「Python数据科学」先利其器：Jupyter Notebook的简明教程

引言

在进行常规的Python开发时，我们通常可以选择一款IDE，比如PyCharm或者VS Code。也可以使用vim等编辑器进行代码的编写，命令行进行调试运行。

但是，将Python应用到数据科学领域时，由于很多时候数据结构比较复杂，此外，涉及到数据的探索，需要实时的呈现数据结构、数据可视化的情况。

所以，虽然PyCharm能够进行Python数据科学的开发，但是，本文的主角“jupyter notebook”其实更加适合。

本文的主要内容有：

1、什么是Jupyter Notebook

2、Jupyter Notebook的基本使用

什么是Jupyter Notebook

Jupyter Notebook是一个开源的web应用程序，它可以允许我们创建和共享文档，这些文档可以包含代码、可视化、描述文本等。被广泛地应用于数据科学、机器学习和科学计算等领域。

相较于基于PyCharm等IDE进行的Python开发，Jupyter Notebook主要的优势在于：

1、交互性

Jupyter Notebook支持实时代码的运行，可以逐行运行代码并即时查看运行结果，非常适合数据的探索和分析。

2、可视化

可以在Jupyter Notebook中直接显示图标和其他可视化内容，便于数据内容的查看，以及统计结果的可视化展示。

3、文档化

可以使用Markdown语法进行文本、标题、图像、链接的编写，使得代码和注释说明结合在一起，更加便于记录和分享。

4、跨语言支持

虽然Jupyter Notebook主要用于Pyhton，但是，它也支持R、Julia等其他编程语言。

5、便于共享和展示

Notebook文件可以轻松分享，支持导出为HTML、PDF等文件格式，便于共享和交流。

6、集成数据分析和报告

可以在同一个文档中进行数据分析、结果可视化和报告撰写，便于整理和归档。

Jupyter Notebook的基本使用

1、安装

首先是Jupyter Notebook的安装，如同其他Python模块一样，可以通过pip直接安装：

pip3 install jupyter

或者：

pip3 install notebook

说明，如果安装比较慢，可以尝试指定国内源，比如：

pip3 install jupyter -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

2、启动

成功安装后，直接在命令行执行如下命令，即可启动Jupyter Notebook：

jupyter notebook

启动成功，会自动打开浏览器页面，首次使用的页面内容如下：

3、两种模式

在真正介绍使用之前，需要注意，类似于Vim的使用，Jupyter Notebook有两种使用模式：命令模式和编辑模式。了解了这两种模式的概念及使用，对更加高效地使用Jupyter Notebook至关重要。

1）命令模式

当打开一个Notebook是，默认进入的就是命令模式。

在任何单元格中按Esc键，也可以切换到命令模式。

命令模式是Jupyter Notebook的默认模式，在此模式下，可以对Notebook的结构和单元格本身进行操作，比如插入新单元格、删除单元格、切换为代码单元、切换为Markdown单元、运行单元格等，而不是编辑单元格中的代码和文本。

2）编辑模式

在命令模式下，选择一个单元格并按Enter键即可进入编辑模式。

也可以通过单击一个Markdown单元格或者代码单元格进入编辑模式。

编辑模式下的Jupyter Notebook就类似于正常的编辑器一样，可以直接修改单元格中的内容，比如代码、文本等。

4、常用操作

以下列举最常用的一些操作，最好能牢牢记住，当然最好的学习方法就是反复在Jupyter Notebook中编写代码、文档，更多地实践。

1）编辑模式中几个快捷操作：

代码提示和补全：Tab键

代码注释和取消注释：Ctrl + /  （Mac中是 Cmd + / ）

2）命令模式中的几个快捷操作：

在当前单元格上方插入新的单元格：A

在当前单元格下方插入新的单元格：B

删除当前单元格：DD

撤销上一次操作：Z

将当前单元格切换为Markdown单元格：M

将当前单元格切换为代码单元格：Y​​​​​​​

3）代码运行（两种模式均可用）

Shift + Enter ：运行当前单元格并选中下一个单元格（没有下一个单元格，则会创建一个新的单元格）

Ctrl + Enter 或者 Cmd + Enter：运行当前单元格，并保持当前单元格的选中状态，不会切换或者创建下一个单元格

Jupyter Notebook中的单元格，一般是成对出现的。我们编写的代码，以及对应的代码的输出结果。文档、模块导入的代码，没有输出的，则只有输入单元格。

[*]标识的单元格，为当前正在运行的单元格，比如：

最后，关于工具类的知识，看文档、看书籍再多，其实也是很难记住的，最重要的是多使用、实践，用多了就自然而然形成肌肉记忆，也就无需自己硬背了，就好像开车一样。

总结

本文简单介绍了什么是Jupyter Notebook，相较于IDE，它有哪些优势。最后介绍了Jupyter Notebook的安装、启动，以及最常用的一些快捷操作。如果有Vim的使用经验，相信对Jupyter Notebook两种模式，以及命令模式中的快捷操作会有很多的熟悉感。最后，工具的学习，还是要反复实践。

感谢您的拨冗阅读，希望对您有所帮助。