一款容易上手jupyter notebook神器
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2021-02-04 18:15
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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。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
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。 Jupyter 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 test_temp.py 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
Github上大神提供的包jupyterthemes：https://github.com/dunovank/jupyter-themes
pip install jupyterthemes -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com
jt -l
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
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。
更多详细的使用和字体设置参考文档：https://github.com/dunovank/jupyter-themes
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
jt -r
见面礼
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