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Jupyter Notebook介绍、EMC易倍安装及使用教程
发布时间:2023-07-03
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  EMC易倍简而言之,Jupyter Notebook是以网页的形式打开,可以在网页页面中也会直接在代码块下显示的程序。如在编程过程中需要编写说明文档,可在同一个页面中直接编写,便于作及时的说明和解释。

  网页应用即基于网页形式的、结合了编写说明文档、数学公式、交互计算和其他富媒体形式的工具。简言之,网页应用是可以实现各种功能的工具。

  即Jupyter Notebook中所有交互计算、编写说明文档、数学公式、图片以及其他富媒体形式的输入和输出,都是以文档的形式体现的。

  这些文档是保存为后缀名为.ipynb的JSON格式文件,不仅便于版本控制,也方便与他人共享。

  ③ 以富媒体格式展示计算结果。富媒体格式包括:HTML,LaTeX,PNG,SVG等。

  如果看了以上对Jupyter Notebook的介绍你还是拿不定主意究竟是否适合你,那么不要担心,你可以先免安装试用体验一下,戳这里,然后再做决定。

  值得注意的是,官方提供的同时试用是有限的,如果你点击链接之后进入的页面如下图所示,那么不要着急,过会儿再试试看吧。

  如果你是小白,那么建议你通过安装Anaconda来解决Jupyter Notebook的安装问题,因为Anaconda已经自动为你安装了Jupter Notebook及其他工具,还有python中超过180个科学包及其依赖项。

  你可以通过进入Anaconda的官方下载页面自行选择下载;如果你对阅读英文文档感到头痛,或者对安装步骤一无所知,甚至也想快速了解一下什么是Anaconda,那么可以前往我的另一篇文章:

  常规来说,安装了Anaconda发行版时已经自动为你安装了Jupyter Notebook的,但如果没有自动安装,那么就在终端(Linux或macOS的“终端”,Windows的“Anaconda Prompt”,以下均简称“终端”)中输入以下命令安装:

  如果你是有经验的Python玩家,想要尝试用pip命令来安装JupyterNotebook,那么请看以下步骤吧!接下来的命令都输入在终端当中的噢!

  如果你有任何jupyter notebook命令的疑问,可以考虑查看官方帮助文档,命令如下:

  执行命令之后,在终端中将会显示一系列notebook的服务器信息,同时浏览器将会自动启动Jupyter Notebook。

  浏览器地址栏中默认地将会显示:。其中,“localhost”指的是本机,“8888”则是端口号。

  如果你同时启动了多个Jupyter Notebook,由于默认端口“8888”被占用,因此地址栏中的数字将从“8888”起,每多启动一个Jupyter Notebook数字就加1,如“8889”、“8890”……

  如果你想自定义端口号来启动Jupyter NotebookEMC易倍,可以在终端中输入以下命令:

  如果你只是想启动Jupyter Notebook的服务器但不打算立刻进入到主页面,那么就无需立刻启动浏览器。在终端中输入:

  此时,将会在终端显示启动的服务器信息,并在服务器启动之后,显示出打开浏览器页面的链接。当你需要启动浏览器页面时,只需要复制链接,并粘贴在浏览器的地址栏中,轻按回车变转到了你的Jupyter Notebook页面。

  例图中由于在完成上面内容时我同时启动了多个Jupyter Notebook,因此显示我的“8888”端口号被占用,最终分配给我的是“8889”。

  当执行完启动命令之后,浏览器将会进入到Notebook的主页面,如下图所示。

  如果你的主页面里边的文件夹跟我的不同,或者你在疑惑为什么首次启动里边就已经有这么多文件夹,不要担心,这里边的文件夹全都是你的家目录里的目录文件。你可以在终端中执行以下2步来查看:

