (self) 로 인스턴스 객체를 받는 것에 비해서 , 클래스 메쏘드는 첫 인수로 클래스 객체를 받는다 .
Class method
class C: def spam(cls, y): # self 가 없다 . print ‘class method’, cls, y spam = classmethod(spam)
>>> C.spam(5)__main__.C 5
class C: @classmethod def spam(cls, y): print ‘class method’, cls, y
• 멤버 값을 정의할 때 편하게 사용하기 위함• < 예제 > degree 에 변수에 값을 저장하는데 360 도 미만의
범위에서 정규화 하기
get/set property
class D(object): def __init__(self): self.__degree = 0 def get_degree(self): return self.__degree def set_degree(self, d): self.__degree = d % 360 degree = property(get_degree, set_degree)
d = D()d.degree = 10 # set_degree callprint d.degree # get_degree call
• 순차적으로 참조는 하나 , 인덱싱에 의한 순서적인 참조는 의미가 없는 경우 메모리 효율
• iter() 내장함수로 만들며 , next() 메쏘드를 갖는다 .• 더 이상 넘겨줄 자료가 없으면 StopIteration 예외
Iterator
>>> I = iter([1,2,3])>>> I<iterator object at 0x1234556>>>> I.next()1>>> I.next()2>>> I.next()3
>>> I.next() # 더이상 자료가 없으면 StopIterationTraceback (most recent call last): File "<pyshell#71>", line 1, in ? I.next() StopIteration
• iter(s) 에 의해 s.__iter__() 가 호출되고 반복자 객체를 리턴한다 .
• 반복자 객체는 next() 메쏘드를 갖는다 .
Iterator on class
class Seq: def __init__(self, fname): self.file = open(fname) def __iter__(self): return self def next(self): line = self.file.readline() if not line: raise StopIteration return line
>>> s = Seq(‘readme.txt’)>>> for line in S: print line,
• icon 이란 언어에서 영향을 받음• 기존의 함수 호출방식 – 인수들과 내부 변수들이 스택을 이용
생성 소멸• 발생자란 ( 중단된 시점부터 ) 재실행 가능한 함수• 어떤 함수이든 yield 를 가지면 발생자 함수 • 일종의 내맘대로 만드는 iterator
Generator
def generate_int(n): while True: yield n n += 1
def generate_int(n): while True: return n n += 1
• 피보나치 수열
Generator example
def fibonacci(a=1, b=1): while 1: yield a a, b = b, a+b
t = fibonacci() # t 는 반복자 for i in range(10): print t.next(),
• 홀수 집합 만들기 (iterator 이용 )
Generator example
class Odds: def __init__(self, limit=None): self.data = -1 self.limit = limit def __iter__(self): return self def next(self): self.data += 2 if self.limit and self.limit <= self.data: raise StopIteration return self.data
>>> for k in Odds(20): print k, 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
• 홀수 집합 만들기 (generator 이용 )
Generator example
def odds(limit=None): k = 1 while not limit or limit >= k: yield k k += 2
>>> for k in odds(20): print k,1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
• List comprehension
• Generator expression
• Other example
Generator expression
>>> [k for k in range(100) if k % 5 == 0] [0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95]
>>> (k for k in range(100) if k % 5 == 0) <generator object at 0x40190e4c>
>>> sum(x for x in range(1, 20) if x % 2)>>> “, “.join(x for x in [“abc”, “def”] if x.startswith(“a”))
• iter()• xrange()• dict.iteritems(), dict.iterkeys(), dict.itervalues()• file 은 라인단위의 반복자를 지원한다 . • reversed() 는 iterator 를 받지 않는다 .
Iterator / generator 가 사용되는 곳
• http://docs.python.org/library/itertools.html• Infinite iterator: count, cycle, repeat• Finite iterator: chain, groupby, ifilter,…• Combinatoric iterator: product, permutations, combi-
nations
Itertools module
>>> text = “Hello world my world”>>> wd = dict( (k, len(list(v))) for k, v in groupby( sorted(text.split() ), lambda x: x.upper()) )
Excersize
임의의 FASTA 형식의 파일에 저장된 DNA 서열을 읽어 Reverse complement 서열을 출력하시오 (Multiple FASTA)
$ python reverse_complement.py < input.fasta> seq1 reverse complementAGTCAAGGCCAAGTCCAAAGCAGCAGGAGCCAAGGT> seq2 reverse complementAGTCAAGGCCAAGTCCAAAGCAGCAGGAGCCAAGGT
STANDARD LIBRARIES
• 특정 기능을 수행하기 위한 모듈 및 패키지 import 하여 사용
• Python libraries– Built-in library : 파이썬 설치시 같이 설치됨
• math, StringIO, random, unittest, re, itertools, decimal • os, sys, subprocess, glob, pickle, csv, datetime, Tkinter, …
– 3rd party library : 따로 설치하여 사용해야함• wxPython, PythonWin, numpy, scipy, matplotlib, Biopython, PIL,
BeautifulSoup…
Library?
• Miscellaneous operating system interfaces• 운영체제 의존적인 기능들을 일관적으로 사용• os.name ‘posix’, ‘nt’, ‘mac’, ‘os2’, ‘ce’, ‘java’,
‘riscos’• os.environ 시스템 환경변수 사전• os.chdir 현재 디렉토리 변경 • os.stat 파일의 속성• os.walk 특정 디렉토리 하위 모든 파일들에 대한 일괄작업• os.fork 프로세스 분기
os
• System-specific parameters and functions• 시스템운영에 관련된 특정 상수값들과 함수• sys.argv 명령행 인수• sys.getdefaultencoding() 기본 인코딩 • sys.stdin, sys.stdout 표준입출력
sys
• Subprocess management• 다른 프로그램 이용하기
– Shell pipeline– Process spawn
• Popen, PIPE
Subprocess
• Unix style pathname pattern expansion• 와일드카드를 이용한 디렉토리내 파일 탐색
– ? : 아무런 문자 하나– * : 0 개 이상의 아무 문자– [ ] : 사이에 나열된 문자 중 하나– - : 일정 범위 a-z
glob
• Python object serialization• 파이썬 객체를 ( 파일에 ) 저장하기• dump() and load()
pickle
• CSV File Reading and Writing• 표 데이터를 다루는 일반적인 방법• CSV format : “,” 로 컬럼 구분 . ‘ “” ’ 로 데이터 구분• reader() and writer()
csv
• Basic date and time types• 날짜와 시각 ( 시간 ) 을 다루기• date, time, datetime, timedelta, tzinfo
datetime
• Python interface to Tcl/Tk• Built-in GUI library, 운영체제 독립
Tkinter
• Advanced GUI library for python• http://www.wxpython.org• 3rd party GUI library, 운영체제 독립• PythonWin 과 구분
wxPython
• numpy : 행렬 , 벡터방식의 수치해석• scipy : 각종 과학연산용 라이브러리• matplotlib : matLab 프로그램의 영향을 받은 차트
라이브러리
numpy , scipy, matplotlib
• Python Image Library• 그래픽이미지 변환 및 수정
PIL
• HTML, XML 문서 파싱 라이브러리• Invalide 형식도 적절하게 자동 해석
BeautifulSoup
• 생물정보 관련 라이브러리• 생물서열 관리 , 각종 문서형식 파싱 , 주요 분석 알고리즘 탑재
BioPython
www.insilicogen.comE-mail [email protected] Tel 031-278-0061Fax 031-278-0062