Jupyter notebook使用技巧

Jupyter Notebook入门

人生就像一只储蓄罐，你投入的每一分努力，都会在未来的某一天，回馈于你。而我们要做的，就是每天多努力一点点，进步一点点。

1. 启动

在终端中输入jupyter notebook是最常用的启动方式，默认在本地的8888端口启动。如果本地已经有一个jupyter正在运行，再启动一个就会运行在8889端口。运行完该命令，会在系统默认的浏览器打开一个网页，网页的地址是：
http://localhost:8888/tree。

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新建
点击右侧的New，选择Python3会在新的页面中建立一个未命名的notebook文件，选择Text File会新的页面中建立一个未命名的txt文件，选择Folder会在当前页面中建立一个未命名文件夹，选择Terminal会在新的页面中建立Terminal。
需要注意的是我们执行该启动命令的目录就是启动之后的根目录。如果你是要打开已经存在的.ipynb文件，最好切换到该文件所在目录再启动，或者启动之后将文件移动(或复制)到启动目录下。

Running选项卡下可以看到当前正在运行的terminal和notebook，使我们可以对目前的资源使用情况进行一个直观了解。

2.退出

如果要停止某个正在执行的notebook文件，可以在file选项卡下勾选该文件，点击shutdown(也可以用其他方式，见后文)。如果要关闭整个jupyter notebook，可以在终端中按下键盘上的Ctrl C即可。

Notebook使用说明

接下来我们重点说明一下新建“python3”之后的操作，这也是最常用的编写python文件的操作。

1.总体布局

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上面图中大致说明了Notebook中每一部分的作用，对平常使用python运行程序来讲，快捷命令已经足够。快捷命令工具条从左到后的图标依次表示：保存文件，添加新cell，剪切选中的cell，复制选中的cell，粘贴选中的cell，将选中cell上移，将选中cell下移，执行选中的cell，终止kernel，重启kernel，重启kernel并重新运行所有cell。Code点击之后有四个选项，分别是：Code(写python代码)，MarkDown(写MarkDown代码，通常用于注释)，Raw NBConvert(一个转换工具)，Heading(快捷添加MarkDown标题)。最后一个小键盘可以查看和搜索一些快捷键的操作。

2. 常用菜单操作：

• 修改文件名：可以点击文件名称，在弹出的框中直接修改或者File—>Rename

• 新建Notebook文件：File—>New Notebook—>python3

• 下载文件：File—>Download as —> 选择目标格式即可下载

• 合并cell：Edit—>Merge Cell Above或Merge Cell Below

• 重启Kernel并清除所有输出：Kernel—>Restart & Clear Output

• 重启Kernel并运行所有cell：Kernel—>Restart & Run All

• 停止当前Notebook运行：Kernel—>ShutDown

这里只列出了常用的菜单操作，没有列出的并不表示不常用，而是可以用快捷键或者菜单栏下方的快捷工具代替。如果需要查看每一个菜单选项的含义和作用，推荐文章：https://blog.51cto.com/853056088/2162189，写的非常详细。

3. 命令模式和编辑模式

每一个cell有两种模式：命令模式和编辑模式。如下图所示：最左侧是蓝色的条是命令模式，是绿色的条表示编辑模式(此时cell中有光标，可以进行代码编写)。在命令模式下，按下enter或者鼠标单击代码框可以进入编辑模式。在编辑模式下，按下esc或者鼠标单击代码框左侧区域即可进入命令模式。

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4. 常用快捷(键)操作：

代码运行：

• ctrl + enter：运行当前cell的代码，运行完后依然保持在当前cell

• shift + enter：运行当前cell的代码，运行完后跳转到下一个cell，如果是最后一个cell则会新增一个

• 工具条上的Run

创建新的cell：

• 命令模式下，按下字母a(above)，会在当前cell上方增加一个cell

• 命令模式下，按下字母b(blove)，会在当前cell下方增加一个cell

• 工具条上的➕按钮

删除当前侧cell

• 命令模式下，按下字母x，即可删除当前cell

• 命令模式下，连续两次按下字母d，即可删除当前cell

• 工具条上的“剪刀”按钮

合并cell

• 命令模式下，选中多个cell，shift + M可以进行合并

• Edit—>Merge Cell Above/Merge Cell Down

拆分cell

• 编辑模式下，以光标所在之处为分界点，ctrl shift -(减号)，可以进cell的拆分

• Edit—>Split Cell

保存代码

• 命令模式下，按下字母s，就能创建一个checkpoint

• 工具条上的保存按钮

• File—>Save and Checkpoint

查找替换

• 编辑模式下，ESC + F

• Edit—>Find and Replace

折叠输出：有时输出过长的情况

• 编辑模式下，ESC+O

• 在cell左侧位置上双击即可折叠

• Cell—>Current Output—>Toggle

显示代码行号

• 命令模式下，按下字母l(L的小写，键盘k右侧的l)键，就能显示当前cell的行号

• shift + l，显示所有cell的行号

• View—>Toggle Line Numbers

切换代码类型

• 命令模式下，按下m切换到MarkDown模式，再按下y切换到code模式

• 工具条上手动切换

• Cell—>Cell Type—>选择相应的代码类型

注释代码

• 选中代码，command+/ (windows下是control)

