파이썬 우선순위 큐 사용법
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Python 우선순위 큐 (Priority Queue) 구현하기
이 튜토리얼에서는 파이썬에서 제공하는 몇 가지 내장 큐 종류를 실습을 통해 살펴보겠습니다. 또한 큐의 이론과 유형에 대한 간단한 소개도 받게 될 것입니다. 마지막으로, 주요 클라우드 플랫폼 제공업체에서 사용할 수 있는 인기있는 메시지 브로커에 연결하기 위한 외부 라이브러리도 살펴보겠습니다.
이 튜토리얼에서 다음을 배우게 됩니다:
- 다양한 큐 유형을 구별하는 방법
- 파이썬에서 큐 데이터 유형을 구현하는 방법
- 적절한 큐를 적용하여 실제 문제를 해결하는 방법
- 파이썬의 스레드 안전 (thread-safe), 비동기 (asynchronous) 및 프로세스 간 (interprocess) 큐 사용
- 라이브러리를 통해 파이썬을 분산 메시지 큐 브로커와 통합하는 방법
이 튜토리얼에서 최대한 자세하고 단계별로 실행 가능한 샘플 코드를 제공하겠습니다.
큐의 유형에 대해 배워보기
- 큐 (Queue): 선입선출 (FIFO) 방식으로 동작하는 큐
- 스택 (Stack): 후입선출 (LIFO) 방식으로 동작하는 큐
- 이중연결리스트 (Deque): 양방향에서 삽입과 삭제가 모두 가능한 큐
- 우선순위 큐 (Priority Queue): 높은 우선순위부터 정렬된 큐
파이썬에서 큐 구현하기
- 덱 (Deque)를 사용하여 FIFO 및 LIFO 큐 구현하기
- 큐 데이터 유형 구현하기
- 스택 데이터 유형 구현하기
- 힙 (Heap)을 사용하여 우선순위 큐 구현하기
- 우선순위 큐 데이터 유형 구현하기
- 우선순위 큐에서 예외 상황 처리하기
- 믹스인 (Mixin) 클래스를 사용하여 코드 리팩토링하기
실제 상황에서 큐 사용하기
- 샘플 데이터: 영국 지도의 도로망
- 도시와 도로의 객체 표현하기
- FIFO 큐를 사용한 너비 우선 탐색 (BFS)
- 너비 우선 탐색 (BFS)을 사용한 최단 경로 찾기
- LIFO 큐를 사용한 깊이 우선 탐색 (DFS)
- 우선순위 큐를 사용한 다익스트라 알고리즘
스레드 안전한 큐 사용하기
- queue.Queue
- queue.LifoQueue
- queue.PriorityQueue
비동기 큐 사용하기
- asyncio.Queue
- asyncio.LifoQueue
- asyncio.PriorityQueue
프로세스 간 통신을 위한 multiprocessing.Queue 사용하기
- 단일 스레드에서 MD5 해시 뒤집기
- 작업 부하를 균등하게 분산하기
- 전이중 통신 방식으로 통신하기
- Poison Pill로 작업자 종료하기
- 병렬 실행의 성능 분석하기
파이썬과 분산 메시지 큐 통합하기
- RabbitMQ: pika
- Redis: redis
- Apache Kafka: kafka-python3
결론
이 튜토리얼은 큐에 대한 전반적인 개요와 파이썬에서 큐를 구현하는 방법을 제공합니다. 실습과 함께 구체적인 예시와 코드를 제공하므로 효과적으로 큐를 활용할 수 있습니다. 큐를 사용하여 다양한 실제 문제를 해결하는 방법도 배우게 됩니다. 큐를 활용한 스레드 안전한 코드, 비동기 코드, 프로세스 간 통신 등 다양한 상황에서의 큐 활용 방법도 살펴보게 됩니다. 또한, 대표적인 메시지 브로커와의 파이썬 통합을 위해 외부 라이브러리를 사용하는 방법도 알아봅니다.
더 자세한 내용은 실습을 통해 살펴보시기 바랍니다.
