Python神器 Jupyter Notebook

什么是Jupyter Notebook？

简介

Jupyter Notebook是基于网页的用于交互计算的应用程序。其可被应用于全过程计算：开发、文档编写、运行代码和展示结果。

Jupyter Notebook官方

简而言之，Jupyter Notebook是以网页的形式打开，可以在网页页面中直接编写代码和运行代码，代码的运行结果也会直接在代码块下显示。如在编程过程中需要编写说明文档，可在同一个页面中直接编写，便于作及时的说明和解释。

组成部分

1，网页应用

网页应用即基于网页形式的、结合了编写说明文档、数学公式、交互计算和其他富媒体形式的工具。简言之，网页应用是可以实现各种功能的工具。

2，文档

即Jupyter Notebook中所有交互计算、编写说明文档、数学公式、图片以及其他富媒体形式的输入和输出，都是以文档的形式体现的。

Jupyter Notebook的主要特点

1. 编程时具有语法高亮、缩进、tab补全的功能。

2. 可直接通过浏览器运行代码，同时在代码块下方展示运行结果。

3. 对代码编写说明文档或语句时，支持Markdown语法。

如何安装Jupyter Notebook？

Jupyter Notebook原来也叫iPython Notebook，顾名思义，它和Python关系紧密。如果要在PC上安装笔记本，首先你要确保自己已经安装了Python（2.7/3.3或更高），这是必备条件。

1，Anaconda

官方在文档中强烈建议新用户用Anaconda打包安装Python和Anaconda——所谓懒人方法，小白必备。其实除了提到的两个工具，Anaconda还包含数据科学和机器学习中经常需要用到的各种软件包，只需下载、解压、安装，所有工具就都一步到位了。

下载地址：https://jupyter.readthedocs.io/en/latest/install.html

安装好后检查有没有加下面的环境变量：

2，pip

如果你很欣赏自己，或者因为某些因素就是不想用Anaconda，你也可以用pip。当然首先，你得确保自己的机器上有pip的最新版本。

# Linux和OSX

pip install -U pip setuptools

# Windows

python -m pip install -U pip setuptools

然后，安装Jupyter Notebook：
#Python2用户看这里

pip install jupyter

#Python3用户不要跑

pip3 install jupyter

运行Jupyter Notebook

帮助

如果你有任何jupyter notebook命令的疑问，可以考虑查看官方帮助文档，命令如下：

jupyter notebook --help
# 或
jupyter notebook -h

启动

默认端口启动

在终端中输入以下命令：

jupyter notebook

执行命令之后，在终端中将会显示一系列notebook的服务器信息，同时浏览器将会自动启动Jupyter Notebook。

启动过程中终端显示内容如下：

$ jupyter notebook
[I 21:58:24.417 NotebookApp] Serving notebooks from local directory: /Users/catherine
[I 21:58:24.417 NotebookApp] 0 active kernels
[I 21:58:24.417 NotebookApp] The Jupyter Notebook is running at: http://localhost:8888/
[I 21:58:24.417 NotebookApp] Use Control-C to stop this server and shut down all kernels (twice to skip confirmation).

注意：之后在Jupyter Notebook的所有操作，都请保持终端不要关闭，因为一旦关闭终端，就会断开与本地服务器的链接，你将无法在Jupyter Notebook中进行其他操作啦。

浏览器地址栏中默认地将会显示：http://localhost:8888。其中，“localhost”指的是本机，“8888”则是端口号。

如果你同时启动了多个Jupyter Notebook，由于默认端口“8888”被占用，因此地址栏中的数字将从“8888”起，每多启动一个Jupyter Notebook数字就加1，如“8889”、“8890”……

指定端口启动

如果你想自定义端口号来启动Jupyter Notebook，可以在终端中输入以下命令：

jupyter notebook --port <port_number>

其中，“<port_number>”是自定义端口号，直接以数字的形式写在命令当中，数字两边不加尖括号“<>”。如：jupyter notebook --port 9999，即在端口号为“9999”的服务器启动Jupyter Notebook。

启动服务器但不打开浏览器

如果你只是想启动Jupyter Notebook的服务器但不打算立刻进入到主页面，那么就无需立刻启动浏览器。在终端中输入：

jupyter notebook --no-browser

此时，将会在终端显示启动的服务器信息，并在服务器启动之后，显示出打开浏览器页面的链接。当你需要启动浏览器页面时，只需要复制链接，并粘贴在浏览器的地址栏中，轻按回车变转到了你的Jupyter Notebook页面。

例图中由于在完成上面内容时我同时启动了多个Jupyter Notebook，因此显示我的“8888”端口号被占用，最终分配给我的是“8889”。

用法

如果你想新建一个笔记本，单击面板右侧的“New”，它会跳出4个选项：

Python 3

Text File

Folder

Terminal

选择Text File后，你会得到一个空白的页面。它相当于一个文本编辑器（类似于Ubuntu上的应用程序），你可以在上面输入任何字母、单词和数字，所以选择好编程语言后，你是可以在上面写脚本的。此外，它还提供查找和替换文件中的单词的功能。

选择Folder后，你其实是在编辑文件夹列表。你可以创建一个新文件夹，把所需文档放进里面，或者修改它的名称、直接把它删除。

而Terminal的工作方式和Mac、Linux计算机上的Terminal一样，都是在Web浏览器中创建终端支持。只需在终端输入Python，一个Python脚本就写好了。

导入最常见的Python库来启动笔记本，如pandas和numpy。在代码上方的菜单中，那些图标依次表示添加、编辑、剪切、向上移动cell、向下移动cell、运行代码、停止运行和撤销。

这个下拉的列表提供了四个选项：

Code：这个不言自明，就是你写代码的地方；

Markdown：非常常见的轻量级标记语言，用来为代码添加注释和结论；

Raw NBConvert：一个命令行工具，可以把你的笔记本转换成另一种格式，如HTML；

Heading：添加标题，使你的文档看起来更干净整洁，它现在已经变成Markdown里的一个语法，用两个#表示。

快捷键

• 向上插入一个cell：a
• 向下插入一个cell：b
• 删除cell：x
• 将code切换成markdown：m
• 将markdown切换成code：y
• 运行cell：shift+enter
• 查看帮助文档：shift+tab
• 自动提示：tab

魔法指令

作为iPython的继承者，开发人员已经在Jupyter Notebook中加入预定义的魔术命令（magic function）。这是一种增加便捷性和互动性的工具，如果要查看命令列表，你可以输入（注：通常不需要“%”）：

　　%lsmagic

当看到那一串函数列表时，也许你能从中认出几张老面孔，如%clear、%autosave、%debug和％mkdir。只要你以前写过代码，这些函数就几乎是不可避免的。

在Jupyter Notebook中，魔术命令有两种运行方式，一是Line-wise，而是Cell-wise。顾名思义，Line-wise就是当你想执行一个命令行的时候需要用到的，而Cell-wise面向的就不单单是一行了，它作用的是整个cell的代码块。

为了区分两种运行方式，如果是Line-wise，所有命令必须以%字符打头；如果是Cell-wise，则用%%。

Line-wise：

　　%time a = range(10)

Cell-wise：

　　%%timeit a = range (10)

　　min(a)

运行外部python源文件：%run xxx.py

计算statement的运行时间:%time statement

计算statement的平均运行时间:%timeit statement

测试多行代码的平均运行时间：

　　%%timeit

　　statement1

　　statement2

　　statement3