【Jupyter Notebook】详尽介绍

Jupyter Notebook是一款开放源代码的Web应用程序，它允许用户创建和共享包含实时代码、方程式、可视化和叙述文本的文档。它适用于数据分析、可视化、机器学习等多种场景，尤其在数据科学领域中广受欢迎。本文将指导你从零开始，一步步安装和配置Jupyter Notebook，无论你是使用Windows、macOS还是Linux系统，都能顺利搭建起自己的数据科学环境。

一，Jupyter Notebook 安装

由于目前集成开发环境中，Anaconda 算是比较成熟好用的。而且Anaconda 默认已经集成了Jupyter Notebook, 所以 推荐使用 安装Anaconda 的 方法来 安装Jupyter Notebook. 当然有些公司 或者企业可能由于版权授权等问题无法 直接使用免费的Anaconda 集成环境，所以也可以选择 单独安装Jupyter Notebook. 这里分别介绍这两种 方法 安装Jupyter Notebook

1. 通过安装Anaconda 软件 安装 Jupyter Notebook

1.1 访问Anaconda 网站下载 Anaconda 软件：https://www.anaconda.com/download/success

1.2 安装Anaconda

安装步骤 可以 直接下一步，这里 特别强调下

- 任何 IDE 或者编程相关的软件都不推荐安装到 包含中文的 路径中。

- 整个安装过程 有 让选择 打勾的地方，如果自己 对环境变量和系统设置不熟悉，请默认全部打勾然后下一步。

1.3 验证Anaconda 环境和软件安装是否成功

安装完成后，在命令行（Windows的CMD或PowerShell，macOS或Linux的Terminal）中输入conda list，可以看到Anaconda以及其包含的各种库的版本信息，包括Jupyter Notebook。

1.4 启动Jupyter Notebook, 并验证是否安装成功

PS: Anaconda 软件同时默认还包含了其他软件和组件。如果觉得本身用不到这么多功能和软件，需要轻量化 只针对Conda 虚拟环境以及Python 开发有需要，也可以安装另一个 轻量版本的Miniconda。 本文不对 Miniconda 做介绍，有需要的可以自行网上搜索。Miniconda 网站：MiniConda

2. 通过 Python 环境 直接安装Jupyter Notebook

如果你已经有了Python环境，但不想或不能使用Anaconda或Miniconda，可以直接使用pip安装Jupyter Notebook。

2.1 安装方法

打开终端，输入以下命令即可安装 Jupyter Notebook。

pip install notebook

2.2 启动Jupyter Notebook

Jupyter Notebook

启动jupyter notebook 有多种方法，比如另一种方法是可以通过 你想 存放 和 执行 Jupyter notebook 文件的 文件夹路径下，在 文件夹的地址栏输入Jupyter Notebook，可以快速启动 Jupyter 的命令行并跳转到 浏览器中打开Jupyter Notebook 

运行上面这段命令后，浏览器会自动打开 http://localhost:8888/tree 这个地址。浏览器里会出现下图的内容。

如果不小心关掉浏览器的话，也可以在终端找回打开地址。

在浏览器输入下图中红框的地址就能重新打开。

需要关掉 Jupyter Notebook ，在终端窗口按 Control + c。Mac用户按 command + c。 

3. Jupyter Notebook 配置方法

更改启动目录

默认情况下，Jupyter Notebook会启动在你执行jupyter notebook命令时所在的目录。如果想更改这个默认目录，可以使用--notebook-dir参数：

