前言

在上一篇中我們已經(jīng)安裝好了Anaconda，Anaconda本身自帶Jupter Notebook。本期我們來學(xué)習(xí)使用 Jupyter Notebook。

一、Jupter Notebook是什么

1.1 簡介

Jupyter Notebook是基于網(wǎng)頁的用于交互計(jì)算的應(yīng)用程序。其可被應(yīng)用于全過程計(jì)算：開發(fā)、文檔編寫、運(yùn)行代碼和展示結(jié)果。——Jupyter Notebook官方介紹

Jupyter Notebook是一個(gè)開源 Web 應(yīng)用程序，允許您創(chuàng)建和共享包含實(shí)時(shí)代碼、方程式、可視化和敘述文本的文檔。用途包括：數(shù)據(jù)清理和轉(zhuǎn)換，數(shù)值模擬，統(tǒng)計(jì)建模，數(shù)據(jù)可視化，機(jī)器學(xué)習(xí)等等。支持python、C、java、Go等多種編程語言。同時(shí)支持markdown編輯器。

簡而言之，Jupyter Notebook是以網(wǎng)頁的形式打開，可以在網(wǎng)頁頁面中直接編寫代碼和運(yùn)行代碼，代碼的運(yùn)行結(jié)果也會(huì)直接在代碼塊下顯示的程序。如在編程過程中需要編寫說明文檔，可在同一個(gè)頁面中直接編寫，便于作及時(shí)的說明和解釋。

Jupyter Notebook 已迅速成為數(shù)據(jù)分析，機(jī)器學(xué)習(xí)的必備工具。因?yàn)樗梢宰寯?shù)據(jù)分析師集中精力向用戶解釋整個(gè)分析過程。

1.2 組成部分

① 網(wǎng)頁應(yīng)用

網(wǎng)頁應(yīng)用即基于網(wǎng)頁形式的、結(jié)合了編寫說明文檔、數(shù)學(xué)公式、交互計(jì)算和其他富媒體形式的工具。簡言之，網(wǎng)頁應(yīng)用是可以實(shí)現(xiàn)各種功能的工具。

② 文檔

即Jupyter Notebook中所有交互計(jì)算、編寫說明文檔、數(shù)學(xué)公式、圖片以及其他富媒體形式的輸入和輸出，都是以文檔的形式體現(xiàn)的。

這些文檔是保存為后綴名為.ipynb的JSON格式文件，不僅便于版本控制，也方便與他人共享。

此外，文檔還可以導(dǎo)出為：HTML、LaTeX、PDF等格式。

1.3 Jupyter Notebook的主要特點(diǎn)

① 編程時(shí)具有語法高亮、縮進(jìn)、tab補(bǔ)全的功能。

② 可直接通過瀏覽器運(yùn)行代碼，同時(shí)在代碼塊下方展示運(yùn)行結(jié)果。

③ 以富媒體格式展示計(jì)算結(jié)果。富媒體格式包括：HTML，LaTeX，PNG，SVG等。

④ 對代碼編寫說明文檔或語句時(shí)，支持Markdown語法。

⑤ 支持使用LaTeX編寫數(shù)學(xué)性說明。

二、為什么使用Jupyter Notebook?

• 傳統(tǒng)軟件開發(fā)：工程／目標(biāo)明確

  需求分析，設(shè)計(jì)架構(gòu)，開發(fā)模塊，測試

• 數(shù)據(jù)挖掘：藝術(shù)／目標(biāo)不明確

  目的是具體的洞察目標(biāo)，而不是機(jī)械的完成任務(wù)

  通過執(zhí)行代碼來理解問題

  迭代式地改進(jìn)代碼來改進(jìn)解決方法

  實(shí)時(shí)運(yùn)行的代碼、敘事性的文本和可視化被整合在一起，方便使用代碼和數(shù)據(jù)來講述故事

  對比Jupyter Notebook和Pycharm

• 畫圖和數(shù)據(jù)展示便捷，可以實(shí)時(shí)查看結(jié)果

總結(jié)：Jupyter Notebook 相比 Pycharm 在畫圖和數(shù)據(jù)展示方面更有優(yōu)勢。

三、安裝

在上一篇中我們已經(jīng)安裝好了Anaconda，Anaconda本身自帶Jupter Notebook。具體安裝參考上篇。

四、Jupyter Notebok配置

4.1 基本配置

1、設(shè)置登錄密碼，獲取sha1密碼

# 首先進(jìn)入python命令行
python
# 在命令行下輸入
from notebook.auth import passwd;passwd()
# 按照提示輸入密碼，這是jupyter的登陸密碼

記住設(shè)置的密碼, 非常重要, 比如設(shè)置了密碼為:123456。

記住sha1, 非常重要, 'sha1:XXXX:XXXX’全部復(fù)制下來, 包括引號(hào)。

2、修改jupyter配置文件

生成配置文件 jupyter_notebook_config.py，windows在 C:\Users\username\.jupyter下，username為你電腦用戶名。如果沒有這個(gè)文件，可以使用下面命令生成。