  如果你不想把今后在Jupyter Notebook中编写的所有文档都直接保存在家目录下,那你需要修改Jupyter Notebook的文件存放路径。

  Linux/macOS用户在想要存放Jupyter Notebook文件的位置

  注意:“directory_name”是自定义的目录名。目录名两边不加尖括号“”。

  注意: 这条命令虽然可以用于查看配置文件所在的路径,但主要用途是是否将这个路径下的配置文件

  不会出现下图的提示;若文件已经存在或被修改,使用这个命令之后会出现询问“Overwrite /Users/raxxie/.jupyter/jupyter_notebook_config.py with default config? [y/N]”,即“用默认配置文件覆盖此路径下的文件吗?”,如果按“y”,则完成覆盖,那么之前所做的修改都将失效;如果只是为了查询路径,那么一定要输入“N”。

  常规的情况下,Windows和Linux/macOS的配置文件所在路径和配置文件名如下所述:

  ② Windows和Linux/macOS系统的配置文件存放路径其实是相同的,只是系统不同,表现形式有所不同而已。

  ③ Windows和Linux/macOS系统的配置文件也是相同的。文件名以“.py”结尾,是Python的可执行文件。

  ④ 如果你不是通过一步到位的方式前往配置文件所在位置,而是一层一层进入文件夹/目录的,那么当你进入家目录后,用ls命令会发现找不到“.jupyter”文件夹/目录。这是因为凡是以“.”开头的目录都是隐藏文件,你可以通过ls -a命令查看当前位置下所有的隐藏文件。

  Windows系统的用户可以使用文档编辑工具或IDE打开“jupyter_notebook_config.py”文件并进行编辑。常用的文档编辑工具和IDE有记事本、Notepad++、vim、Sublime

  Text、PyCharm等。其中,vim是没有图形界面的,是一款学习曲线较为陡峭的编辑器,其他工具在此不做使用说明,因为上手相对简单。通过vim修改配置文件的方法请继续往下阅读。

  Linux/macOS系统的用户建议直接通过终端调用vim来对配置文件进行修改。具体操作步骤如下:

  进入配置文件后不要按其他键,用英文半角直接输入/c.NotebookApp.notebook_dir,这时搜索的关键词已在文档中高亮显示了,按回车,光标从底部切换到文档正文中被查找关键词的首字母。

  按小写i进入编辑模式EMC易倍,底部出现“--INSERT--”说明成功进入编辑模式。使用方向键把光标定位在第二个单引号上(光标定位在哪个字符,就在这个字符前开始输入),把“⑴ 创建文件夹/目录”步骤中复制的路径粘贴在此处。

  把该行行首的井号(#)删除。因为配置文件是Python的可执行文件,在Python中,井号(#)表示注释,即在编译过程中不会执行该行命令,所以为了使修改生效,需要删除井号(#)。

  这里仅介绍了vim编辑器修改配置文件的方法,没有对vim编辑器的详细使用进行讲解,所以无需了解vim编辑器的具体使用方法,只需要按照上述步骤一定可以顺利完成修改!

  推荐有时间和经历时学习一下vim编辑器的使用。这款强大的编辑器将会成为你未来工作中的利器。

  此时你的界面当中应该还没有“Conda”和“Nbextensions”类目。不要着急,这两个类目将分别在“五、拓展功能”中的“1.关联Jupyter Notebook和conda的环境和包——‘nb_conda’”和“2.Markdown生成目录”中安装。

  对于现有的文件,可以通过勾选文件的方式,对选中文件进行复制、重命名、移动、下载、查看、编辑和删除的操作。

  同时,也可以根据需要,在“New”下拉列表中选择想要创建文件的环境,进行创建“ipynb”格式的笔记本、“txt”格式的文档、终端或文件夹。如果你创建的环境没有在下拉列表中显示,那么你需要依次前往“五、拓展功能”中的“1.关联Jupyter Notebook和conda的环境和包——‘nb_conda’”和“六、增加内核——‘ipykernel’”中解决该问题。

  上图展示的是笔记本的基本结构和功能。根据图中的注解已经可以解决绝大多数的使用问题了!

