【数据分析专栏之Python篇】二、Jupyer Notebook安装配置及基本使用

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前言

在上一篇中我们已经安装好了Anaconda，Anaconda本身自带Jupter Notebook。本期我们来学习使用 Jupyter Notebook。

一、Jupter Notebook是什么

1.1 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官方介绍

Jupyter Notebook是一个开源 Web 应用程序，允许您创建和共享包含实时代码、方程式、可视化和叙述文本的文档。用途包括：数据清理和转换，数值模拟，统计建模，数据可视化，机器学习等等。支持python、C、java、Go等多种编程语言。同时支持markdown编辑器。

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的程序。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。

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Jupyter Notebook 已迅速成为数据分析，机器学习的必备工具。因为它可以让数据分析师集中精力向用户解释整个分析过程。

1.2 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。

这些文档是保存为后缀名为.ipynb的JSON格式文件，不仅便于版本控制，也方便与他人共享。

此外，文档还可以导出为：HTML、LaTeX、PDF等格式。

1.3 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 以富媒体格式展示计算结果。富媒体格式包括：HTML，LaTeX，PNG，SVG等。

④ 对代码编写说明文档或语句时，支持Markdown语法。

⑤ 支持使用LaTeX编写数学性说明。

二、为什么使用Jupyter Notebook?

  • 传统软件开发：工程／目标明确

    需求分析，设计架构，开发模块，测试

  • 数据挖掘：艺术／目标不明确

    目的是具体的洞察目标，而不是机械的完成任务

    通过执行代码来理解问题

    迭代式地改进代码来改进解决方法

    实时运行的代码、叙事性的文本和可视化被整合在一起，方便使用代码和数据来讲述故事

    对比Jupyter Notebook和Pycharm

  • 画图和数据展示便捷，可以实时查看结果

总结：Jupyter Notebook 相比 Pycharm 在画图和数据展示方面更有优势。

三、安装

在上一篇中我们已经安装好了Anaconda，Anaconda本身自带Jupter Notebook。具体安装参考上篇。

四、Jupyter Notebok配置

4.1 基本配置

1、设置登录密码，获取sha1密码

# 首先进入python命令行
python
# 在命令行下输入
from notebook.auth import passwd;passwd()
# 按照提示输入密码，这是jupyter的登陆密码

记住设置的密码, 非常重要, 比如设置了密码为:123456。

记住sha1, 非常重要, 'sha1:XXXX:XXXX’全部复制下来, 包括引号。

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为你电脑用户名。如果没有这个文件，可以使用下面命令生成。

jupyter notebook --generate-config

编辑 jupyter_notebook_config.py，在开头加入以下代码

#设置可访问的ip为任意。
c.NotebookApp.ip = '*'  #某些版本为c.NotebookApp.ip = '0.0.0.0',都表示任意ip

#不打开浏览器。推荐谷歌，火狐等访问登录jupyter
c.NotebookApp.open_browser = False

#这里填上面设置密码时生成的hash密码
c.NotebookApp.password = 'sha1:XXXX:XXXX'

#允许使用root用户开启jupyter，windows忽略这条
#c.NotebookApp.allow_remote_access = True

#设置登陆端口，一般为8888
c.NotebookApp.port = 8888

#设置jupyter-notebook的工作空间，注意linux与windows的路径表示方式
c.NotebookApp.notebook_dir = 'E:\workspace\pycharm\jupyter'

## 其他配置项根据自己需要修改

3、启动

① 点击Jupyter Notebook打开

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② 在终端或者命令行输入，终端或者命令行不要关闭，在浏览器地址栏输入http://localhost:8888或者http://127.0.0.1:8888

jupyter-notebook

出现jupyter登陆页面则初步安装成功，输入设置的登陆密码，新建一个 Python 文件，即.ipynb文件

print("Hello Jupyter") # 按shift+enter运行

正常输出说明安装成功

4.2 配置开机自启与后台运行

① 在非系统目录下新建文本文档，修改文件名为jupyter.bat，需要设置文件显示后缀名。用记事本打开，输入以下代码：

@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 根据自己系统和安装目录进行替换。

② 双击jupyter.bat 测试能否正常开启jupyter

③ 移动jupyter.bat到windows启动文件夹

  • win7 ：C:\Users\admin\AppData\Roaming\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Startup，admin为自己电脑用户名，需要根据自己电脑实际情况手动修改。
  • win10：C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\StartUp

