上手jupyter notebook神器

Posted 2022-03-10 叶庭云

文章目录

• 一、简介
• 二、安装与使用
• • 1. 安装
  • 2. 基本使用
  • 3. Magic 命令
• 三、配置Notebook
• • 1. 更改默认工作目录
  • 2. 更换皮肤主题

一、简介

• Jupyter Notebook是一个开源的 Web 应用，能够让你创建、分享包含可执行代码、可视化结构和文字说明的文档。
• Jupyter Notebook的应用非常广泛，它可以用在数据清理与转换、数字模拟、统计模型、数据可视化、机器学习等方面。

Jupyter Notebook非常活跃于深度学习领域。在项目的实验测试阶段，它相比于用 py 文件来直接编程更方便一些。在项目结束之后如果要写项目报告，用 Jupyter 也比较合适。

二、安装与使用

Jupyter Notebook主要有以下三个非常实用的功能：执行代码、数据可视化以及使用 Markdown 功能写报告

• 执行代码。一般是 Python 程序，也可以添加新的编程语言。

• 数据可视化。如果我们经常在 Linux 环境编程开发，需要对数据可视化该怎么办呢？是不是只能把图片保存下来，然后下载到本地进行查看？使用 Jupyter Notebook 就不用多此一举，我们可以直接在页面中查看。如下图所示：
  

• 使用 Markdown 功能写文档。这些文档中还包含了代码以及代码执行后的结果，非常有助于你书写项目报告。

1. 安装

• 最简单的方法是通过安装 Anaconda 来使用 Jupyter Notebook & Lab。Anaconda已自动安装了 Jupter Notebook 及其他工具，还有 Python 中超过 180 个科学包及其依赖项。安装好 Anaconda 后进入 Anaconda Navigator，可以通过 Anaconda Navigator 启动 Juypter Notebook 或者 Jupyter Lab。
  

• 使用 pip 安装与启动：

# 升级pip
pip install --user --upgrade pip -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com
# 安装 Jupyter Notebook
pip install jupyter notebook -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com
# 安装 Jupyter Lab
pip install jupyterlab -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com

安装完成后，直接在终端执行 jupyter notebook 或 jupyter lab 命令启动。

2. 基本使用

以讲解 Jupyter Lab 的使用为例，Jupyter Lab是 Jupyter Notebook 的下一代产品，在使用方式上更为灵活、便捷。使用 Jupyter Lab 的内容同样适用于Jupyter Nobebook，它们只是工具的表现形式不一样而已。

我们在命令行或者 Anaconda Navigator 中启动 Jupyter Lab 之后，浏览器会自动打开如下所示的 Jupyter Lab 界面：

最左侧显示的是你启动时所在的目录，右侧是你可以使用的一些开发工具。

• 点击 Notebook 的 “Python 3” 的图标之后，会自动新建一个 Notebook。
• Jypter Lab 与 Jupyter Notebook 中都会用到这个叫作 Notebook 的编辑工具。
• Jupyter Lab 与 Jupyter Notebook 的不同之处在于 IDE 的界面以及操作方式，这里讲解是以使用 Jupyter Lab 为例。
• 一个 Notebook 的编辑界面主要由 4 个部分组成：菜单栏、工具栏、单元格(Cell)以及内核。如下图所示：

单元格(Cell)：

• Code 单元格：包含可以在内核运行的代码，并且在单元格下方输出运行结果。
• Markdown 单元格：包含运用 Markdown 的文档，常用于文档的说明，也是可以运行的单元格。
• 从 Code 单元格切换到 Markdown 单元格的切换的快捷键是m；从 Markdown 单元格切换到 Code 单元格的切换的快捷键是y。
• 切换之前需要先按 Esc，从单元格的编辑状态中退出。

在工具栏中也可以切换，但是还是快捷键方便些，如下图所示：

• 我们可以通过上下键移动选中的单元格。移动到这一行，然后开始运行这个单元格。
• 运行单独一个单元格的快捷键为：Ctrl+Enter，运行选中单元格并切换到下一个单元格的快捷键是Shift+Enter。
• a 在单元格上方插入新的单元格；b 在单元格下方插入新的单元格；
• x 删除单元格；z 撤销删除的单元格。

3. Magic 命令

Jupyter Notebook 的前身是 IPython Notebook，所以 Jupyter 也支持 IPython 的 Magic 命令。IPython 是一个比 Python 自带的 Shell 更加灵活方便的 Shell，它主要活跃于数据科学领域。

Magic 命令分两种：

• Line Magics 命令：在命令前面加%，表示只在本行有效
• Cell Magics 命令：在命令前面加%%，表示在整个 Cell 单元有效。

介绍几个常用的 Magic 命令

• %lsmagic：用来查看可以使用的 Magic 命令
  

• %matplotlib inline：可以在单元格下面直接打印出 matplotlib 绘制的图形，通常要在 matplotlib 模块引入之前使用；使用这个 Magic 命令之后，可以不用 plt.show()。
  