jupyter notebook --generate-config

編輯 jupyter_notebook_config.py，在開頭加入以下代碼

#設(shè)置可訪問的ip為任意。
c.NotebookApp.ip = '*'  #某些版本為c.NotebookApp.ip = '0.0.0.0',都表示任意ip#不打開瀏覽器。推薦谷歌，火狐等訪問登錄jupyter
c.NotebookApp.open_browser = False#這里填上面設(shè)置密碼時(shí)生成的hash密碼
c.NotebookApp.password = 'sha1:XXXX:XXXX'#允許使用root用戶開啟jupyter，windows忽略這條
#c.NotebookApp.allow_remote_access = True#設(shè)置登陸端口，一般為8888
c.NotebookApp.port = 8888#設(shè)置jupyter-notebook的工作空間，注意linux與windows的路徑表示方式
c.NotebookApp.notebook_dir = 'E:\workspace\pycharm\jupyter'## 其他配置項(xiàng)根據(jù)自己需要修改

3、啟動(dòng)

① 點(diǎn)擊Jupyter Notebook打開

② 在終端或者命令行輸入，終端或者命令行不要關(guān)閉，在瀏覽器地址欄輸入http://localhost:8888或者h(yuǎn)ttp://127.0.0.1:8888

jupyter-notebook

出現(xiàn)jupyter登陸頁面則初步安裝成功，輸入設(shè)置的登陸密碼，新建一個(gè) Python 文件，即.ipynb文件

print("Hello Jupyter") # 按shift+enter運(yùn)行

正常輸出說明安裝成功

4.2 配置開機(jī)自啟與后臺(tái)運(yùn)行

① 在非系統(tǒng)目錄下新建文本文檔，修改文件名為jupyter.bat，需要設(shè)置文件顯示后綴名。用記事本打開，輸入以下代碼：

@echo off
cd C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\StartUp
if "%1"=="h" goto begin
start mshta vbscript:createobject("wscript.shell").run("""%~nx0"" h",0)(window.close)&&exit
:begin
cd D:\PF\Anaconda3\Scripts
D:\PF\Anaconda3\Scripts\jupyter.exe notebook --no-browser --port=8888

其中，C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\StartUp 、D:\PF\Anaconda3\Scripts和 D:\PF\Anaconda3\Scripts\jupyter.exe 根據(jù)自己系統(tǒng)和安裝目錄進(jìn)行替換。

② 雙擊jupyter.bat 測試能否正常開啟jupyter

③ 移動(dòng)jupyter.bat到windows啟動(dòng)文件夾

• win7 ：C:\Users\admin\AppData\Roaming\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Startup，admin為自己電腦用戶名，需要根據(jù)自己電腦實(shí)際情況手動(dòng)修改。
• win10：C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\StartUp

4.3 開啟代碼自動(dòng)補(bǔ)全

開啟代碼自動(dòng)補(bǔ)全，可以提高代碼的編寫效率。重點(diǎn)推薦配置

1.使用pip安裝jupyter拓展包，本人選擇在cmd中安裝

pip install jupyter_contrib_nbextensions

或者

conda install jupyter_contrib_nbextensions

2.配置 nbextension，前提是先關(guān)閉jupyter notebook

jupyter contrib nbextension install --user --skip-running-check

3.點(diǎn)擊Jupyter圖標(biāo)，在Jupyter Notebook里開啟功能

4.然后打開hinterland功能

5.最后就可以使用代碼補(bǔ)全了

五、兩種鍵盤輸入模式

Jupyter Notebook 有兩種鍵盤輸入模式，即命令模式和編輯模式，這與 Vim 有些類似。在編輯模式下，可以往單元中鍵入代碼或文本，此時(shí)單元格被綠色的框線包圍，且命令模式下的快捷鍵不生效。在命令模式下，可以用快捷鍵命令運(yùn)行單元格，移動(dòng)單元格，切換單元格編輯狀態(tài)等等，此時(shí)的單元格被灰色的框線包圍，且編輯模式下的快捷鍵不生效。

