Jupyter notebook 使用指南

前言#

在我们的日常学习中，能够编写和运行 Python 文件的程序很多，比如 Python 安装自带的 IDE、程序员喜爱的Pycharm、数据科学全家桶 Anaconda，还有 Spyder、Thonny 等。就我个人使用而言，如果进行大型项目推荐使用 Pycharm，如果进行数据处理和分析，最好选用 Jupyter notebook。可以说，Jupyter notebook 是用Python 进行数据科学、机器学习的必备工具。

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🔊 突出优点：

  • 学习 Jupyter notebook 非常容易，按照我的教程一步一步做，再自己尝试一下，之后写代码即可健步如飞。

  • 能够独立运行一个、几个或全部 Python 代码块，更容易看到中间变量的值，从而进行调试

  • 可以插入 Markdown 说明文字和 Latex 数学公式，让枯燥的代码充满颜值，可读性爆表

  • 能够调用 Ipython 丰富的“魔法函数”，比如程序计时、重复运行、显示图片等

  • 写好的代码和文档能够以网页和 ppt 的形式在线分享。在线看 Jupyter notebook 文件

  • 可以在云端远程服务器运行，不需本地安装配置各种环境。体验一下

🔔 文件中包含了 Markdown 说明文档、代码块、代码运行结果、图片嵌入等元素，特别适合 Python 数据科学和机器学习撰写文档。

🔔 吴恩达的《深度学习》慕课的课后编程作业、大数据竞赛网站 Kaggle 上的代码文档、美国大学的数据科学课程的课后资料及编程作业，都是以 Jupyter notebook 文件的形式给出的，也就是.ipynb文件。

其实 Jupyter notebook 不止可以运行 Python，还可以运行 Julia、R、Javascript 等语言，这也是jupyter这个名字的由来。Jupyter notebook 支持的编程语言

🔔 Jupyter notebook 集编程和写作于一身，这就叫做“文学编程”。

安装和运行#

在浏览器网页中运行 Python

Ipython 内核#

Ipython 是更高级的 Python 解释器，而 Jupyter notebook 是基于 Ipython 内核的，在浏览器中以网页形式运行 Python 代码的工具，十分方便。

Ipython 是啥？

Ipython 可以理解成更高级的 Python 解释器，相比原生的 Python 交互式命令行，Ipython 有更强大的命令计数、自动补全等交互功能。

Spyder 和 Jupyter notebook 都是以 Ipython 为内核的。

安装 Jupyter notebook#

如果你安装了 Python 数据科学全家桶 Anaconda，那么其中自带了 Jupyter notebook。

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如果你没安装 Anaconda，可以直接在命令行里运行这行命令

pip install jupyter -i //pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

运行 Jupyter notebook#

打开命令行，输入 jupyter notebook，回车。稍等片刻即可跳出浏览器网页。

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🎉 看右上角：

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  • 点击 New –> Python3 即可创建 Python 文档。

  • 点击 New –> Folder 可以创建新文件夹。

  • 点击 New –> Text File 可以创建空的.txt文件。

  • 点击 New –> Terminal 可以打开操作系统命令行，你可以使用操作系统对应的命令行进行目录切换、解压文件等操作。

🔊 最常用的是点击右边的 New –> Python3，创建 Python 文档。

使用写代码#

写下并运行第一行 Python 代码#

点击左上角Untitled给新建的 Python 文档文件重新命名。

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自古第一行代码，总是会写 Hello World，故名称设置为了 HelloWorld

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在代码框中输入第一行 Python 代码，shift + 回车运行

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蓝绿两模式：命令模式、编辑模式#

Jupyter notebook 中，代码和文档都存在于一个个单元格中，每个单元格都有蓝色和绿色两种状态。

  • 命令模式（蓝色）：用于执行键盘输入的快捷命令（新增单元格、剪切、复制等等）。通过 Esc 键从绿色的编辑模式切换到蓝色的命令模式，此时单元左侧显示蓝色竖线。

  • 编辑模式（绿色）：编辑文本和代码。选中单元并按 Enter 键进入编辑模式，此时单元左侧显示绿色竖线。

命令模式和编辑模式，其实是源自于著名的 vim 编辑器，vim 编辑器以特别难学和学成之后可以超神而闻名于世。

两种单元格：代码单元格和 Markdown 单元格#

Jupyter notebook 中，有两种单元格：代码单元格和 Markdown 单元格。

  • 代码单元格：这里是你编写代码的地方，通过按 Shift + Enter 运行代码，其结果显示在本单元下方。代码单元左边有 In [1]: 这样的序列标记，方便人们查看代码的执行次序。在蓝色命令模式下，按y键可以将 Markdown 单元格转换为代码单元格。
  • Markdown 单元格：在这里对文本进行编辑，采用 markdown 的语法规范，可以设置文本格式、插入链接、图片甚至数学公式。同样使用 Shift + Enter 运行 markdown 单元来显示渲染后的文本。在蓝色命令模式下按m键可以将代码单元格转换为 Markdown 单元格。

Markdown 是程序员通用的撰写文档的语法，可以轻松实现标题、引用、链接、图片等，非常简洁易学，Github 代码托管网站、有道云笔记、简书、知乎、CSDN 论坛、电子邮件等都支持 Markdown 语法。

编辑 Markdown 单元格，输入以下内容：

# 我是Markdown一号标题
## 我是Markdown二号标题
### 我是Markdown三号标题
> 我是引用，我这行开头有一个灰色竖杠

[我是外部链接，点我上百度](https://www.baidu.com)
![我是图片](https://gitee.com/wugenqiang/PictureBed/raw/master/images01/20200713231406.png)

如下图：

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然后按shift+Enter运行该单元格。

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抛弃鼠标，只用键盘#

下面介绍 Jupyter notebook 快捷键，掌握这些快捷键之后，你将彻底解放你拿鼠标的那只手，更专注、高效地敲代码了。

最常用快捷键（必会）#

快捷键 释义
h 查看所有快捷键
Enter 从命令模式进入编辑模式
Esc 从编辑模式退回到命令模式
m 将代码单元格转换为 Markdown 单元格
y 将 Markdown 单元格转换为代码单元格
shift + Enter 运行本单元格，选择下面的代码块
ctrl + Enter 运行本单元格
alt + Enter 运行本单元格，在下方新建一个单元格
a 在上方新建一个单元格（above）
b 在下方新建一个单元格（below）
d 删除选中的单元格（delete）
x 剪切本单元格
c 复制本单元格
shift + v 粘贴到上面
v 粘贴到下面
l 显示代码行号

所有快捷键#

h 查看所有快捷键

命令行模式快捷键

编辑模式快捷键

在 Markdown 单元格中输入数学公式#

分别在两个 Markdown 单元格内输入以下内容：

这是爱因斯坦的质能转换方程$E=mc^2$，揭示了质量和能量之间的关系

这是一元二次方程求解公式
$$x = \frac{-b\pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$$
初中数学内容

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按shift+Enter渲染运行：

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