作者丨Raxxie 来源丨Python数据科学

一、什么是Jupyter Notebook？

1. 简介

2. 组成部分

① 网页应用

② 文档

3. Jupyter Notebook的主要特点

1. 编程时具有「语法高亮」、缩进、tab补全的功能。
2. 可直接通过浏览器运行代码，同时在代码块下方展示运行结果。
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。
4. 对代码编写说明文档或语句时，支持Markdown语法。
5. 支持使用LaTeX编写数学性说明。

二、安装Jupyter Notebook

0. 先试用，再决定

1. 安装

① 安装前提

② 使用Anaconda安装

conda install jupyter notebook

③ 使用pip命令安装

pip install --upgrade pip

• 注意：老版本的pip在安装Jupyter Notebook过程中或面临依赖项无法同步安装的问题。因此「强烈建议」先把pip升级到最新版本。

pip install jupyter

三、运行Jupyter Notebook

0. 帮助

jupyter notebook --help

jupyter notebook -h

1. 启动

① 默认端口启动

jupyter notebook

$ jupyter notebook
[I 08:58:24.417 NotebookApp] Serving notebooks from local directory: /Users/catherine
[I 08:58:24.417 NotebookApp] 0 active kernels
[I 08:58:24.417 NotebookApp] The Jupyter Notebook is running at: http://localhost:8888/
[I 08:58:24.417 NotebookApp] Use Control-C to stop this server and shut down all kernels (twice to skip confirmation).

• 注意：之后在Jupyter Notebook的所有操作，都请保持终端「不要关闭」，因为一旦关闭终端，就会断开与本地服务器的链接，你将无法在Jupyter Notebook中进行其他操作啦。

② 指定端口启动

jupyter notebook --port <port_number>

③ 启动服务器但不打开浏览器

jupyter notebook --no-browser

2. 主页面

① 主页面内容

• 这个命令将会进入你的家目录。
• “” 是用户名。用户名两边不加尖括号“<>”。

• 这个命令将会展示你家目录下的文件。

② 设置Jupyter Notebook文件存放位置

⑴ 创建文件夹/目录

• Windows用户在想要存放Jupyter Notebook文件的「磁盘」中「新建文件夹」并为该文件夹命名；双击进入该文件夹，然后复制地址栏中的路径。
• Linux/macOS用户在想要存放Jupyter Notebook文件的位置「创建目录」并为目录命名，命令为：mkdir；进入目录，命令为：cd；查看目录的路径，命令为：pwd；复制该路径。
• 注意：“”是自定义的目录名。目录名两边不加尖括号“<>”。

⑵ 配置文件路径

• 一个便捷获取配置文件所在路径的命令：

jupyter notebook --generate-config

• 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「替换」为「默认配置文件」。如果你是第一次查询，那么「或许」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”。

• Windows系统的配置文件路径：C:\Users\\.jupyter\
• Linux/macOS系统的配置文件路径：/Users//.jupyter/ 或 ~/.jupyter/
• 配置文件名：jupyter_notebook_config.py
• 注意：

⑶ 修改配置文件

• 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：

⒜ 打开配置文件

vim ~/.jupyter/jupyter_notebook_config.py

⒝ 查找关键词

⒞ 编辑配置文件

⒟ 取消注释

⒠ 保存配置文件

• 「冒号（:）」 一定要有，且也是「英文半角」。
• w：保存。
• q：退出。

⒡ 验证

⒢ 注意

• 以上所有命令均以「英文半角」格式输入，若有报错，请严格检查这两个条件，「英文」且「半角」。
• 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。

四、Jupyter Notebook的基本使用

1. Files页面

① 笔记本的基本操作

② 笔记本重命名的两种方式

⑴  笔记本内部重命名

⑵  笔记本外部重命名

⑶ 演示

2. Running页面

3. Clusters页面

4. Conda页面

5. Nbextensions页面

五、拓展功能

1. 关联Jupyter Notebook和conda的环境和包——“nb_conda”☆

① 安装

conda install nb_conda

② 使用

• 可以在Conda类目下对conda环境和包进行一系列操作。

  

• 可以在笔记本内的“Kernel”类目里的“Change kernel”切换内核。

  