jupyter notebook --notebook-dir=path/to/directory

4. Jupyter Notebook 使用方法

相比起 VS Code 和 PyCharm，Jupyter Notebook 有以下几个优势。

1. Jupyter Notebook 支持用 Markdown 和 LaTex 写注释。
   在做数据分析时，通常需要说明数据的来源、分析时使用的公式和思路等信息。Jupyter Notebook 支持使用 Markdown 写注释，比起其他编辑器只用通过 # 或者 """ 的方式写 Python 代码的注释属于降维打击了。Jupyter Notebook 还支持使用 LaTex 写复杂的数理化公式，这也是其他编辑器通常不具备的功能。
2. Jupyter Notebook 可以按单元格运行代码。
   在做数据分析时，需要导入和清洗数据，然后再套公式做数据分析。当数据量很大时，导入数据和清洗数据这两步操作可能会花费大量时间。而在 Jupyter Notebook 里，可以将导入数据、清洗数据和分析数据这3个操作分别放在不同的单元格里，导入和清洗只需执行一次，后面分析数据时可以随时换公式，然后只执行分析数据的那个单元格的代码。而不是所有代码都要从头到尾执行一遍，这能大大提高我们的工作效率。
3. Jupyter Notebook使用交互模式环境。
   VS Code 和 PyCharm 写和运行 Python 文件时都是用命令行模式。交互模式的好处是可以不使用 print 就能输出的单元格的执行结果，方便我们查看代码运行时变量的变化情况。但如果一个单元格里需要输出多个变量的值，还是需要使用 print 分别输出。

前面说了 Jupyter Notebook 是数据分析师喜欢的工具，在程序员圈外，其实 Excel 也是数据分析领域的热门工具。但 Jupyter Notebook 的运行效率比 Excel 更高，因为它不需要处理 Excel 关注的文本样式，而且它不会把数据和业务逻辑混在一起。

在主面板有当前目录下的所有文件和文件夹。通过点击可以访问不同的目录或打开不同的文件。

4.1 创建 Notebook 文件

点击页面右上角 New，之后选择 Notebook。之后在目录里就会出现 .ipynb 后缀的文件。

上面这图，红框区域是文件名，点击后可以自行修改该文件的名字。

蓝框区域是菜单栏和常用工具。

黄框区域是单元格，编写代码就在这个位置进行。

编写与运行代码

举个例子，选中第一个单元格，输入以下代码，然后按 Shift + 回车键 就能运行代码并查看到效果。

print("雷猴")

Shift + 回车键 的功能是执行选中单元格的代码，功能和工具栏里的运行按钮是一样的。

前面介绍过，如果单元格里只有1行代码需要输出，可以省略 print()

如果有2行代码都会产生输出结果，不实用 print() 的话只会输出最后一行代码的结果。

如果两行代码都需要输出，那就需要分别给两行代码都用上 print()。

单元格运行顺序

每个单元格前面多有一个方括号 []，运行过的单元格前面还有一个数字，这个数字表示单元格运行顺序。

在执行时，左边方括号会先展示星号 *，表示正在运行。

执行完后，方括号里面回变成数字，数字表示的是执行顺序，比如运行完第一个单元格后，旁边数字显示1，继续运行下一个单元格，旁边数字就会显示2。

Jupyter Notebook 灵活的地方在于你可以选择某个单元格去执行，可以按任意顺序去执行代码。也可以多次反复运行同一个单元格，旁边的数字回帮忙记录和告知执行过的顺序。这对于调试来说是非常方便的。

编辑模式与命令模式

Jupyter Notebook 有编辑模式和命令模式。

点击输入框就能进入编辑模式，在编辑模式时光标会一闪一闪的，而且输入框底色变成白色，边框会高亮。在编辑模式可以输入文字。

点击exc键或者鼠标点击页面空白处（输入框外的地方）就能进入命令模式。进入命令模式后选中项的左侧会有蓝色高亮指示，但输入框底色会变成灰色，而且边框没有高亮，光标也不会出现。

在命令模式下可以使用快捷键操作 Jupyter Notebook，比如连按两下 d 键就会删除当前单元格。如果在编辑模式下就会输入两个字母 d。

Jupyter Notebook 支持的快捷键可以在 Help - Show Keyboard Shortcust 里查看。

熟练使用快捷键可以大大提高我们的工作效率。

Mac OS X 修饰键:

