Python - jupyter notebook 互動式平台介紹

發表於 2019-09-30 更新於 2024-03-10 分類於 Jupyter Notebook Disqus：文章字數： 2.7k 所需閱讀時間 ≈ 5 分鐘

這篇文章，主要講述如何安裝並操作 jupyter notebook。這個平台在 Python 界，可以說是非常知名，最大的特點就在於說，它除了提供互動式的方式，還提供了視覺化的產生，使得我們執行程式可以方便我們快速看到結果。

介紹 jupyter notebook

jupyter notebook 裡面的實現，其實是採用 IPython，IPython 是一種交互式解釋器，比起 Python 原生的交互式解釋器，多了不少功能，除了支援變數自動補全，自動縮排，內建了許多很有用的功能和函式，通常都會用在科學計算及資料視覺化。而 jupyter notebook 可以想成是 web 版的 IPython，此外它現在也逐漸支援其他語言，而不是只有 Python。

安裝並啟動 jupyter notebook

在安裝前，記得主機上已經要有 Python3 的環境，因為我們要透過 pip (Python 的管理套件工具)，來進行安裝。此外，建議先將 pip 的版本先更新到最新版，避免出錯。

更新 pip：

1	pip install --upgrade pip

安裝 jupyter notebook：

1	pip install jupyter

啟動 jupyter notebook：

1	jupyter notebook

這個命令它會自動開啟一個 local 端的 jupyter notebook，或是它會在 terminal 上，列出以下網址：

http://localhost:8888/?token=8ab82a55ab3d3e0613a16605f61aeeb54370c184bf83af56

也可以透過點擊這個網址來開啟。

畫面如下：

這邊會列出你當前 termial 目錄下有哪些檔案，所以滿方便的。

接著可以點擊右邊的 New，來產生副檔名為 **.ipynb 的檔案，透過這個檔案我們可以在裡面撰寫 Python 的程式碼 **。

畫面如下：

選擇 Notebook 下的 Python 版本，就可以產生 **.ipynb** 的檔案，並且使用哪個版本的 Python 環境。

新增之後畫面如下：

基本上首先要理解的就是：

在 jupyter notebook 裡面，執行程式碼是以區塊去執行的，通常程式碼會分好幾個區塊，每個區塊做不同的事情，然後就可以每個區塊去看執行結果，也可以一次執行多個區塊來看多個執行結果。

例如：

我們就可以區塊內撰寫 python 的程式碼，當我們寫好後，只要點擊要執行的區塊，在按快捷鍵：shift+enter

便可在區塊的下方秀出你的程式碼的執行結果。

這邊可以特別注意，假設你想秀出結果，放在區塊的最後一行程式碼，即使不寫 print 函式，也會秀出來：

jupyter notebook 特殊用法

這邊介紹 jupyter notebook 一些特殊用法，及常見的快捷鍵。

利用 **?** 這個字元，放在函式前面，可以取得該函式的 document，及相關用法。

可以發現下方會出現，這個函式的 dotstring，從這可以看出這個函式的功用是什麼，方便我們去做查詢。

也可以對程式碼裡面產生的變數進行使用，就可以該變數的型態，以及裡面資料值及長度：

再來可以創建自定義的函式，而如果有在程式碼中撰寫該函式的 dotstring，就會在之後看到自己定義的 dotstring：
可以透過 **??**，取得該函式的 source code。

例如，如果我們在 jupyter notebook 中，定義了函式，再透過 **??** 去存取會得到以下的結果：

以剛剛的 say_hello 函式為例子，可以發現下方會取得該函式的 source code。

但是要注意這不能用在一些非 python 建立的函式，因為主流 python 底層是用 C 語言實現，所以有些函是底層是 C 去完成的，使用 **?? 的效果會跟 ?** 一樣。
TAB 鍵的功用，可自動產生相關的函式，方便使用

直接看例子：

假設現在你想要用 Python 的 list 相關的函式，卻忘記有哪些可以用了，如果我們是用像是 Pycharm 這種 IDE，當然會自動跳出上面圖片的功能，而在 jupyter 中，就是在 **. 後面點擊 TAB** 鍵，就會產生這樣的效果。

當然也可以用成先輸入幾個字，假設你只記得你要用的函式錢幾個英文字母而已的話：

如果要取得內部屬性，可在前面加 **_**，即可搜尋到：

此外，也能用在 import package 的時候，例如：

就可以知道當前的 python 環境有哪些模組可以使用。
常用的快捷鍵，幫助開發速度。

魔術快捷鍵

官方稱這個為 magic commands，其實滿多的，詳細的話可以去看官方文件，這邊只講兩個比較常用的。

%time

在做一些科學運算的時候，常常都會在乎運算時間的長短，在這邊最耳熟能詳的套件就是 numpy，它的數學運算的性能相對於 python 內建的套件的性能就相當的優秀。

直接看例子：

Wall time 可以把它想成是這行程式碼花了多少時間，因此透過 **% time**，它可以給我們這一行程式碼運行花了多少時間，可以知道 numpy 的 sum 跟內建的 sum，有一定時間上的差距。

%timeit

直接看例子：

這邊我們可以知道，它給出的是每個 loop 中，平均會花費多少時間，簡單來說，它會自動多次執行該程式碼，最後產生精確平均會花的時間。

一般快捷鍵

這邊講解比較常用的：
1. Shift+Enter：運行該 cell，並跳到下一個 cell。
2. Ctrl+Enter：運行該 cell，不跳到下一個 cell。
3. Esc：對該 cell，進入編輯模式，可執行其他快捷鍵命令，或可選擇是否要 code 模式，還是 markdown 模式。按下 M 轉成 markdown，按下 Y 轉成 code 模式。
4. 方向鍵：按下 Esc 之後就可透過方向鍵上下來選取 cell，也可用英文字母的 K 跟 J 來代表上下。
5. A：按下 Esc 之後，在按 A，就可在當前的 cell 上方插入新 cell。
6. B：按下 Esc 之後，在按 B，就可在當前的 cell 下方插入新 cell**。
7. X：按下 Esc 之後，在按 B，就可刪除當前的 cell。
剩下的部分可參考官方文件，或是參考這個網址：

http://opus.konghy.cn/ipynb/jupyter-notebook-keyboard-shortcut.html