③ 卸载

canda remove nb_conda

2. Markdown生成目录

• 不同于有道云笔记的Markdown编译器，Jupyter Notebook无法为Markdown文档通过特定语法添加目录，因此需要通过安装扩展来实现目录的添加。

conda install -c conda-forge jupyter_contrib_nbextensions

• 执行上述命令后，启动Jupyter Notebook，你会发现导航栏多了“Nbextensions”的类目，点击“Nbextensions”，勾选“Table of Contents ⑵”

  

• 之后再在Jupyter Notebook中使用Markdown，点击下图的图标即可使用啦。

  

3. Markdown在文中设置链接并定位

[添加链接的正文](#自定义索引词)
<a id=自定义索引词>跳转提示a>

• 注意：

1. 语法格式当中所有的符号均是「英文半角」。
2. “自定义索引词”最好是英文，较长的词可以用下划线连接。
3. “a标签”出现在想要被跳转到的文章位置，html标签除了单标签外均要符合“有头（）必有尾（）”的原则。头尾之间的“跳转提示”是可有可无的。
4. “a标签”中的“id”值即是为正文中添加链接时设定的“自定义索引值”，这里通过“id”的值实现从正文的链接跳转至指定位置的功能。

• 例：

1.有跳转提示语

2.无跳转提示语

4. 加载指定网页源代码

① 使用场景

② 方法

%load URL

③ 例

5. 加载本地Python文件

① 使用场景

② 方法

%load Python文件的绝对路径

③ 注意

1. Python文件的后缀为“.py”。
2. “%load”后跟的是Python文件的「绝对路径」。
3. 输入命令后，可以按CTRL 回车来执行命令。第一次执行，是将本地的Python文件内容加载到单元格内。此时，Jupyter Notebook会自动将“%load”命令注释掉（即在前边加井号“#”），以便在执行已加载的文件代码时不重复执行该命令；第二次执行，则是执行已加载文件的代码。

④ 例

6. 直接运行本地Python文件

① 使用场景

② 方法

%run Python文件的绝对路径

!python3 Python文件的绝对路径

!python Python文件的绝对路径

③ 注意

1. Python文件的后缀为“.py”。
2. “%run”后跟的是Python文件的「绝对路径」。
3. “!python3”用于执行Python 3.x版本的代码。
4. “!python”用于执行Python 2.x版本的代码。
5. “!python3”和“!python”属于 !shell命令 语法的使用，即在Jupyter Notebook中执行shell命令的语法。
6. 输入命令后，可以按 CTRL 回车 来执行命令，执行过程中将不显示本地Python文件的内容，直接显示运行结果。

④ 例

7. 在Jupyter Notebook中获取当前位置

① 使用场景

② 方法

%pwd

!pwd

③ 注意

1. 获取的位置是当前Jupyter Notebook中创建的笔记本所在位置，且该位置为「绝对路径」。
2. “!pwd”属于 !shell命令 语法的使用，即在Jupyter Notebook中执行shell命令的语法。

④ 例

8. 在Jupyter Notebook使用shell命令

① 方法一——在笔记本的单元格中

⑴ 语法

!shell命令

• 在Jupyter Notebook中的笔记本单元格中用英文感叹号“!”后接shell命令即可执行shell命令。

⑵ 例

② 方法二——在Jupyter Notebook中新建终端

⑴ 启动方法

⑵ 关闭方法

⑶ 例

9. 隐藏笔记本输入单元格

① 使用场景

② 方法一

⑴ 代码

from IPython.display import display
from IPython.display import HTML
import IPython.core.display as di # Example: di.display_html('
%s:
' % str, raw=True)

# 这行代码的作用是：当文档作为HTML格式输出时，将会默认隐藏输入单元格。
di.display_html('', raw=True)

# 这行代码将会添加“Toggle code”按钮来切换“隐藏/显示”输入单元格。
di.display_html('''Toggle code''', raw=True)

• 缺陷：此方法不能很好的适用于Markdown单元格。

⑵ 例

③ 方法二

⑴ 代码

from IPython.display import HTML

HTML('''<script>
code_show=true; 
function code_toggle() {
 if (code_show){
 $('div.input').hide();
 } else {
 $('div.input').show();
 }
 code_show = !code_show
} 
$( document ).ready(code_toggle);
script>
<form action="javascript:code_toggle()"><input type="submit" value="Click here to toggle on/off the raw code.">form>''')

