Jupyter-NoteBook-你應該知道的N個小技巧

摘要： 不斷更新 部分內容來自於翻譯整理 Jupyter Notebook可能是當今最常用的資料科學工具 寫Python程式碼很多人會告訴你要用Pycharm，但那是開發Python專案用的， 那種由成百上千個檔案組成、包含數萬行程式碼的專案必須要很專業的複雜工具才行。 但如果你的目...

不斷更新

部分內容來自於翻譯整理

1. Jupyter Notebook可能是當今最常用的資料科學工具

   寫Python程式碼很多人會告訴你要用Pycharm，但那是開發Python專案用的， 那種由成百上千個檔案組成、包含數萬行程式碼的專案必須要很專業的複雜工具才行。

   但如果你的目的是資料分析、演算法研究等方面的工作，那麼Jupyter Notebook 最適合你，因為它足夠簡單，讓你可以專注於資料和演算法的邏輯而不是工具。

2. JupyterNotebook不僅可以寫程式碼還能輸出影象、表格等

   你可以用用下面一些程式碼實驗（程式碼來自天池實驗室）:

   %matplotlib inline
   import numpy as np
   import matplotlib.pyplot as plt
   from scipy.special import jn
   from IPython.display import display, clear_output
   import time
   x = np.linspace(0,5)
   f, ax = plt.subplots()
   ax.set_title("Bessel functions")
   for n in range(1,10):
   time.sleep(1)
   ax.plot(x, jn(x,n))
   clear_output(wait=True)
   display(f)
   plt.close()

   得到如下圖所示：

   

   image.png

   常用的繪圖分析工具有Matplotlib、Seaborn、plot.ly。

3. 使用Anaconda來安裝最省事

   如果你要快速開始Python程式設計，直接下載Anaconda是最簡單的，它包含了你所需要的一切，甚至連Python都不需要單獨安裝。

   開機，下載和安裝Anaconda，開啟Anaconda navigator就看到Jupyter notebook了。

   Anaconda3.5.2：

   ofollow,noindex"> 百度網盤下載(非VIP較慢)

   Windows-x86_64.exe" target="_blank" rel="nofollow,noindex"> 官方下載(Windows電腦使用)

   MacOSX-x86_64.pkg" target="_blank" rel="nofollow,noindex"> 官方下載(蘋果電腦使用)

4. 更省事的是阿里雲天池Notebook實驗室

   這是一個線上版的Notebook，什麼都不需要安裝就能開始編碼和執行！

   唯一麻煩的就是需要你註冊並實名認證。

   你在網頁裡編寫Python程式碼，然後免費在阿里雲伺服器上執行並返回結果。你寫的程式碼也存在伺服器上，不用再擔心會丟失了，它甚至包含了程式碼版本管理功能！

   阿里雲天池Notebook

   已知的確缺點有：

   • 不能隨意的安裝第三方功能模組。不過它已經自帶了很多，大多數情況都足夠了。
   • 不能安裝Notebook外掛。基本上也不是問題，沒事誰也不折騰這個。
   • 要命的是你不能像控制自己的電腦一樣控制遠端伺服器，當你在爬取某個網站資料的時候，網站發現你的IP（阿里雲伺服器的IP）訪問不正常要求在瀏覽器內做人工識別字符驗證，這時候你就無助了。——如果在你自己電腦上就只要開啟瀏覽器操作一下就OK了。

5. Ipython是Jupyter的前身

   Jupyter專案是從Ipython專案演進過來的，所以當你看到儲存的檔案是 .ipynb 時候不要奇怪，就是ipython notebook的意思。實際上以後在很多地方都會看到Ipy字樣。

6. JupyterLab是Notebook的加強版

   在Anaconda navigator裡面還有一個JupyterLab。Lab在Notebook基礎上增加了更多的功能，如果你已經使用過一段時間的Notebook，那可以試試看Lab。

7. Shift+回車執行單元程式碼

   快速執行並輸出結果，並跳轉到下一個單元。

8. 程式碼自動完成

   在程式碼頂部新增 %config IPCompleter.greedy=True 這一行並且shift+回車執行，對於接下來執行過的內容都會被列入自動提示中。

   按Tab鍵彈出自動提示

   如下圖，輸入my然後Tab鍵就彈出上面自定義的兩個變數名，然後按回車直接輸入 myCount ，按向下箭頭鍵再回車就輸入 myNum 。

   

   image.png

   同樣對於 import 匯入的功能模組也可以提示。比如下圖，輸入 requ 然後按tab就自動補全輸入 requests （因為已經匯入，並且是唯一的，而剛才的 myCount 和 myNum 都是 my 開頭）。
   輸入到 requests. 的時候按tab就會彈出 requests 包含的所有功能命令，繼續輸入 g 就得到下圖的情況。
   
   

   image.png

9. 不要把程式碼都寫在一個單元cell裡！

   這非常重要！

   但也不要每行一個cell...

