作者丨Raxxie

來源丨Python數(shù)據(jù)科學(xué)

一、什么是Jupyter Notebook？

1. 簡介

2. 組成部分

① 網(wǎng)頁應(yīng)用

② 文檔

3. Jupyter Notebook的主要特點

1. 編程時具有「語法高亮」、縮進、tab補全的功能。
2. 可直接通過瀏覽器運行代碼，同時在代碼塊下方展示運行結(jié)果。
3. 以富媒體格式展示計算結(jié)果。富媒體格式包括：HTML，LaTeX，PNG，SVG等。
4. 對代碼編寫說明文檔或語句時，支持Markdown語法。
5. 支持使用LaTeX編寫數(shù)學(xué)性說明。

二、安裝Jupyter Notebook

0. 先試用，再決定

1. 安裝

① 安裝前提

② 使用Anaconda安裝

conda install jupyter notebook

③ 使用pip命令安裝

pip?install?--upgrade?pip

• 注意：老版本的pip在安裝Jupyter Notebook過程中或面臨依賴項無法同步安裝的問題。因此「強烈建議」先把pip升級到最新版本。

pip?install?jupyter

三、運行Jupyter Notebook

0. 幫助

jupyter?notebook?--help

jupyter notebook -h

1. 啟動

① 默認端口啟動

jupyter notebook

$?jupyter?notebook
[I?08:58:24.417?NotebookApp]?Serving?notebooks?from?local?directory:?/Users/catherine
[I?08:58:24.417?NotebookApp]?0?active?kernels
[I?08:58:24.417?NotebookApp]?The?Jupyter?Notebook?is?running?at:?http://localhost:8888/
[I?08:58:24.417?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，都請保持終端「不要關(guān)閉」，因為一旦關(guān)閉終端，就會斷開與本地服務(wù)器的鏈接，你將無法在Jupyter Notebook中進行其他操作啦。

② 指定端口啟動

jupyter?notebook?--port?<port_number>

③ 啟動服務(wù)器但不打開瀏覽器

jupyter notebook --no-browser

2. 主頁面

① 主頁面內(nèi)容

• 這個命令將會進入你的家目錄。
• “” 是用戶名。用戶名兩邊不加尖括號“<>”。

• 這個命令將會展示你家目錄下的文件。

② 設(shè)置Jupyter Notebook文件存放位置

⑴ 創(chuàng)建文件夾/目錄

• Windows用戶在想要存放Jupyter Notebook文件的「磁盤」中「新建文件夾」并為該文件夾命名；雙擊進入該文件夾，然后復(fù)制地址欄中的路徑。
• Linux/macOS用戶在想要存放Jupyter Notebook文件的位置「創(chuàng)建目錄」并為目錄命名，命令為：mkdir；進入目錄，命令為：cd；查看目錄的路徑，命令為：pwd；復(fù)制該路徑。
• 注意：“”是自定義的目錄名。目錄名兩邊不加尖括號“<>”。

⑵ 配置文件路徑

• 一個便捷獲取配置文件所在路徑的命令：

jupyter notebook --generate-config

• 注意：這條命令雖然可以用于查看配置文件所在的路徑，但主要用途是是否將這個路徑下的配置文件「替換」為「默認配置文件」。如果你是第一次查詢，那么「或許」不會出現(xiàn)下圖的提示；若文件已經(jīng)存在或被修改，使用這個命令之后會出現(xiàn)詢問“Overwrite /Users/raxxie/.jupyter/jupyter_notebook_config.py with default config? [y/N]”，即“用默認配置文件覆蓋此路徑下的文件嗎？”，如果按“y”，則完成覆蓋，那么之前所做的修改都將失效；如果只是為了查詢路徑，那么一定要輸入“N”。

• Windows系統(tǒng)的配置文件路徑：C:\Users\\.jupyter\
• Linux/macOS系統(tǒng)的配置文件路徑：/Users//.jupyter/ 或 ~/.jupyter/
• 配置文件名：jupyter_notebook_config.py
• 注意：

⑶ 修改配置文件

• Windows系統(tǒng)的用戶可以使用文檔編輯工具或IDE打開“jupyter_notebook_config.py”文件并進行編輯。常用的文檔編輯工具和IDE有記事本、Notepad++、vim、Sublime Text、PyCharm等。其中，vim是沒有圖形界面的，是一款學(xué)習(xí)曲線較為陡峭的編輯器，其他工具在此不做使用說明，因為上手相對簡單。通過vim修改配置文件的方法請繼續(xù)往下閱讀。
• Linux/macOS系統(tǒng)的用戶建議直接通過終端調(diào)用vim來對配置文件進行修改。具體操作步驟如下：