  工具栏的使用如图中的注解一样直观,在此不过多解释。需要特别说明的是“单元格的状态”,有Code,Markdown,Heading,Raw NBconvert。其中,最常用的是前两个EMC易倍,分别是代码状态,Markdown编写状态。Jupyter Notebook已经取消了Heading状态,即标题单元格。取而代之的是Markdown的一级至六级标题。而Raw NBconvert目前极少用到,此处也不做过多讲解。

  菜单栏涵盖了笔记本的所有功能,即便是工具栏的功能,也都可以在菜单栏的类目里找到。然而,并不是所有功能都是常用的,比如Widgets,Navigate。Kernel类目的使用,主要是对内核的操作,比如中断、重启、连接、关闭、切换内核等,由于我们在创建笔记本时已经选择了内核,因此切换内核的操作便于我们在使用笔记本时切换到我们想要的内核环境中去。由于其他的功能相对比较常规,根据图中的注解来尝试使用笔记本的功能已经非常便捷,因此不再做详细讲解。

  在使用笔记本时,可以直接在其内部进行重命名。在左上方“Jupyter”的图标旁有程序默认的标题“Untitled”,点击“Untitled”然后在弹出的对话框中输入自拟的标题,点击“Rename”即完成了重命名。

  若在使用笔记本时忘记了重命名,且已经保存并退出至“Files”界面,则在“Files”界面勾选需要重命名的文件,点击“Rename”然后直接输入自拟的标题即可。

  Running页面主要展示的是当前正在运行当中的终端和“ipynb”格式的笔记本。若想要关闭已经打开的终端和“ipynb”格式的笔记本,仅仅关闭其页面是无法彻底退出程序的,需要在Running页面点击其对应的“Shutdown”。更多关闭方法可以查阅“八、关闭和退出”中的“1.关闭笔记本和终端”。

  Clusters类目现在已由IPython parallel对接,且由于现阶段使用频率较低,因此在此不做详细说明,想要了解更多可以访问IPython parallel的官方网站。

  Conda页面主要是Jupyter Notebook与Conda关联之后对Conda环境和包进行直接操作和管理的页面工具。详细信息请直接查阅“五、拓展功能”中的“1.关联Jupyter Notebook和conda的环境和包——‘nb_conda’”。这是目前使用Jupyter Notebook的必备环节,因此请务必查阅。

  Nbextensions页面提供了多个Jupyter Notebook的插件,使其功能更加强大。该页面中主要使用的插件有nb_conda,nb_present,Table of Contents(2)。这些功能我们无需完全掌握,也无需安装所有的扩展功能,根据本文档提供的学习思路,我们只需要安装Talbe of Contents(2)即可,该功能可为Markdown文档提供目录导航,便于我们编写文档。该安装指导请查阅“五、拓展功能”中的“2.Markdown生成目录”。

  执行上述命令能够将你conda创建的环境与Jupyter Notebook相关联,便于你在Jupyter Notebook的使用中,在不同的环境下创建笔记本进行工作。

  在使用Markdown编辑文档时,难免会遇到需要在文中设定链接,定位在文档中的其他位置便于查看。因为Markdown可以完美的兼容html语法,因此这种功能可以通过html语法当中“a标签”的索引用法来实现。

  想要在Jupyter Notebook中直接加载指定网站的源代码到笔记本中。

  在Jupyter Notebook主界面,即“File”界面中点击“New”;在“New”下拉框中点击“Terminal”即新建了终端。此时终端位置是在你的家目录,可以通过pwd命令查询当前所在位置的绝对路径。

  在Jupyter Notebook的笔记本中无论是编写文档还是编程,都有输入(In [])和输出(Out [])。当我们编写的代码或文档使用的单元格较多时,有时我们只想关注输出的内容而暂时不看输入的内容,这时就需要隐藏输入单元格而只显示输出单元格。