  注：其他的快捷键可以点击工具栏最后的小键盘查看。

tab键的使用

• 只输入变量或者函数的前几个字母，按下tab可以自动补全

• 已经输入函数，连续按下shift+tab可以查询函数的具体用法，(一直可以按4次)

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执行shell命令

• 英文状态下的感叹号+普通的shell命令，例如：!pwd，!ls等，有些时候或许很有用。

5. 魔法函数

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以上是一些常用的魔法函数，其他的一些魔法函数依然可以查阅上面的链接，https://blog.51cto.com/853056088/2162189吗，读者可以查阅其具体的用法。

Jupyter Notebook扩展

执行以下代码可以安装jupyter notebook扩展

pip install jupyter_contrib_nbextensions && jupyter contrib nbextension install

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安装完之后，重新启动一下jupyter 服务，就可以看到Nbextensions选项卡。我们只需要勾选相应的插件，在每一个notebook的工具条中就会出现相应的扩展。选中每个扩展的时候，在其下方都会出现关于该扩展的说明，演示，配置等情况，通过仔细阅读我们就能得知该扩展的用法。

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比较好用的几个扩展及其作用如下：

1.Table of Contents

这个扩展一般用于整个文件的目录很多的时候。首先在Nbextensions选项卡中勾选该插件，然后在工具条中就可以看到该扩展按钮。如果我们在notebook中使用了MarkDown设置了我们的标题，点击该扩展，就会在左侧生成目录，点击左侧的齿轮，可以在最顶部添加一个cell专门用来显示目录。点击左侧和顶部的链接都可以快速跳转到相应的位置。还可以进行目录的折叠。注意到此时菜单栏上也多了一个“Navigate”标签，同样显示了目录的情况。

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2.Autopep8

这是一个将代码按照PEP8进行格式化的插件，前提是需要通过pip install autopep8安装autopep8，安装完之后需要重启jupyter notebook服务才能生效。同样在Nbextention选项卡中勾选Autopep8，在工具栏中会多一个“锤子”一样的按钮，可以帮助我们排版代码，使其符合pep8标准。

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3.Variable inspector

该插件可以帮助我们查看当前notebook中所有的变量的名称，类型，大小和值。省去了df.shape，type()等语句的执行，也代替了前文提到的魔法函数“%whos”的执行，读者可以自行尝试一下。

4.Code folding

顾名思义，该插件可以对代码进行一定的折叠，例如遇到class，def等关键字，而且主体代码又很长时，折叠代码会方便阅读，这一点也让jupyter notebook更像一个IDE。

5.Execute time

该插件可以显示每一个cell中代码的执行时间。

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除此之外还有一些其他常见的插件扩展，例如Notify，Collapsible headings等，读者可以自行探索查看，并配置使用。

其他说明

• 制作幻灯片并放映：参考该链接的第二部分：

  https://blog.csdn.net/qq_27825451/article/details/85050496

• 数学公式编辑：这个其实是MarkDown功能的延伸，需要将cell的代码类型改为MarkDown，然后在一对美元符号之间写入LaTex公式，(例如$E=mc^2$)，运行cell之后就可以正常显示公式了。

• 关于jupyter lab和jupyter hub

jupyter lab是基于jupyter notebook的新版本，是包括了Notebook的下一代的有模块化的界面，可以在同一个窗口同时打开好几个notebook或文件（HTML, TXT, Markdown等等），都以标签的形式展示，于是就更像是一个IDE。除了界面上存在差异，使用方式上和notebook没有大的差别。

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jupyter hub是一个支持多用户的 Jupyter Notebook 服务器，用于创建、管理、代理多个 Jupyter Notebook 实例。具有扩展性和可定制性。常见的场景是公司的运维人员对很多人使用的Notebook进行管理和资源分配。这里不太方便演示。

• 关于jupyter notebook与pycharm的差别

个人认为notebook是更“轻”量级的，适合小白使用。各个cell之间具有相对独立，且变量共享的特点，某些时候特别有用。(例如在爬虫时，请求一次就获得了html源码，后面进行页面解析时就可以以此为基础进行调试，无需再次请求，在处理对请求频次有限制的网站时还是很有用的)。除此外，notebook能够保存中间结果，方便演示，适合数据分析人员或者数据科学家使用。

pycharm更适合大型工程项目的管理，每一个文件是一次执行的。如果一个项目工程中有很多个文件，这时最好使用pycharm。此外pycharm在代码编辑时，随时会有提示，而且支持代码跳转，便于对源码的查看学习。当然工具毕竟只是工具，适合自己的就是最好的，读者可以根据自己的需求和使用习惯进行选择。