? 打開配置文件

vim?~/.jupyter/jupyter_notebook_config.py

? 查找關(guān)鍵詞

? 編輯配置文件

? 取消注釋

? 保存配置文件

• 「冒號（:）」 一定要有，且也是「英文半角」。
• w：保存。
• q：退出。

? 驗證

? 注意

• 以上所有命令均以「英文半角」格式輸入，若有報錯，請嚴(yán)格檢查這兩個條件，「英文」且「半角」。
• 這里僅介紹了vim編輯器修改配置文件的方法，沒有對vim編輯器的詳細使用進行講解，所以無需了解vim編輯器的具體使用方法，只需要按照上述步驟一定可以順利完成修改！
• 推薦有時間和經(jīng)歷時學(xué)習(xí)一下vim編輯器的使用。這款強大的編輯器將會成為你未來工作中的利器。

四、Jupyter Notebook的基本使用

1. Files頁面

① 筆記本的基本操作

② 筆記本重命名的兩種方式

⑴ ?筆記本內(nèi)部重命名

⑵ ?筆記本外部重命名

⑶ 演示

2. Running頁面

3. Clusters頁面

4. Conda頁面

5. Nbextensions頁面

五、拓展功能

1. 關(guān)聯(lián)Jupyter Notebook和conda的環(huán)境和包——“nb_conda”☆

① 安裝

conda install nb_conda

② 使用

• 可以在Conda類目下對conda環(huán)境和包進行一系列操作。

  

• 可以在筆記本內(nèi)的“Kernel”類目里的“Change kernel”切換內(nèi)核。

  

③ 卸載

canda?remove?nb_conda

2. Markdown生成目錄

• 不同于有道云筆記的Markdown編譯器，Jupyter Notebook無法為Markdown文檔通過特定語法添加目錄，因此需要通過安裝擴展來實現(xiàn)目錄的添加。

conda?install?-c?conda-forge?jupyter_contrib_nbextensions

• 執(zhí)行上述命令后，啟動Jupyter Notebook，你會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航欄多了“Nbextensions”的類目，點擊“Nbextensions”，勾選“Table of Contents ⑵”

  

• 之后再在Jupyter Notebook中使用Markdown，點擊下圖的圖標(biāo)即可使用啦。

  

3. Markdown在文中設(shè)置鏈接并定位

[添加鏈接的正文](#自定義索引詞)
<a?id=自定義索引詞>跳轉(zhuǎn)提示a>

• 注意：

1. 語法格式當(dāng)中所有的符號均是「英文半角」。
2. “自定義索引詞”最好是英文，較長的詞可以用下劃線連接。
3. “a標(biāo)簽”出現(xiàn)在想要被跳轉(zhuǎn)到的文章位置，html標(biāo)簽除了單標(biāo)簽外均要符合“有頭（）必有尾（）”的原則。頭尾之間的“跳轉(zhuǎn)提示”是可有可無的。
4. “a標(biāo)簽”中的“id”值即是為正文中添加鏈接時設(shè)定的“自定義索引值”，這里通過“id”的值實現(xiàn)從正文的鏈接跳轉(zhuǎn)至指定位置的功能。

• 例：

1.有跳轉(zhuǎn)提示語

2.無跳轉(zhuǎn)提示語

4. 加載指定網(wǎng)頁源代碼

① 使用場景

② 方法

%load URL

③ 例

5. 加載本地Python文件

① 使用場景

② 方法

%load Python文件的絕對路徑

③ 注意

1. Python文件的后綴為“.py”。
2. “%load”后跟的是Python文件的「絕對路徑」。
3. 輸入命令后，可以按CTRL 回車來執(zhí)行命令。第一次執(zhí)行，是將本地的Python文件內(nèi)容加載到單元格內(nèi)。此時，Jupyter Notebook會自動將“%load”命令注釋掉（即在前邊加井號“#”），以便在執(zhí)行已加載的文件代碼時不重復(fù)執(zhí)行該命令；第二次執(zhí)行，則是執(zhí)行已加載文件的代碼。

