jupyter notebook 安装与使用简介

2021.1.16 更新

jupyter notebook 已过时，推荐使用 jupyter lab，引入了多窗口模式，类似集成开发环境，比 jupyter notebook 功能更强大。

From Jupyter offical website

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原本关于 jupyter notebook 的内容

引言

jupyter notebook 是一个非常好用的交互式编程环境，界面友好，调试方便。jupyter 是 Julia, Python, R 三种语言的缩写，这三种语言也是 jupyter 支持的核心语言。

在 Ubuntu 系统下的安装

jupyter notebook的安装非常简单，首先确认一下系统的 python 版本为 python 3 并且安装了 pip3，具体设置可以参考这篇文章。然后用如下命令安装：

python3 -m --user pip install jupyter

上述安装如果遇到问题，可以参考 jupyter notebook 官网的详细安装教程 .
打开jupyter notebook也非常简便，只需命令:

jupyter notebook 

如果是 Ubuntu 18.04 系统，用如下命令安装：

sudo apt install jupyter-notebook

然后用

jupyter-notebook

打开。

运行 jupyter notebook 之后界面如下:

1.png

使用

创建一个新文件

进入 jupyter notebook 主界面后，在右上角可以新建一个你想要的文档类型。

图片.png
上图中，jupyter 的 kernel 只有一个 Python 2，所以目前只能基于 Python 2 创建编程环境。可以手动增加 jupyter 的 kernel，例如将某一 python 虚拟环境设置为 jupyter kernel （参考本博客中的另一篇文章），也可以添加另一种语言的 kernel，例如 Julia，未来会有文章专门介绍 Julia 的使用方法。

新建文件后，界面主要包含 4 部分，如图所示：

图片.png

从上到下依次为：

• 标题栏：点击标题（例如 Untitled）可更改
• 菜单栏：File, Edit, View, ...
• 工具栏: 包括一些快捷按钮，如保存，新建，剪切等
• 编辑区：输入代码或者其他描述语言的地方。

单元格设置

编辑区可以由很多个单元格组成，例如上图中显示 In [ ]: 的框就是一个单元格。

单元格有 4 种格式, jupyter notebook 工具栏后部有个下拉菜单选项，可以选择单元格的格式

• Code —— 代码格式
• Markdown —— Markdown 编辑器格式 ，Markdown 语法和编辑器的使用可以参考本文
• Heading —— 加入标题，例如一级标题、二级标题等，但是选择该项时会提示：建议用 Markdown 的方式书写标题，不要再单独选择 Heading 这种单元格的格式了。所以，我猜想后续版本的 jupyter 很可能把这种格式废除掉。
• Raw NBConvert —— 说实话，我从来没用过这种单元格格式，据官网介绍，大概意思是将 jupyter notebook 转换成其他格式（如 HTML, latex）时进行的一些特别的输出格式设置。

单元格默认是 code 格式，如果想切换成其他格式，一种方式是在上边的下拉菜单中选择，另一种方式是用快捷键，更有效率。例如点击单元格左端（不要点进单元格），按 m 键将单元格设置为 Markdown 格式，按 y 键设置为 code 格式。

书写与保存

当程序很长的时候，我们可以把整个程序分成的若干小段，写入多个单元格内，每个单元格都可以单独运行。这样的好处是方便调试，例如有时候只修改了程序中间的一小段代码，或者想单独看某一段代码的输出，就可以只运行相关的单元格，个人非常喜欢这个功能的设计。另外，单元格还可以上下移动，改变彼此之间的顺序。

像很多文件一样，Ctrl + S 快捷键可以保存 jupyter notebook 的文件，默认保存为 ipynb 格式，这是沿用了 jupyter notebook 的前身 —— ipython notebook 的扩展名。

常用快捷键

Ctrl + Enter —— 执行单元格代码，并停留在本单元格
Shift + Enter —— 执行单元格代码，并移动到下一个单元格
Alt + Enter —— 执行单元格代码，新建并移动到下一个单元格

所有的快捷键可以在菜单栏中的 help --> keyboard shortcuts 中找到，如下

shortcuts.png

添加左边栏目录

如果 note 写的比较长，最好有个目录，方便查找。安装目录插件的详细方法见此处。总结一下只有 3 步：

1. 安装 python package

pip install https://github.com/ipython-contrib/jupyter_contrib_nbextensions/tarball/master --user

2. 安装 javascript 和 css files

jupyter contrib-nbextension install --user

3. 打开 jupyter notebook，可以看到菜单栏最后多了一项 Nbextensions

   
   jupyter_extension.png
   

   进入 Nbextensions, 选中 Table of Contents (2)

   
   jupyter_extension2.png
   此时，打开或新建 Jupyter notebook 文件，就可以看到左侧的导航栏
   jupyter_extension3.png

可能遇到的问题

明明在命令行中用 pip 安装了某些 python package，在 jupyter 中调用时却提示没有找到。
可能的原因是：安装 package 的那个版本不是 jupyter 用的版本。

• 查看系统中 python 版本：which python，可以定位到系统默认的版本，一般是 /usr/bin/python ，它本身是一个超链接，指向 python2 或者 python3 的某个具体版本。
  例如：

$ which python
/usr/bin/python

$ ls -l /usr/bin/python*
lrwxrwxrwx 1 root root       9 10月 27 14:25 /usr/bin/python -> python3.6
lrwxrwxrwx 1 root root       9 4月  16  2018 /usr/bin/python2 -> python2.7
-rwxr-xr-x 1 root root 3628976 9月  30 21:38 /usr/bin/python2.7
lrwxrwxrwx 1 root root      33 9月  30 21:38 /usr/bin/python2.7-config -> x86_64-linux-gnu-python2.7-config
lrwxrwxrwx 1 root root      16 4月  16  2018 /usr/bin/python2-config -> python2.7-config
-rwxr-xr-x 1 root root     365 8月  23  2016 /usr/bin/python2-qr
lrwxrwxrwx 1 root root       9 9月   7 17:03 /usr/bin/python3 -> python3.6
-rwxr-xr-x 2 root root 4526456 10月  8 20:12 /usr/bin/python3.6
lrwxrwxrwx 1 root root      33 10月  8 20:12 /usr/bin/python3.6-config -> x86_64-linux-gnu-python3.6-config
-rwxr-xr-x 2 root root 4526456 10月  8 20:12 /usr/bin/python3.6m
lrwxrwxrwx 1 root root      34 10月  8 20:12 /usr/bin/python3.6m-config -> x86_64-linux-gnu-python3.6m-config
...

• 查看 jupyter 用的 python 版本：
  在 jupyter 中执行

import sys

sys.executable  # 返回 jupyter 调用的 python 路径

要确保上述两个 python 版本相同。

总结

jupyter notebook 是一个很好用的交互式编程工具，很方便学习 python, julia 等语言。本文只是简单介绍，感兴趣的读者可以去官网在线 doc 深入学习。

Written by YY
Revised by QP