Jupyter Notebook入門

安裝

對於初學者,最簡單的方法是安裝 Anaconda,因爲它自帶了 Jupyter Notebook。對於 Anaconda 的使用方法,可參考《致Python初學者們 - Anaconda入門使用指南》

如果在 conda 環境中,可以使用如下命令安裝:

conda install jupyter notebook

或者直接通過 pip 安裝:

pip install jupyter notebook

更多的安裝說明可參考Jupyter官網

需要注意的是,對Python來說jupyter使用的是系統默認的Python環境,如果有 Anaconda的話會優先使用 Anaconda環境,如果需要更改Jupyter使用的Python環境,可參考搭建Python jupyter環境

運行

在終端中輸入

jupyter notebook

此時你的 Web 瀏覽器被自動打開,顯示文件home目錄。通過點擊右上角的new可以創建新文檔。

屏幕快照 2018-02-25 上午11.12.31.png

而關閉 notebook 文檔可以通過選擇文件名前的複選框後,點擊Shutdown按鈕實現。如果要關閉整個服務,則在原來的終端中按Control + C兩次。

屏幕快照 2018-02-25 上午11.43.11.png

界面

Notebook 文檔是由一系列單元(Cell)構成,主要有兩種形式的單元:

  • 代碼單元:這裏是你編寫代碼的地方,通過按 Shift + Enter 運行代碼,其結果顯示在本單元下方。代碼單元左邊有 In [ ]: 這樣的序列標記,方便人們查看代碼的執行次序。

  • Markdown 單元:在這裏對文本進行編輯,採用 markdown 的語法規範,可以設置文本格式、插入鏈接、圖片甚至數學公式。同樣使用 Shift + Enter 運行 markdown 單元來顯示格式化的文本。

屏幕快照 2018-02-25 上午11.46.05.png

類似於 Linux 的 Vim 編輯器,在 notebook 中也有兩種模式:

  • 編輯模式:編輯文本和代碼。選中單元並按 Enter 鍵進入編輯模式,此時單元左側顯示綠色豎線。

  • 命令模式:用於執行鍵盤輸入的快捷命令。通過 Esc 鍵進入命令模式,此時單元左側顯示藍色豎線。

如果要使用快捷鍵,首先按 Esc 鍵進入命令模式,然後按相應的鍵實現對文檔的操作。比如切換成代碼單元(Y)或 markdown 單元(M),或者在本單元的下方增加一單元(B)。查看所有快捷命令可以按H。

快捷鍵

除命令模式與代碼模式和單元類型的切換外,常用的快捷鍵還有:

  • Control + Enter: 執行單元格代碼
  • Shift + Enter: 執行單元格代碼並且移動到下一個單元格
  • Option + Enter: 執行單元格代碼,新建並移動到下一個單元格
  • Command + S:保存你的文檔,默認以ipynb格式,保存在home目錄下
  • D,D : 刪除選中的單元
  • A: 在上方插入新單元
  • B : 在下方插入新單元

數學公式編輯

在文本行中插入數學公式,使用一對 $E=mc2$使 $ 符號。比如下面公式表示 z=x/y:

$$ z = \frac{x}{y} $$ 

如何在 notebook 中使用 LaTeX,可參考 A Primer on Using LaTeX in Jupyter Notebooks

幻燈片製作

既然Jupyter Notebook 擅長展示數據分析的過程,除了通過網頁形式分享外,當然也可以將其製作成幻燈片的形式。這裏有一個幻燈片示例供參考,其製作風格簡潔明晰。

那麼如何用 Jupyter Notebook 製作幻燈片呢?首先在 notebook 的菜單欄選擇View > Cell Toolbar > Slideshow,這時在文檔的每個單元右上角顯示了 Slide Type 的選項。通過設置不同的類型,來控制幻燈片的格式。有如下5中類型:

  • Slide:主頁面,通過按左右方向鍵進行切換。
  • Sub-Slide:副頁面,通過按上下方向鍵進行切換。
  • Fragment:一開始是隱藏的,按空格鍵或方向鍵後顯示,實現動態效果。
  • Skip:在幻燈片中不顯示的單元。
  • Notes:作爲演講者的備忘筆記,也不在幻燈片中顯示。

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編寫好幻燈片形式的 notebook後使用nbconvert 進行演示,在終端輸入:

jupyter nbconvert notebook.ipynb --to slides --post serve

瀏覽器會自動打開相應的幻燈片。

魔術關鍵字

魔術關鍵字(magic keywords),正如其名,是用於控制 notebook 的特殊的命令。它們運行在代碼單元中,以 % 或者 %% 開頭,前者控制一行,後者控制整個單元。

比如,要將本地Python代碼添加到當前cell中,則可以使用%load file.py;要運行本地Python代碼,則可以使用%run file.py;要得到代碼運行的時間,則可以使用 %timeit;如果要在文檔中顯示 matplotlib 包生成的圖形,則使用 % matplotlib inline;如果要做代碼調試,則使用%pdb

更詳細的清單請參考 Built-in magic commands


參考資料:

左手程序員,右手作家:你必須會的Jupyter Notebook
Jupyter Notebook 的快捷鍵

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