④ 例

6. 直接運行本地Python文件

① 使用場景

② 方法

%run Python文件的絕對路徑

!python3 Python文件的絕對路徑

!python Python文件的絕對路徑

③ 注意

1. Python文件的后綴為“.py”。
2. “%run”后跟的是Python文件的「絕對路徑」。
3. “!python3”用于執(zhí)行Python 3.x版本的代碼。
4. “!python”用于執(zhí)行Python 2.x版本的代碼。
5. “!python3”和“!python”屬于 !shell命令 語法的使用，即在Jupyter Notebook中執(zhí)行shell命令的語法。
6. 輸入命令后，可以按 CTRL 回車 來執(zhí)行命令，執(zhí)行過程中將不顯示本地Python文件的內(nèi)容，直接顯示運行結(jié)果。

④ 例

7. 在Jupyter Notebook中獲取當(dāng)前位置

① 使用場景

② 方法

%pwd

!pwd

③ 注意

1. 獲取的位置是當(dāng)前Jupyter Notebook中創(chuàng)建的筆記本所在位置，且該位置為「絕對路徑」。
2. “!pwd”屬于 !shell命令 語法的使用，即在Jupyter Notebook中執(zhí)行shell命令的語法。

④ 例

8. 在Jupyter Notebook使用shell命令

① 方法一——在筆記本的單元格中

⑴ 語法

!shell命令

• 在Jupyter Notebook中的筆記本單元格中用英文感嘆號“!”后接shell命令即可執(zhí)行shell命令。

⑵ 例

② 方法二——在Jupyter Notebook中新建終端

⑴ 啟動方法

⑵ 關(guān)閉方法

⑶ 例

9. 隱藏筆記本輸入單元格

① 使用場景

② 方法一

⑴ 代碼

from?IPython.display?import?display
from?IPython.display?import?HTML
import?IPython.core.display?as?di?#?Example:?di.display_html('
%s:
'?%?str,?raw=True)

#?這行代碼的作用是：當(dāng)文檔作為HTML格式輸出時，將會默認隱藏輸入單元格。
di.display_html('',?raw=True)

#?這行代碼將會添加“Toggle code”按鈕來切換“隱藏/顯示”輸入單元格。
di.display_html('''Toggle?code''',?raw=True)

• 缺陷：此方法不能很好的適用于Markdown單元格。

⑵ 例

③ 方法二

⑴ 代碼

from?IPython.display?import?HTML

HTML('''<script>
code_show=true;?
function?code_toggle()?{
?if?(code_show){
?$('div.input').hide();
?}?else?{
?$('div.input').show();
?}
?code_show?=?!code_show
}?
$(?document?).ready(code_toggle);
script>
<form?action="javascript:code_toggle()"><input?type="submit"?value="Click?here?to?toggle?on/off?the?raw?code.">form>''')

• 缺陷：此方法不能很好的適用于Markdown單元格。

⑵ 例

10. 魔術(shù)命令

六、增加內(nèi)核——“ipykernel” ☆

1. 使用場景

1. 場景一：同時用不同版本的Python進行工作，在Jupyter Notebook中無法切換，即“New”的下拉菜單中無法使用需要的環(huán)境。
2. 場景二：創(chuàng)建了不同的虛擬環(huán)境（或許具有相同的Python版本但安裝的包不同），在Jupyter Notebook中無法切換，即“New”的下拉菜單中無法使用需要的環(huán)境。

2. 解決方法之命令行模式

① 同時使用不同版本的Python

⑴ 在Python 3中創(chuàng)建Python 2內(nèi)核

? pip安裝

• 首先安裝Python 2的ipykernel包。

python2 -m pip install ipykernel

• 再為「當(dāng)前用戶」安裝Python 2的內(nèi)核（ipykernel）。

python2 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”參數(shù)的意思是針對當(dāng)前用戶安裝，而非系統(tǒng)范圍內(nèi)安裝。

? conda安裝

• 首先創(chuàng)建Python版本為2.x且具有ipykernel的新環(huán)境，其中“”為自定義環(huán)境名，環(huán)境名兩邊不加尖括號“<>”。

conda?create?-n?<env_name>?python=2?ipykernel

• 然后切換至新創(chuàng)建的環(huán)境。

Windows:?activate?<env_name>
Linux/macOS:?source?activate?<env_name>

• 為「當(dāng)前用戶」安裝Python 2的內(nèi)核（ipykernel）。

python2 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”參數(shù)的意思是針對當(dāng)前用戶安裝，而非系統(tǒng)范圍內(nèi)安裝。