   合理安排，一個cell就是一個小的邏輯單元，這樣既可以理清思路，又方便單獨執行每個cell方便測試尋找問題。

   推薦把相關的設定變數都集中放在最上面單獨一個或幾個cell，這樣以後使用時候可以集中修改，不影響程式碼邏輯。

   比如下圖中的程式碼，以後修改只要修改兩個變數 num1、num2 就可以直接執行得到結果。

   

   image.png

   另外一個建議就是把能夠獨立的程式碼變為一個 def 單獨拿出去作為cell內容,比如下面把求整體方差 avri 分拆出了兩個 def 函式， avg 求平均數， sqr 求兩數差的平方。（程式碼僅供示意）
   
   

   image.png

10. Cell不僅可以寫程式碼，還能Markdown

    Markdown是用來寫文章的，比如這個簡書文章就是用markdown語法寫的。

    新建cell可以選markdown用來寫程式碼註釋。

    寫起來是這樣的：
    

    image.png

    shift回車執行後是這樣的（雙擊可以返回到修改模式）：
    
    

    image.png

11. 更改預設開啟的專案

    預設Notebook總是開啟電腦中我的文件目錄，以下方法可以讓它開啟指定的目錄。

    開啟命令列工具輸入

    jupyter notebook --generate-config
    

    然後會返回一個地址，找到它（可能是隱藏檔案），用寫字板開啟那個檔案 jupyter_notebook_config.py :

    

    image.png

    然後再頂部新增(等號後面引號內換成你自己的資料夾地址)
    c.NotebookApp.notebook_dir = '/Users/zhyuzh/Desktop/Jupyter'
    然後重新開啟Jupyter Notebook就會預設開啟這個檔案夾了。

    蘋果電腦顯示隱藏檔案的命令：

    defaults write com.apple.finder AppleShowAllFiles -bool YES
    

    蘋果電腦下複製當前資料夾路徑快捷鍵

    Command+Option+C

12. 擴充套件外掛

    外掛可以讓Notebook變得更好用一些。一般情況我們不需要安裝外掛，等你使用久了再慢慢了解。

    官方Github外掛主題列表

    非官方contrib貢獻外掛列表

    非官方貢獻版外掛更多更容易安裝些，因為可以一次都裝上，要用哪個再開啟哪個。

    安裝命令:

    conda install -c conda-forge jupyter_contrib_nbextensions
    

    執行後可能稍等一下才有反應，根據提示按y。

    然後再啟用,比如啟用collapsible_headings:

    jupyter nbextension enable collapsible_headings/main
    

    注意 /main 是必須的。

    collapsible_headings 外掛可以讓Notebook把一個cell摺疊起來，在cell選單下出現 insert head cell 字樣：

    

    image.png

    這個外掛在JupyterLab下面好像不能用。不過Lab自身就可以雙擊摺疊一個cell，比這個更方便些。

    collapsible_headings/main 其實是指資料夾 collapsible_headings 下的 main.js 檔案。所有可用的資料夾名稱都可以在電腦裡搜尋 nbextensions 資料夾找到。蘋果電腦的位置類似 /anaconda3/pkgs/jupyter_contrib_nbextensions-0.5.0-py36_0/lib/python3.6/site-packages/jupyter_contrib_nbextensions/nbextensions
    JupyterNoteBook的外掛本質都是NodeJs的npm外掛。如果你瞭解nodejs那麼很容易搞明白它的原理。

13. 格式化自動美化程式碼

    程式碼整齊很重要！

    對於Python來說混亂的程式碼格式可能是致命的！

    這裡介紹安裝 code-pretty 自動格式化外掛，先執行命令開啟：

    jupyter nbextension enable code_prettify/code_prettify
    

    依照 官方說明 還需要執行另外一個命令安裝必要的第三方功能模組：

    conda install yapf
    

    然後就可以看到Notebook如下圖出現一個小錘頭工具。點選它就能把當前cell的程式碼自動格式化變整齊了，也可以使用快捷鍵 Ctrl+L （蘋果下也是ctrl不是Command）。

    

    image.png

14. 用 ? 輸出幫助提示

    比如下圖:

    

    image.png

15. 執行或載入外部Python檔案

    使用 %run 程式碼可以直接外部的執行.py檔案，比如在Notebook資料夾內有一個 a.py 檔案：

    aa='haha'
    print(aa)

    那麼可以用下面程式碼直接在Notebook內執行它(注意這裡的 ./ 表示在同一資料夾下)

    %run ./a
    print('>>'+aa)

    

    image.png

    如果使用 %load 則直接把程式碼讀進來(下面是 %load ./a 執行的結果)：
    
    

    image.png

16. 公式編輯器LaTeX

    Notebook的Markdown單元是支援LateX公式編輯的，比如輸入 \\( P(A \mid B) = \frac{P(B \mid A) \, P(A)}{P(B)} \\) 執行得到下圖：

    

    image.png

    關於LaTeX語法可以在簡書裡搜尋。

17. 可以儲存為.py或pdf檔案

    從 file 選單可以儲存為多種格式。