Python數(shù)據(jù)分析實踐：JupyterNotebook使用

1.6JupyterNotebook使用模塊一

Python數(shù)據(jù)分析概述及環(huán)境搭建

Python數(shù)據(jù)分析實踐任務(wù)描述：JupyterNotebook是基于網(wǎng)頁的用于交互計算的應(yīng)用程序。其可被應(yīng)用于全過程計算：開發(fā)、文檔編寫、運行代碼和展示結(jié)果。JupyterNotebook可以在網(wǎng)頁頁面中直接編寫代碼和運行代碼，代碼的運行結(jié)果也會直接在代碼塊下顯示。如在編程過程中需要編寫說明文檔，可在同一個頁面中直接編寫，便于作及時的說明和解釋。JupyterNotebook是交互式的編程方式，數(shù)據(jù)分析過程經(jīng)常需要幾行代碼就要能看到分析的結(jié)果，當(dāng)前很多數(shù)據(jù)分析的教學(xué)和開發(fā)工作都是基于JupyterNotebook來實現(xiàn)。但JupyterNotebook本身也有一些語法規(guī)則，故本任務(wù)的目的就是學(xué)會使用JupyterNotebook做數(shù)據(jù)分析的開發(fā)。任務(wù)目的：

掌握J(rèn)upyterNotebook代碼開發(fā)

掌握J(rèn)upyterNotebook的markdown使用

掌握J(rèn)upyterNotebook的常用功能任務(wù)實施過程：一、JupyterNotebook功能介紹在配置好python數(shù)據(jù)分析開發(fā)環(huán)境后，開啟JupyterNotebook：創(chuàng)建一個python3文件并重命名為notebooklearn下方的主要區(qū)域，由被稱為單元格的部分組成。每個notebook由多個單元格構(gòu)成，而每個單元格又可以有不同的用途。工具條中的功能基本上在菜單中都可以實現(xiàn)，這里是為了能更快捷的操作，將一些常用按鈕放了出來。下圖是對各按鈕的解釋。Notebook文檔由一系列單元（Cell）構(gòu)成，主要有兩種形式的單元。代碼單元：編寫代碼的地方。二、JupyterNotebook單元格及模式Markdown單元：在這里對文本進(jìn)行編輯。兩種模式對于Notebook中的單元，有兩種模式：命令模式(CommandMode)與編輯模式(EditMode)，在不同模式下我們可以進(jìn)行不同的操作編輯模式：用于編輯文本和代碼。如上圖，在編輯模式(EditMode)下，右上角出現(xiàn)一只鉛筆的圖標(biāo)，單元左側(cè)邊框線呈現(xiàn)出綠色，點Esc鍵或運行單元格(ctrl-enter)切換回命令模式。命令模式：用于執(zhí)行鍵盤輸入的快捷命令。在命令模式(CommandMode)下，鉛筆圖標(biāo)消失，單元左側(cè)邊框線呈現(xiàn)藍(lán)色，按Enter鍵或者雙擊cell變?yōu)榫庉嫚顟B(tài)。在命令模式的常用快捷鍵：“Esc”鍵：進(jìn)入命令模式“Y”鍵：切換到代碼單元“M”鍵：切換到Markdown單元“B”鍵：在本單元的下方增加一單元“H”鍵：查看所有快捷命令“Shift＋Enter”組合鍵：運行代碼Markdown用于編輯文本，下表給出了常用的Markdown用法：Markdown是一種可以使用普通文本編輯器編寫的標(biāo)記語言，通過簡單的標(biāo)記語法，它可以使普通文本內(nèi)容具有一定的格式。點擊菜單欄的+，單元cell默認(rèn)是代碼編輯狀態(tài)，按esc鍵再按m鍵就切換成Markdown單元(按y鍵就切換回代碼單元)：或者是選中該單元，在菜單欄中選擇Markdown選項也可以切換成Markdown單元：三、Markdown使用

