利用Python进行数据分析·3代·3.IPython 和 Jupyter Notebook

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这些笔记基于《Python for Data Analysis, 3rd Edition》一书的内容总结和理解。原书由 Wes McKinney 编写,出版商为 O’Reilly,ISBN 978-1-098-10403-0。版权声明如下:

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继续阅读书籍学习,接下来是介绍 Python 的解释器进一步引出 IPython 增强型解释器基本用法和介绍 Jupyter Notebook 运行使用。

IPython 和 Jupyter Notebook

IPython 增强型解释器

Python 解释器

要想知道 IPython,就要先知道 Python 解释器。众所周知,Python 是门解释型的语言,Python 解释器可以通过实现逐行执行 Python 代码来运行一个 Python 程序。甚至可以通过终端命令进入标准交互式 Python 解释器命令窗口执行 Python 代码。

# 进入 Python 解释器命令
python

效果如下:

可以看到 >>> 符号说明已经进入交互式 Python 解释器,可以执行 Python 语句代码。

# 在 Python 解释器执行语句
a = 10
print(a)

效果如下:

退出的方法也很简单,可以使用 exit() 函数退出,也可以在 Linux 和 Mac (类Unix) 系统中使用快捷键 Ctrl+D 退出。

效果如下:

还可以在当前目录创建 helloworld.py 文件并写入 print('helloworld') 到文件中,通过 python 命令直接运行 Python 文件。

# 执行 .py 文件
python helloworld.py

效果如下:

IPython 增强型解释器

在了解了什么是 Python 解释器后,就可以专心了解 IPython 了。和 Python 解释器一样,IPython 解释器也可以通过终端命令进入标准交互式界面。

# 进入 IPython 解释器
ipython

效果如下:

可以看到 IPython 解释器使用 In [1]: 标志符号和 Python 解释器的 >>> 标志符号完全不同。除了具备 Python 解释器一样的执行语句的能力外,还可以访问系统文件,比如使用 %run 直接执行 .py 文件或使用 ! 执行终端命令。

# 执行 .py 文件或终端命令
!ls -al helloworld.py
%run helloworld.py

效果如下:

与 Python 解释器打印不同的是,IPython 解释器可以直接打印变量并且格式美观,可读性增强。退出方法和 Python 解释器界面退出一样。

# IPython 打印格式美观
data = [19999999999,299999999999,3999999999999999,4999999999999999,59999999999999,6999999999999,799999999999]
# IPython 解释器可以直接打印变量且美观
data
# print() 打印则很糟糕
print(data)

效果如下:

Jupyter Notebook

Notebook 是 Jupyter 最主要的组件,支持代码、文本(且支持 markdown)、数据可视化和其他输出交互式文档。据我的理解,Jupyter 和内核可以直接交互,内核支持多种语言,但必须遵循 Jupyter 交互式计算协议的实现。IPython 解释器就是 Jupyter 支持 Python 语言功能的内核之一,用来实现执行 Python 代码行为。

结合书籍介绍,又由于我的 Linux 系统 8888 端口被 Docker 容器占用了,索性我反复测试。在 Linux 终端想要以自定义端口启动 Jupyter 的 Notebook 组件,需要执行以下命令,其他的功能可以通过 jupyter notebook --help-all 获取。

# 启动 Jupyter 的 Notebook 组件
# --allow-root 允许 root 用户运行组件
# --no-browser 运行组件后不打开浏览器
# --notebook-dir=. 以当前目录为组件根目录为存储路径
# --ip 监听系统网络地址
# --port 自定义监听端口号
jupyter notebook --allow-root --no-browser --notebook-dir=. --ip=0.0.0.0 --port=8889

效果如下:

在执行命令后可以发现,打印的信息中提供了访问方法,还有 token 用于第一次进入组件的凭据,相当于密码。浏览器访问 Linux 域名或 IP 地址:端口,比如我的机器是 169.254.0.1:8889。

效果如下:

可以看到第一次进入 Jupyter Notebook 组件界面会要求输入密码或 token。如果你不喜欢设置密码,直接输入 token 即可;如果你希望以后执行 Jupyter Notebook 都是固定密码,那你就往下滑会有设置密码的配置项。

登陆后界面很简洁:

接下来就是重要的部分,新建一个 IPython 解释器为内核的 .ipynb 文件。点击 File -> New -> Notebook 会自动跳转到选择内核界面,选择 IPython 解释器作为 .ipynb 文件的运行内核,如图:



可以发现,这个界面和 IPython 解释器的交互界面很像。而且,根据书籍所述,这个一个框一个框的东西叫做 Cell(音标为 /sel/,细胞: 生物体的基本结构和功能单位)。这个名字很贴切,也意味着构成 Python 程序的一个个细胞。

接下来试试 IPython 解释器交互式能干的事这个 Jupyter Notebook 能不能做?

真是酣畅淋漓的测试,我玩得忘乎所以,这个界面真是太友好了,效果如图:

在测试的过程中,也让我知道了一些快捷键的使用,比如:

# 快捷键
# 快捷键 Ctrl+Enter 是运行当前选择的 cell
#  a 键是向上新增 cell
#  b 键是向下新增 cell
#  d 键按两下是删除当前选择的 cell

当然这个组件内部也早就内置了快捷键介绍,真是太友好了。点击 help -> Show Keyboard Shortcuts 即可查看快捷键,如图所示:


书籍里也介绍了很多实用性的按键:

  • %! 执行系统命令:

    # 执行系统命令
    !ls -al helloworld.py
    %run helloworld.py
    

    效果如下:

  • Tab 键补全变量、函数、方法和模块等:

    # 变量、函数、方法和模块补全
    a
    

    效果如下:

  • ? 获取模块、方法和函数等信息:

    # 获取信息
    import math as m
    m?
    

    效果如下:


  • *? 搭配使用起到占位符过滤获取信息的作用:

    # 占位符过滤获取信息
    import math as m
    m.*a*?
    

    效果如下:

参考

python_interpreter
ipython_basics

3 个赞

感谢大佬分享。

1 个赞

谢谢你来看我,你还是那么速度

大佬又开始学习了,赶紧跟上偷学