符号	修饰键		符号	修饰键
⌘	Command		⇧	Shift
⌃	Control		↩	Return
⌥	Option		␣	Space
			⇥	Tab

---

功能	快捷键	说明
「命令模式」	Esc	蓝色的单元格
「编辑模式」	Enter	绿色的单元格
代码补全或缩进	⇥	「编辑模式」输入字母按 Tab 会补全，没有字母则缩进
向右缩进	⌘ + ]	「编辑模式」缩进
向左缩进	⌘ + [	「编辑模式」解除缩进
全选	⌘ + A	「编辑模式」
撤销	⌘ + Z	「编辑模式」
跳到本单元开头	⌘ + ↑	「编辑模式」
跳到本单元末尾	⌘ + ↓	「编辑模式」⌘ + End 同样的功能
跳到本行的最左边/开头	⌘ + ←	「编辑模式」
跳到本行的最右边/末尾	⌘ + →️	「编辑模式」
注释/撤销整行代码	⌘ + /	「编辑模式」
运行本单元，选择下行单元	⇧ + ↩	「编辑模式」、「命令模式」
运行本单元	⌃ + ↩︎	「编辑模式」、「命令模式」
运行本单元，插入下行新单元	⌥ + ↩	「编辑模式」、「命令模式」
选中上一个单元	↑	「命令模式」;「编辑模式」下可光标上移
选中下一个单元	↓	「命令模式」;「编辑模式」下可光标下移
删除选中单元	D , D	「命令模式」下连续按两个 D 字母键
撤销删除选中单元	Z	「命令模式」下按 Z 字母键
在本单元上方插入新单元	A	「命令模式」下按 A 字母键
在本单元下方插入新单元	B	「命令模式」下按 B 字母键
剪切单元格	X	「命令模式」下按 X 字母键
复制单元格	C	「命令模式」下按 C 字母键
粘贴单元格到上方	⇧ + V	「命令模式」
粘贴单元格到下方	V	「命令模式」下 V 字母键
更改单元格为Code	Y	「命令模式」下按 Y 字母键
更改单元格为Markdown	M	「命令模式」下按 M 字母键
更改单元格为Raw	R	「命令模式」下按 R 字母键
更改单元格为标题Heading1 - Heading6	1 - 6	「命令模式」下按1到6数字键*
合并选中的单元格	⇧ + M	「编辑模式」如果只有一个单元格被选中，则合并当前及以下单元格
保存当前Notebook	⌘ + S	「编辑模式」、「命令模式」或者「命令模式」下按 S 字母键
显示快捷键提示	H	「命令模式」下按 H 字母键，可自定义快捷键
中断Notebook内核	I, I	「命令模式」下连续按两个 I (interrupt) 字母键
重启Notebook内核	0, 0	「命令模式」下连续按两个0数字键

Markdown

前面提到 Jupyter Notebook 支持使用 Markdown 的方式写代码注释。

方法是选中一个单元格，然后将其切换成 Markdown 模式。

切换到 Markdown 模式后就可以用 Markdown 语法写东西了。

写完按 shift + 回车键 运行该单元格就能转换成更好看的形式。

LaTex

单元格设置为 Markdown 模式后，还可以输入一些特殊领域的公式，比如数理化方面的公式。在做数据分析时也需要将公式展示记录下来。

如果要插入行内公式，可以用 $ 将公式包起来。如果要让公式独占一行则需要用 $$ 将公式包起来。

出来的效果：

关于 LaTex 语法 大家可以自行搜索学习。

5. 关于Jupyter Notebook 常见问题的解决方法

网上其实有很多 关于Jupyter notebook 常见使用问题的解决方法。我这里 只提一些我遇到的 和别人问我比较多的问题。如果有其他问题欢迎大家留言给我。

5.1 无法从文件夹 通过输入Jupyter Notebook 来启动。

出现该问题大部分就两种可能，一是 Jupyter Notebook 安装时候，没有 添加到默认的 环境变量。解决办法是：

打开电脑的环境变量，可以通过在windows 搜索框搜索 环境变量，然后打开 如下图所示的 界面，并且把anaconda 或者你的Python 环境放到 第一个位置。

5.2 启动成功 Jupyter Notebook 的命令行或者 终端后，无法自动跳转打开 浏览器。

打开你的命令行或者终端，输入 如下命令：

jupyter notebook --generate-config

输入后会得到如下提示：

到这里不要输入任何指令，而是复制下 如图所示的部分路径。这里 你的路径 跟我的可能不同。但是没关系，复制你自己的那个。

然后在文件夹中 打开这个文件。注意这个文件是 python 文件，你可能需要借助IDE 或者 一些文本编辑软件才能打开。

打开后，在任意位置，添加如下代码：-- 注意大小写。并且中间 这个浏览器的名称和路径需要替换成你默认的。比如你的浏览器是chrome 这里就是chrome。具体chrome 安装路径需要自己查看。

import webbrowser
webbrowser.register('chrome', None, webbrowser.GenericBrowser(u'C:\Users\qubic\AppData\Local\Google\Chrome\Application\chrome.exe'))
c.NotebookApp.browser = 'chrome'