兩者區(qū)別就是單元前面有In[]的表示代碼單元，沒有的為Markdown，或者看菜單欄中該單元的屬性是代碼還是Markdown。1）標(biāo)題：標(biāo)題是標(biāo)明文章和作品等內(nèi)容的簡短語句。一個“#”字符代表一級標(biāo)題，以此類推。在Markdown編輯模式下輸入如下：注意#后面有空格點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：2)列表列表：列表是一種由數(shù)據(jù)項構(gòu)成的有限序列，即按照一定的線性順序排列而成的數(shù)據(jù)項的集合。對于無序列表，使用星號、加號或者減號作為列表標(biāo)記，后面有空格在Markdown編輯模式下輸入如下：依次點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：對于有序列表，則是使用數(shù)字+.+一個空格。在Markdown編輯模式下輸入如下：點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：3)加粗／斜體前后有兩個星號或兩個下劃線表示加粗，前后有3個星號或3個下劃線表示斜體。在Markdown編輯模式下輸入如下：輸入一行后空一行再輸入，這樣能運行的能換行。點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：4）表格：代碼的第一行表示表頭，第二行分隔表頭和主體部分，從第三行開始，每一行代表一個表格行；列與列之間用符號“｜”隔開，表格每一行的兩邊也要有符號“｜”。點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：5）代碼注釋：在Markdown中的代碼可以注釋方式存在，形式為：```python注釋的代碼```點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：6)數(shù)學(xué)公式編輯：LaTeX是寫科研論文的必備工具，Markdown單元中也可以使用LaTeX來插入數(shù)學(xué)公式。在文本行中插入數(shù)學(xué)公式，應(yīng)在公式前后分別加上一個“$”符號如果要插入一個數(shù)學(xué)區(qū)塊，則在公式前后分別加上兩個“$$”符號。點擊運行或按shift+enter鍵，結(jié)果如下：LaTeX書寫格式也是需要學(xué)習(xí)的，在此就不展開。下表是總結(jié)的Markdown的功能，大家可以在需要時對照參考。代碼編輯下方截圖中看到的是一個代碼單元格（codecell），以In[]開頭。在這種類型的單元格中，可以輸入任意代碼并執(zhí)行。例如，輸入1+2并按下Shift+Enter。之后，單元格中的代碼就會被計算，光標(biāo)也會被移動動一個新的單元格中。你會得到如下結(jié)果：四、代碼開發(fā)根據(jù)綠色邊框線，我們可以輕松地識別出當(dāng)前工作的單元格。接下來，我們在第二個單元格中輸入些其他代碼并運行，例如：foriinrange(5):print(i)需要注意，這次沒有出現(xiàn)類似Out[]這樣的文字。這是因為將結(jié)果打印print出來了，沒有返回任何的值。在代碼單元中直接輸入python代碼，點擊運行即可。點擊菜單欄的+，單元cell默認(rèn)是代碼編輯狀態(tài)。notebook有一個非常有趣的特性，就是可以修改之前的單元格，對其重新計算，這樣就可以更新整個文檔了。試著把光標(biāo)移回第一個單元格，并將1+2修改成2+3，然后按下Shift+Enter重新計算該單元格。會發(fā)現(xiàn)結(jié)果馬上就更新成了5。如果不想重新運行整個腳本，只想用不同的參數(shù)測試某個程式的話，這個特性顯得尤其強大。不過，也可以重新計算整個notebook，只要點擊Cell

->

Runall即可?？梢詫otebook導(dǎo)出為多種格式，如HTML、Markdown、reST、PDF（通過LaTeX）等格式。導(dǎo)出功能可通過選擇“File”→“Downloadas”級聯(lián)菜單中的命令實現(xiàn)。根據(jù)需要保存成不同文件，若仍然是通過jupyternotebook打開就保存成.ipynb格式，也可以保存成.py文件，通過pycharm等python開發(fā)環(huán)境打開。還可保存成頁面形式。五、保存notebook文件快捷鍵將會為我們節(jié)省許多時間。Jupyter在頂部的菜單里保留了許多快捷鍵：Help>keyboardShortcuts.每次更新Jupyter時，都值得再次進(jìn)行查看，因為新的快捷鍵總是不斷被添加進(jìn)來六、jupyternotebook一些使用技巧Esc+F查找和替換你的代碼，但不包括代碼的輸出內(nèi)容。Esc+o打開代碼塊輸出。選擇多個cell。Shift+J或Shift+Down向下選中下一個cell.你可以通過Shift+K或Shift+Up向上選中cell。一旦cell被選中，接著你可以進(jìn)行批量刪除/復(fù)制/剪切/粘貼.當(dāng)你需要移動一部分notebook時，這非常有用。你也可以執(zhí)行Shift+M對多個cell進(jìn)行合并。刪除單元格在命令模式（左邊藍(lán)色顯示）下按兩次D鍵在同一個output里顯示多個輸出結(jié)果我們都知道，在jupyter中同一個cell內(nèi)，如果不使用print等函數(shù)，那么就只有最后一個調(diào)用的變量結(jié)果會被打印顯示出來：In

[1]:a=1+2b=a+1abOut[1]:4而只要配合ipython執(zhí)行下列代碼之后，就可以實現(xiàn)多輸出結(jié)果的打?。篒n

[2]:from

IPeractiveshell

importInteractiveShellInteractiveShell.ast_node_interactivity='all'In

[3]:a=1+2b=a+1abOut[3]:3Out[3]:4In

[4]:c=2+3在單元格中直接執(zhí)行終端命令在jupyter中我們可以利用!加上終端命令的形式，在單元格中直接執(zhí)行命令，非常的方便（但要注意如果有需要輸入y/n確認(rèn)等情況，請把類似-y的參數(shù)帶上否則無法繼續(xù)）：!pip3installnumpyRequirementalreadysatisfied:numpyinc:\users\chensong\appdata\local\programs\python\python38\lib\site-packages(1.21.3)WARNING:Youareusingpipversion19.2.3,howeverversion21.3.1isavailable.Youshouldconsiderupgradingviathe'python-mpipinstall--upgradepip'command.利用%who列出當(dāng)前所有變量名有些情況下，我們需要搞清楚當(dāng)前kernel下有哪些已被創(chuàng)建的變量，這時魔法命令%who就非常實用：%whoInteractiveShell a b c 設(shè)置顯示行標(biāo)號jupyter默認(rèn)情況下是不顯示代碼行標(biāo)的，這在我們執(zhí)行出錯之后很是不好尋找到底是哪一行出錯，事實上我們可以通過設(shè)置來解決這個問題，譬如jupyterlab中設(shè)置方式如下：阻止matplotlib多余文字內(nèi)容輸出我們在用matplotlib繪圖時一定遇到過顯示圖像的同時跟著輸出了一段文字，這是因為matplotlib的很多API是有返回值的，因此我們只需要最后一行末尾加上;阻止輸出即可：import

matplotlib.pyplotaspltimport

numpyasnpfig,ax=plt.subplots()ax.plot(range(10),np