• %pwd：查看当前的文件路径

• %%writefile：写文件，%%writefile 后面紧跟着文件名，然后下面写文件的内容

• %run： 运行一个文件，%run 后面跟着要运行的文件

比如我们先写一个 test_temp.py 的文件。运行单元格之后会在当前位置生成一个叫作 test_temp.py 的文件，然后使用 %run 来运行它

%load：加载文件。使用 %load + 文件名可以把指定的文件加载到单元格内

示例如下：

开发到某一阶段时，可能会发现之前的某些代码写错了，需要回过头重新编辑然后运行代码，这是一件很正常的事情。但这个时候你要注意，每个 Code 单元格是有执行顺序的，这个顺序就是每个单元格前面[]的数字。

如果你想全部重新执行的话，Kernal 菜单中的一些功能会帮到你。

• Restart Kernel：重新启动内核，清除所有变量。
• Restart Kernel and Clear All Outputs：重新启动内核，清除所有变量与输出。
• Restart Kernel and Run up to Selected Cell：重启内核，运行选中的单元格。
• Restart Kernel and Run All Cells：重启内核，运行所有单元格。

我们现在使用的是 Python 内核，其实 Jupyter 还支持很多其他的内核，如 Java、C、R 以及 Julia 等编程语言的内核。我们创建 Notebook 的时候就选择好了使用什么样的内核。

三、配置Notebook

1. 更改默认工作目录

想要修改 Jupyter Notebook 那些默认的配置选项，就需要在配置文件 jupyter_notebook_config.py 中修改相应配置选项的属性。这个配置文件一开始并不存在，需要手动生成，在命令行输入 jupyter notebook --generate-config 并执行，配置文件就创建好了，它的位置是在 C:\\Users\\Administrator.jupyter\\ 中。

然后根据路径去找配置文件：jupyter_notebook_config.py

一般情况下，jupyter的默认工作目录为C:\\Users\\Administrator\\，这样很不清爽，而且不便于管理项目，所以常需要在其他盘建立一个独立的jupyter工作目录文件。

现在用前面生成的配置文件jupyter_notebook_config.py，工作目录就在这个里面进行修改。

• 用记事本打开配置文件jupyter_notebook_config.py
• Crtl + F组合键，然后输入 c.NotebookApp.notebook_dir 查找到元素，删掉前面的注释#
• 在后面的单引号里输入要设置的目录路径，保存关闭；例如：c.NotebookApp.notebook_dir = r’D:\\python\\jupyter_notebook’
• 修改快捷键，在 win 开始菜单中搜索，找到 jupyter notebook 快捷图标，右击选择属性，删除目标值最后的 “%USERPROFILE%”，点击确定退出。

经过这四个步骤，工作目录就修改好了，这时候不管你是通过快捷键还是命令行进入jupyter notebook，都能看到最新设置的目录，干净清爽，之后写代码，在这个目录下创建文件即可，方便管理。

2. 更换皮肤主题

jupyter notebook默认的主题为白色背景，长期使用对眼睛不太友好，如果能够像 Pycharm 那样更换自己喜欢的主题，既能缓解视觉疲劳、保护视力，又能提升敲代码体验，岂不美哉！

Github上大神提供的包jupyterthemes：https://github.com/dunovank/jupyter-themes

jupyterthemes的安装

pip install jupyterthemes -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com

命令行输入如指令查看主题

jt -l

结果如下：

Available Themes:
   chesterish
   grade3
   gruvboxd
   gruvboxl
   monokai
   oceans16
   onedork
   solarizedd
   solarizedl
 # 有很多主题可供使用呀

查看jupyter-theme的帮助手册

jt -h

结果如下：

可以看到，帮助里告诉了我们该如何使用命令以及参数设置。

jupyter-theme常用参数

更多详细的使用和字体设置参考文档：https://github.com/dunovank/jupyter-themes

jupyter-theme使用示例

jt -t monokai -f sourcemed -fs 12 -tf sourcemed -tfs 16 -nf code -nfs 13 -ofs 14

运行效果如下：

jt -t gruvboxl -f hack -fs 12 -tf sourcemed -tfs 16 -nf ptmono -nfs 13 -ofs 14

运行效果如下：

jt -t solarizedd -f sourcemed -fs 12 -tf sourcemed -tfs 16 -nf code -nfs 13 -ofs 14

运行效果如下：

jt -t chesterish -f sourcemed -fs 12 -tf sourcemed -tfs 16 -nf code -nfs 13 -ofs 14

运行效果如下：

更多风格可以自行调参数进行设置，当你又想变回原来的风格，使用如下命令：

# -*- coding: UTF-8 -*-
"""
@Author  ：叶庭云
@公众号  ：修炼Python
@CSDN    ：https://yetingyun.blog.csdn.net/
"""
jt -r

运行效果如下：