  在笔记本第一个单元格中输入以上代码,然后执行,即可在该文档中使用“隐藏/显示”输入单元格功能。

  在笔记本第一个单元格中输入以上代码,然后执行,即可在该文档中使用“隐藏/显示”输入单元格功能。

  场景一:同时用不同版本的Python进行工作,在Jupyter Notebook中无法切换,即“New”的下拉菜单中无法使用需要的环境。

  场景二:创建了不同的虚拟环境(或许具有相同的Python版本但安装的包不同),在Jupyter Notebook中无法切换,即“New”的下拉菜单中无法使用需要的环境。

  接下来将分别用“命令行模式”和“图形界面模式”来解决以上两个场景的问题。顾名思义,“命令行模式”即在终端中通过执行命令来一步步解决问题;“图形界面模式”则是通过在Jupyter Notebook的网页中通过鼠标点击的方式解决上述问题。

  其中,“图形界面模式”的解决方法相对比较简单快捷,如果对于急于解决问题,不需要知道运行原理的朋友,可以直接进入“3. 解决方法之图形界面模式”来阅读。

  “命令行模式”看似比较复杂,且又划分了使用场景,但通过这种方式来解决问题可以更好的了解其中的工作原理,比如,每进行一步操作对应的命令是什么,而命令的执行是为了达到什么样的目的,这些可能都被封装在图形界面上的一个点击动作来完成了。对于想更深入了解其运作过程的朋友,可以接着向下阅读。

  执行上述命令查看当前环境下安装的包,若没有安装ipykernel包,则执行安装命令;否则进行下一步。

  3. “--name”参数的值,即“env_name”是Jupyter内部使用的,其目录的存放路径为~/Library/Jupyter/kernels/。如果定义的名称在该路径已经存在,那么将自动覆盖该名称目录的内容。

  使用命令jupyter notebook启动Jupyter Notebook;在“Files”下的“New”下拉框中即可找到你在第⑶步中的自定义名称,此时,你便可以尽情地在Jupyter Notebook中切换环境,在不同的环境中创建笔记本进行工作和学习啦!

  ① 你创建了一个新的环境,但却发现在Jupyter Notebook的“New”中找不到这个环境,无法在该环境中创建笔记本。

  当我们在Jupyter Notebook中创建了终端或笔记本时,将会弹出新的窗口来运行终端或笔记本。当我们使用完毕想要退出终端或笔记本时,仅仅关闭页面是无法结束程序运行的,因此我们需要通过以下步骤将其完全关闭。

  ⑵ 勾选想要关闭的“ipynb”笔记本。正在运行的笔记本其图标为绿色,且后边标有“Running”的字样;已经关闭的笔记本其图标为灰色。

  ⑵ 第一栏是“Terminals”,即所有正在运行的终端均会在此显示;第二栏是“Notebooks”,即所有正在运行的“ipynb”笔记本均会在此显示。

  ⑵“txt”文档,即“New”下拉列表中的“TextFile”,以及“Folder”只要关闭程序运行的页面即结束运行,无需通过上述步骤关闭。

  如果你想退出Jupyter Notebook程序,仅仅通过关闭网页是无法退出的,因为当你打开Jupyter Notebook时EMC易倍,其实是启动了它的服务器。

  你可以尝试关闭页面,并打开新的浏览器页面,把之前的地址输进地址栏,然后跳转页面,你会发现再次进入了刚才“关闭”的Jupyter Notebook页面。

  如果你忘记了刚才关闭的页面地址,可以在启动Jupyter Notebook的终端中找到地址,复制并粘贴至新的浏览器页面的地址栏EMC易倍,会发现同样能够进入刚才关闭的页面。

  因此,想要彻底退出Jupyter Notebook,需要关闭它的服务器。只需要在它启动的终端上按: