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Jupyter Notebook教程提供了Jupyter Notebook的基础和高级概念。我们的Jupyter Notebook教程适合初学者和专业人士。

什么是Jupyter Notebook？

Jupyter Notebook是一个开源的、基于网络的交互式环境，允许您创建和共享包含实时代码、数学方程、图形、地图、绘图、可视化和叙述文本的文档。它支持许多编程语言，如Python、PHP、R、C#等。

注意： Jupyter Notebook主要用于Python，因为Python与人工智能（AI）、机器学习以及深度学习一起使用。

Jupyter Notebook的优点

Jupyter Notebook有以下优点：

  1. 一体化： 如您所知，Jupyter Notebook是一个开源的基于网络的交互式环境，将代码、文本、图片、视频、数学方程、绘图、地图、图形用户界面和小部件组合到一个文档中。
  2. 易于转换： Jupyter Notebook允许用户将笔记本转换为其他格式，如HTML和PDF。它还使用在线工具和nbviewer，允许您直接在浏览器中渲染公开可用的笔记本。
  3. 易于分享： Jupyter笔记本保存在结构化文本文件（JSON格式）中，这使它们易于共享。
  4. 语言独立： Jupyter Notebook是平台独立的，因为它以JSON（JavaScript对象表示法）格式表示，这是一种语言独立的基于文本的文件格式。另一个原因是笔记本可以由任何编程语言处理，并可以转换为任何文件格式，如Markdown、HTML、PDF等。
  5. 交互式代码： Jupyter笔记本使用ipywidgets包，为探索代码和数据交互性提供了许多常见的用户界面。

Jupyter Notebook的缺点

Jupyter Notebook有以下缺点：

  • 测试长时间的异步任务非常困难。
  • 安全性较差
  • 可能会乱序运行单元格
  • 在Jupyter笔记本中，没有IDE集成，没有代码审查和代码风格纠正。

使用pip包安装Jupyter Notebook

要安装Jupyter Notebook，首先您需要安装Python。您可以按照下面的步骤下载Python。

步骤1： 点击链接 https://www.python.org/downloads/windows/ 下载Python的最新版本。

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步骤2： 现在，双击下载的文件，将打开以下窗口。选择立即安装以安装Python。

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步骤3： 您可以看到安装正在进行中。

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步骤4： 安装完成后，将打开以下窗口，您只需点击关闭即可。

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完成Python安装后，按照下面的步骤使用pip包安装Jupyter Notebook。

步骤1： 打开命令提示符。

步骤2： 复制/设置Python脚本所在的路径。

例如：

Path= C:\Users\Manya\AppData\Local\Programs\Python\Python37\Scripts

注意： 如果看不到AppData，那么转到查看 -> 选项，选择更改文件夹并搜索选项。点击选择更改文件夹后，点击查看，并选择显示隐藏的文件、文件夹和驱动器，然后点击应用 -> 确定。

步骤3： 要升级旧版本的pip，在指定路径后给出以下命令：

pip install --upgrade pip

步骤4： 要安装Jupyter Notebook，请输入以下命令：

pip install jupyter

安装Jupyter Notebook需要几秒钟时间。

步骤5： 安装过程完成后，您可以使用以下命令在命令提示符中运行笔记本服务器。

jupyter notebook

几秒钟后，Jupyter笔记本将启动默认Web浏览器，显示所有Python文件的列表。

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Jupyter Notebook的仪表板

以下截图显示了Jupyter Notebook的仪表板，其中包含三个选项卡。

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文件选项卡

文件选项卡用于显示当前目录中的文件和文件夹。它还使用了一个上传按钮，通过该按钮可以将文件上传到笔记本服务器。

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运行选项卡

运行选项卡用于显示当前运行的笔记本。

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集群选项卡

IPython提供了集群选项卡。IPython是一个并行计算框架，它是IPython内核的扩展版本。

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Jupyter Notebook的用户界面

当您创建一个新的笔记本时，笔记本将以笔记本名称、菜单栏、工具栏和一个空的代码单元格呈现。

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笔记本名称： 笔记本名称显示在页面顶部，紧邻Jupyter标志。

菜单栏： 菜单栏呈现不同的选项，用于操作笔记本功能。

工具栏： 工具栏提供了一种快速执行笔记本中最常用操作的方式。

代码单元格： 代码单元格允许您编辑和编写新代码。

Jupyter Notebook的组件

Jupyter Notebook有以下三个组件 -

1. 笔记本Web应用程序： 它是用于编写和运行代码的交互式Web应用程序。

笔记本Web应用程序允许用户：

  • 在浏览器中编辑代码，自动进行语法高亮和缩进。
  • 在浏览器上运行代码。
  • 以媒体表示形式（如HTML、LaTex、png、pdf等）查看计算结果。
  • 创建和使用JavaScript小部件。
  • 使用Markdown单元格包含数学方程。