從命令模式進(jìn)入編輯模式需按 Enter 鍵，從編輯模式切換到命令模式需按 Esc 鍵。

5.1 編輯模式

當(dāng)條框單元為綠色時(shí)，此時(shí)處于編輯模式。編輯模式下我們主要記住代碼補(bǔ)全、代碼提示和運(yùn)行單元的快捷鍵。

快捷鍵	作用
Tab	代碼補(bǔ)全或縮進(jìn)
Shift + Tab	查看函數(shù)參數(shù)，光標(biāo)要在括號(hào)中
Shift + Enter	運(yùn)行本單元，選中下一單元
Ctrl + Enter	運(yùn)行本單元
Alt + Enter	運(yùn)行本單元并在下方插入一個(gè)單元
esc、點(diǎn)擊輸入框前面的 ln [ ]	退出編輯模式

5.2 命令模式

當(dāng)輸入框?yàn)樗{(lán)色時(shí)，此時(shí)處于命令模式。我們主要記住單元格增刪和單元格狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

快捷鍵	作用
y	單元格進(jìn)入代碼模式
m	單元格進(jìn)入 markdown 格式
A	上方插入新單元格
B	下方插入新單元格
DD	刪除選中的單元格
enter	進(jìn)入編輯模式

此外，還有三種運(yùn)行代碼模式快捷鍵，和編輯模式下相同，這里不再例舉。

5.3 其他常用快捷鍵

• ctrl+a: 全選
• ctrl+z: 撤銷
• ctrl+c: 復(fù)制
• ctrl+v: 粘貼
• 保存ctrl+s:
• ctrl+/:注釋或者取消注釋
• shift+1l: 選中多行

六、魔法命令

Jupyter Notebook 中有許多魔法命令，魔法命令提供了一種簡便、快捷的方式來執(zhí)行常見任務(wù)，因此被稱為“魔法”。

6.1 查看幫助文檔

用法	作用
?	查看對變量、函數(shù)等的描述
??	查看更細(xì)致的描述

請看下面的代碼示例：

len?

返回：

Signature: len(obj, /)
Docstring: Return the number of items in a container.
Type:      builtin_function_or_method

下面定義一個(gè)函數(shù)：

def get_one():"""return the number 1"""return 1

如果是一個(gè)問號(hào)：

get_one?

返回

Signature: get_one()
Docstring: return the number 1
File:      e:\temp\ipykernel_1692\2371390829.py
Type:      function
如果是兩個(gè)問號(hào)：

get_one??

返回

Signature: get_one()
Source:   
def get_one():"""return the number 1"""return 1
File:      e:\temp\ipykernel_1692\2371390829.py
Type:      function

看得出來，兩個(gè)問號(hào)給予的描述是更細(xì)致的，畢竟疑問號(hào)都多了一個(gè)嘛。

6.2 其他魔法命令

魔法命令基本上都是以 % 開頭的，用于實(shí)現(xiàn)一些在常規(guī)Python語法中無法實(shí)現(xiàn)或不容易實(shí)現(xiàn)的功能，使得開發(fā)者能夠輕松地執(zhí)行一些特定任務(wù)，從而讓整個(gè)交互式計(jì)算環(huán)境顯得更加“神奇”和高效。

魔法命令	作用
%run	運(yùn)行后導(dǎo)入自定義文件，運(yùn)行完后，該文件內(nèi)的函數(shù)、類等都可以直接使用
%timeit	統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間， 用于測試一行代碼性能，一般是耗時(shí)較短的
%time	統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間，用于測試代碼性能，一般是耗時(shí)較長的
%who	查看當(dāng)前會(huì)話的所有變量與函數(shù)名稱
%whos	顯示變量類型和值
%who_ls	以列表形式顯示變量和函數(shù)名
pip install	用于安裝包
lsmagic	查看所有魔法命令
?	查看魔法命令的幫助文檔

現(xiàn)有一個(gè)名為 test.py 文件，包含如下內(nèi)容：

def display():"""show the number"""print('hello')
def add(x,y):return x+y
display()

下面演示魔法命令的使用，因?yàn)榇a較為簡短，因此直接以圖片形式展示。

[外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-iglTQuH1-1690327331492)(C:\Users\崔羽飛\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230725111812375.png)]

七、結(jié)語

本期跟大家分享的內(nèi)容就到此結(jié)束了！希望本文的內(nèi)容能夠幫助到你。

參考

Ubuntu與windows下配置安裝jupyter-notebook以及其開機(jī)自啟、后臺(tái)運(yùn)行與遠(yuǎn)程訪問

windows環(huán)境 jupyter notebook 自啟動(dòng) 局域網(wǎng)訪問

jupyter 的代碼自動(dòng)補(bǔ)全

Python實(shí)現(xiàn)讀取txt文件并轉(zhuǎn)換為excel的方法示例

Jupyter Notebook介紹、安裝及使用教程

Jupyter Notebook介紹及使用操作

Jupyter Notebook 快捷鍵使用指南

Jupyter-notebook 常用魔法命令