⑵ 在Python 2中創(chuàng)建Python 3內(nèi)核

? pip安裝

• 首先安裝Python 3的ipykernel包。

python3 -m pip install ipykernel

• 再為「當(dāng)前用戶」安裝Python 2的內(nèi)核（ipykernel）。

python3 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”參數(shù)的意思是針對當(dāng)前用戶安裝，而非系統(tǒng)范圍內(nèi)安裝。

? conda安裝

• 首先創(chuàng)建Python版本為3.x且具有ipykernel的新環(huán)境，其中“”為自定義環(huán)境名，環(huán)境名兩邊不加尖括號“<>”。

conda?create?-n?<env_name>?python=3?ipykernel

• 然后切換至新創(chuàng)建的環(huán)境。

Windows:?activate?<env_name>
Linux/macOS:?source?activate?<env_name>

• 為「當(dāng)前用戶」安裝Python 3的內(nèi)核（ipykernel）。

python3 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”參數(shù)的意思是針對當(dāng)前用戶安裝，而非系統(tǒng)范圍內(nèi)安裝。

② 為不同環(huán)境創(chuàng)建內(nèi)核

⑴ 切換至需安裝內(nèi)核的環(huán)境

Windows:?activate?<env_name>
Linux/macOS:?source?activate?<env_name>

• 注意：“”是需要安裝內(nèi)核的環(huán)境名稱，環(huán)境名兩邊不加尖括號“<>”。

⑵ 檢查該環(huán)境是否安裝了ipykernel包

conda?list

conda install ipykernel

⑶ 為當(dāng)前環(huán)境下的當(dāng)前用戶安裝Python內(nèi)核

• 若該環(huán)境的Python版本為2.x，則執(zhí)行命令：

python2?-m?ipykernel?install?--user?--name?<env_name>?--display-name?"<notebook_name>"

• 若該環(huán)境的Python版本為3.x，則執(zhí)行命令：

python3?-m?ipykernel?install?--user?--name?<env_name>?--display-name?"<notebook_name>"

• 注意:
1. “”為當(dāng)前環(huán)境的環(huán)境名稱。環(huán)境名兩邊不加尖括號“<>”。
2. “”為自定義顯示在Jupyter Notebook中的名稱。名稱兩邊不加尖括號“<>”，但「雙引號必須加」。
3. “--name”參數(shù)的值，即“”是Jupyter內(nèi)部使用的，其目錄的存放路徑為~/Library/Jupyter/kernels/。如果定義的名稱在該路徑已經(jīng)存在，那么將自動覆蓋該名稱目錄的內(nèi)容。
4. “--display-name”參數(shù)的值是顯示在Jupyter Notebook的菜單中的名稱。

⑷ 檢驗

3. 解決方法之圖形界面模式

七、Jupyter Notebook快捷鍵

1. Mac與Windows特殊按鍵對照表

2. Jupyter Notebook筆記本的兩種模式

① 命令模式

• 命令模式將鍵盤命令與Jupyter Notebook筆記本命令相結(jié)合，可以通過鍵盤不同鍵的組合運行筆記本的命令。
• 按esc鍵進入命令模式。
• 命令模式下，單元格邊框為灰色，且左側(cè)邊框線為藍色粗線條。

② 編輯模式

• 編輯模式使用戶可以在單元格內(nèi)編輯代碼或文檔。
• 按enter或return鍵進入編輯模式。
• 編輯模式下，單元格邊框和左側(cè)邊框線均為綠色。

3. 兩種模式的快捷鍵

① 命令模式

② 編輯模式

4. 查看和編輯快捷鍵

① 查看快捷鍵

② 編輯快捷鍵

⑴ 方法一

⑵ 方法二

③ 例

八、關(guān)閉和退出

1. 關(guān)閉筆記本和終端

① 方法一

• 注意：此方法只能關(guān)閉筆記本，無法關(guān)閉終端。

② 方法二

• 注意：此方法可以關(guān)閉任何正在運行的終端和筆記本。

③ 注意

④ 演示

2. 退出Jupyter Notebook程序

• Mac用戶：control c
• Windows用戶：ctrl c