2. 内核： 内核是由笔记本Web应用程序启动的单独进程，用于运行用户的代码，并将输出返回给笔记本Web应用程序。

在Jupyter笔记本中，内核可用以下语言：

  • Python
  • Julia
  • Ruby
  • R
  • Scala
  • node.js
  • Go

3. 笔记本文档： 笔记本文档包含在笔记本Web应用程序中可见的所有内容的表示，包括计算的输入和输出、文本、数学方程、图表和图片。

创建笔记本

要在Jupyter中创建笔记本，转到新建并选择Python3。

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现在，您可以看到一个新的笔记本在新标签页中打开。

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重命名笔记本

要重命名笔记本，双击屏幕顶部的未命名。将打开一个弹出窗口以重命名文件。输入您想要添加的新笔记本名称。然后点击重命名。

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如何在Jupyter中编写和运行程序

重命名文件后，点击笔记本中的第一个单元格进入编辑模式。现在您可以在工作区中编写代码。编写代码后，您可以通过按Shift+ Enter键或直接点击屏幕顶部的运行按钮来运行它。

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Jupyter Notebook中的单元格类型

Jupyter Notebook中使用了以下四种类型的单元格。

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1. 代码单元格

代码单元格中的内容被视为当前内核编程语言的语句。默认情况下，Jupyter笔记本的内核是Python，所以您可以在代码单元格中编写Python语句。当您运行语句时，其输出显示在代码下方。输出可以以文本、图像、matplotlib图表或HTML表格的形式呈现。

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2. Markdown单元格

Markdown单元格为笔记本提供文档，并使笔记本更具吸引力。这个单元格包含所有类型的格式化功能，如使文本加粗和斜体、标题、显示有序或无序列表、项目符号列表、超链接、表格内容、图片等。

要执行以下格式化功能，首先从下拉菜单中选择Markdown单元格。

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加粗和斜体

  • 要使文本加粗，请在双下划线或双星号之间编写文本。

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以下截图显示了上述代码的输出。

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  • 要使文本斜体，请在单下划线或单星号之间编写文本。

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以下截图显示了上述代码的输出。

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标题

在Markdown中创建标题与在HTML中创建标题相当类似。它以6种大小显示文本。要将文本作为标题，请使用#符号开始文本。#符号的数量取决于标题的大小。

例如 -

标题1使用一个#符号，标题2使用两个#符号，依此类推。

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以下截图显示了上述标题单元格的输出。

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有序列表

有序列表从1开始。使用制表符制作子序号，后面跟着序号。

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以下截图显示了上述Markdown数据的输出。

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项目符号列表

在Jupyter笔记本中，如果文本以破折号(-) 开头，Markdown单元格会将破折号转换为实心圆，将星号(*)转换为实心方块。

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以下截图显示了上述Markdown数据的输出。

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超链接

Markdown单元格允许您附加超链接。要附加超链接，请将链接的名称放在方括号[]中，并将链接写在圆括号()中。

您可以使用以下代码插入超链接。

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输出：

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表格内容

Markdown单元格允许您使用管道符号(|) 和破折号(-) 创建表格。管道符号(|) 用于制作列，破折号(-) 用于制作行。

下面显示了表格创建：

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以下截图显示了Markdown单元格的表格内容。

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图片

要在Markdown单元格中插入图片，首先需要将图片插入同一目录中。为此，转到Jupyter仪表板 -> 选择上传，指定图片的路径，然后点击打开。

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一旦在仪表板中看到图片，点击上传，您可以看到图片已经上传到仪表板中。

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现在，转到当前笔记本，输入以下代码插入图片。

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以下截图显示了图片已经插入笔记本中。

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3. Raw NBConvert单元格

Raw NBConvert单元格提供了一个可以直接写入输出的地方。这些单元格不会由笔记本内核评估。

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4. 标题单元格

Jupyter笔记本不支持标题单元格。当您从下拉菜单中选择标题时，屏幕上将弹出一个窗口，如下截图所示。

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Jupyter Notebook中的IPyWidgets

ipywidgets提供了许多常见的用户界面，用于交互式地探索代码和数据。

默认情况下，Anaconda中安装了ipywidgets，或者您也可以用conda手动安装它。

以下是一些ipywidges的示例：

1. 文本小部件

文本小部件允许用户编写字符串：

from ipywidgets import widgets  
title_textbox = widgets.Text(  
    value = 'Hello World',  
    description = 'Title:',  
)  
title_textbox

输出：

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2. 按钮小部件

按钮小部件类似于HTML按钮。要创建按钮，请输入以下代码。

from ipywidgets import widgets  
button = widgets.Button(  
    description='Press Me',  
)  
button

输出：

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3. 颜色选择器

颜色选择器允许您根据需要选择颜色。

from ipywidgets import widgets  
color_picker = widgets.ColorPicker(  
    concise = True,  
    description = 'Background color:',  
    value = '#efefef',  
)  
color_picker

输出：

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当您点击方形框时，将打开以下弹出窗口。

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4. 滑块

滑块用于查找两个实体之间的范围和间隔。

from ipywidgets import widgets  
range_slider = widgets.FloatRangeSlider(  
    value = [-2., +10.],  
    min = -10., max = +20., step = 0.1,  
    description = 'range:',  
    readout_format = '.1f',  
)  
range_slider

输出：

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示例：编写代码加两个数字。

from ipywidgets import widgets  
lb1 = widgets.Label('Enter the First number')  
display(lb1)  
text1 = widgets.Text()  
display(text1)  
lb2 = widgets.Label('Enter the Second number')  
display(lb2)  
text2 = widgets.Text()  
display(text2)  
btn = widgets.Button(description = "add")  
display(btn)  
lb3 = widgets.Label()  
display(lb3)  
def add(x):  
    a = int(text1.value)  
    b = int(text2.value)  
    lb3.value = 'result='+str(a+b)  
btn.on_click(add)

输出：

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