• 缺陷：此方法不能很好的适用于Markdown单元格。

⑵ 例

10. 魔术命令

六、增加内核——“ipykernel” ☆

1. 使用场景

1. 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。
2. 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。

2. 解决方法之命令行模式

① 同时使用不同版本的Python

⑴ 在Python 3中创建Python 2内核

⒜ pip安装

• 首先安装Python 2的ipykernel包。

python2 -m pip install ipykernel

• 再为「当前用户」安装Python 2的内核（ipykernel）。

python2 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”参数的意思是针对当前用户安装，而非系统范围内安装。

⒝ conda安装

• 首先创建Python版本为2.x且具有ipykernel的新环境，其中“”为自定义环境名，环境名两边不加尖括号“<>”。

conda create -n <env_name> python=2 ipykernel

• 然后切换至新创建的环境。

Windows: activate <env_name>
Linux/macOS: source activate <env_name>

• 为「当前用户」安装Python 2的内核（ipykernel）。

python2 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”参数的意思是针对当前用户安装，而非系统范围内安装。

⑵ 在Python 2中创建Python 3内核

⒜ pip安装

• 首先安装Python 3的ipykernel包。

python3 -m pip install ipykernel

• 再为「当前用户」安装Python 2的内核（ipykernel）。

python3 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”参数的意思是针对当前用户安装，而非系统范围内安装。

⒝ conda安装

• 首先创建Python版本为3.x且具有ipykernel的新环境，其中“”为自定义环境名，环境名两边不加尖括号“<>”。

conda create -n <env_name> python=3 ipykernel

• 然后切换至新创建的环境。

Windows: activate <env_name>
Linux/macOS: source activate <env_name>

• 为「当前用户」安装Python 3的内核（ipykernel）。

python3 -m ipykernel install --user

• 注意：“--user”参数的意思是针对当前用户安装，而非系统范围内安装。

② 为不同环境创建内核

⑴ 切换至需安装内核的环境

Windows: activate <env_name>
Linux/macOS: source activate <env_name>

• 注意：“”是需要安装内核的环境名称，环境名两边不加尖括号“<>”。

⑵ 检查该环境是否安装了ipykernel包

conda list

conda install ipykernel

⑶ 为当前环境下的当前用户安装Python内核

• 若该环境的Python版本为2.x，则执行命令：

python2 -m ipykernel install --user --name <env_name> --display-name "<notebook_name>"

• 若该环境的Python版本为3.x，则执行命令：

python3 -m ipykernel install --user --name <env_name> --display-name "<notebook_name>"

• 注意:
1. “”为当前环境的环境名称。环境名两边不加尖括号“<>”。
2. “”为自定义显示在Jupyter Notebook中的名称。名称两边不加尖括号“<>”，但「双引号必须加」。
3. “--name”参数的值，即“”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。
4. “--display-name”参数的值是显示在Jupyter Notebook的菜单中的名称。

⑷ 检验

3. 解决方法之图形界面模式

七、Jupyter Notebook快捷键

1. Mac与Windows特殊按键对照表

2. Jupyter Notebook笔记本的两种模式

① 命令模式

• 命令模式将键盘命令与Jupyter Notebook笔记本命令相结合，可以通过键盘不同键的组合运行笔记本的命令。
• 按esc键进入命令模式。
• 命令模式下，单元格边框为灰色，且左侧边框线为蓝色粗线条。

② 编辑模式

• 编辑模式使用户可以在单元格内编辑代码或文档。
• 按enter或return键进入编辑模式。
• 编辑模式下，单元格边框和左侧边框线均为绿色。

3. 两种模式的快捷键

① 命令模式

② 编辑模式

4. 查看和编辑快捷键

① 查看快捷键

② 编辑快捷键

⑴ 方法一

⑵ 方法二

③ 例

八、关闭和退出

1. 关闭笔记本和终端

① 方法一

• 注意：此方法只能关闭笔记本，无法关闭终端。

② 方法二

• 注意：此方法可以关闭任何正在运行的终端和笔记本。

③ 注意

④ 演示

2. 退出Jupyter Notebook程序

• Mac用户：control c
• Windows用户：ctrl c

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