4.3 开启代码自动补全

开启代码自动补全，可以提高代码的编写效率。重点推荐配置

1.使用pip安装jupyter拓展包，本人选择在cmd中安装

pip install jupyter_contrib_nbextensions

或者

conda install jupyter_contrib_nbextensions

2.配置 nbextension，前提是先关闭jupyter notebook

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

3.点击Jupyter图标，在Jupyter Notebook里开启功能

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4.然后打开hinterland功能

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5.最后就可以使用代码补全了

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五、两种键盘输入模式

Jupyter Notebook 有两种键盘输入模式，即命令模式和编辑模式，这与 Vim 有些类似。在编辑模式下，可以往单元中键入代码或文本，此时单元格被绿色的框线包围，且命令模式下的快捷键不生效。在命令模式下，可以用快捷键命令运行单元格，移动单元格，切换单元格编辑状态等等，此时的单元格被灰色的框线包围，且编辑模式下的快捷键不生效。

从命令模式进入编辑模式需按 Enter 键，从编辑模式切换到命令模式需按 Esc 键。

5.1 编辑模式

当条框单元为绿色时，此时处于编辑模式。编辑模式下我们主要记住代码补全、代码提示和运行单元的快捷键。

快捷键作用
Tab代码补全或缩进
Shift + Tab查看函数参数，光标要在括号中
Shift + Enter运行本单元，选中下一单元
Ctrl + Enter运行本单元
Alt + Enter运行本单元并在下方插入一个单元
esc、点击输入框前面的 ln [ ]退出编辑模式

5.2 命令模式

当输入框为蓝色时，此时处于命令模式。我们主要记住单元格增删和单元格状态转换。

快捷键作用
y单元格进入代码模式
m单元格进入 markdown 格式
A上方插入新单元格
B下方插入新单元格
DD删除选中的单元格
enter进入编辑模式

此外，还有三种运行代码模式快捷键，和编辑模式下相同，这里不再例举。

5.3 其他常用快捷键

  • ctrl+a: 全选
  • ctrl+z: 撤销
  • ctrl+c: 复制
  • ctrl+v: 粘贴
  • 保存ctrl+s:
  • ctrl+/:注释或者取消注释
  • shift+1l: 选中多行

六、魔法命令

Jupyter Notebook 中有许多魔法命令，魔法命令提供了一种简便、快捷的方式来执行常见任务，因此被称为“魔法”。

6.1 查看帮助文档

用法作用
?查看对变量、函数等的描述
??查看更细致的描述

请看下面的代码示例：

len?

返回：

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

下面定义一个函数：

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

如果是一个问号：

get_one?

返回

Signature: get_one()
Docstring: return the number 1
File:      e:\temp\ipykernel_1692\2371390829.py
Type:      function
如果是两个问号：

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

看得出来，两个问号给予的描述是更细致的，毕竟疑问号都多了一个嘛。

6.2 其他魔法命令

魔法命令基本上都是以 % 开头的，用于实现一些在常规Python语法中无法实现或不容易实现的功能，使得开发者能够轻松地执行一些特定任务，从而让整个交互式计算环境显得更加“神奇”和高效。

魔法命令作用
%run运行后导入自定义文件，运行完后，该文件内的函数、类等都可以直接使用
%timeit统计运行时间， 用于测试一行代码性能，一般是耗时较短的
%time统计运行时间，用于测试代码性能，一般是耗时较长的
%who查看当前会话的所有变量与函数名称
%whos显示变量类型和值
%who_ls以列表形式显示变量和函数名
pip install用于安装包
lsmagic查看所有魔法命令
?查看魔法命令的帮助文档

现有一个名为 test.py 文件，包含如下内容：

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，因为代码较为简短，因此直接以图片形式展示。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-iglTQuH1-1690327331492)(C:\Users\崔羽飞\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230725111812375.png)]

七、结语

本期跟大家分享的内容就到此结束了！希望本文的内容能够帮助到你。

参考

Ubuntu与windows下配置安装jupyter-notebook以及其开机自启、后台运行与远程访问

windows环境 jupyter notebook 自启动 局域网访问

jupyter 的代码自动补全

Python实现读取txt文件并转换为excel的方法示例

Jupyter Notebook介绍、安装及使用教程

Jupyter Notebook介绍及使用操作

Jupyter Notebook 快捷键使用指南

Jupyter-notebook 常用魔法命令