【技术分享】高效jupyter notebook

2021-12-22 15:55:10 浏览数 (1)

本文基于并使用jupyter lab 0.35.6

1. 了解编辑模式和命令模式

类似vim，notebook也有命令模式和编辑模式。在编辑模式中按下esc就会进入命令模式，点击任何一个cell，或者按下enter可以进入编辑模式。如果你用过vim，就应该不难想象这两个模式的作用：在不同的模式下，编辑器提供的很多好用的快捷键，方便你进行方便快捷的操作。

如果你习惯了某种编辑器，你可以将快捷键映射成和vim, emacs, 或是sublime风格。

无须记住所有快捷键，但是有一些相信会对比帮助很大：比如

代码语言：javascript复制
- 在命令模型下按下"y" 或者 "m", 可以让cell在code和markdown之间切换。
- 在命令模式下按下"dd", 可以删除cell。
- 按下 "shirft enter", 运行本cell并选中下一个cell，而"Alt-Enter", 在运行本cell时，在下方插入一个新cell。
- 命令模式下，"shirft m", 合并本cell和下一个cell。
- 命令模式下："c", "x", "v" 分别表示复制，剪切，粘贴cell。

下面列出了更多快捷键。

命令模式快捷键（按 Esc 键开启）:

快捷键

作用

说明

Enter

转入编辑模式

Shift-Enter

运行本单元，选中下个单元

新单元默认为命令模式

Ctrl-Enter

运行本单元

Alt-Enter

运行本单元，在其下插入新单元

新单元默认为编辑模式

Y

单元转入代码状态

M

单元转入 markdown 状态

R

单元转入 raw 状态

1

设定 1 级标题

仅在 markdown 状态下时建议使用标题相关快捷键，如果单元处于其他状态，则会强制切换到 markdown 状态

2

设定 2 级标题

3

设定 3 级标题

4

设定 4 级标题

5

设定 5 级标题

6

设定 6 级标题

Up

选中上方单元

K

选中上方单元

Down

选中下方单元

J

选中下方单元

Shift-K

连续选择上方单元

Shift-J

连续选择下方单元

A

在上方插入新单元

B

在下方插入新单元

X

剪切选中的单元

C

复制选中的单元

Shift-V

粘贴到上方单元

V

粘贴到下方单元

Z

恢复删除的最后一个单元

D,D

删除选中的单元

连续按两个 D 键

Shift-M

合并选中的单元

Ctrl-S

保存当前 NoteBook

S

保存当前 NoteBook

L

开关行号

编辑框的行号是可以开启和关闭的

O

转换输出

Shift-O

转换输出滚动

Esc

关闭页面

Q

关闭页面

H

显示快捷键帮助

I,I

中断 NoteBook 内核

0,0

重启 NoteBook 内核

Shift

忽略

Shift-Space

向上滚动

Space

向下滚动

编辑模式快捷键（ 按 Enter 键启动）:

快捷键

作用

说明

Tab

代码补全或缩进

Shift-Tab

提示

输出帮助信息，部分函数、类、方法等会显示其定义原型，如果在其后加 ? 再运行会显示更加详细的帮助

Ctrl-]

缩进

向右缩进

Ctrl-[

解除缩进

向左缩进

Ctrl-A

全选

Ctrl-Z

撤销

Ctrl-Shift-Z

重做

Ctrl-Y

重做

Ctrl-Home

跳到单元开头

Ctrl-Up

跳到单元开头

Ctrl-End

跳到单元末尾

Ctrl-Down

跳到单元末尾

Ctrl-Left

跳到左边一个字首

Ctrl-Right

跳到右边一个字首

Ctrl-Backspace

删除前面一个字

Ctrl-Delete

删除后面一个字

Esc

切换到命令模式

Ctrl-M

切换到命令模式

Shift-Enter

运行本单元，选中下一单元

新单元默认为命令模式

Ctrl-Enter

运行本单元

Alt-Enter

运行本单元，在下面插入一单元

新单元默认为编辑模式

Ctrl-Shift--

分割单元

按光标所在行进行分割

Ctrl-Shift-Subtract

分割单元

Ctrl-S

保存当前 NoteBook

Shift

忽略

Up

光标上移或转入上一单元

Down

光标下移或转入下一单元

Ctrl-/

注释整行/撤销注释

仅代码状态有效

2. 了解ipython的magic

在code中输出%开头的命令，成为magic。magic很有用，下面是一些常用的Magic：

magic

作用

%lsmagic

查看支持的magic

%time, %timeit and %%time

计时，%%time表示cell级别的计时

%matplotlib

保证 Jupyter Notebooks 展示图表

%load_ext

加载插件，比如%load_ext autoreload 是最常用的命令之一，加载自动更新引用module的插件

%system

使用shell. 使用!也可以完成这个功能

%who_ls

%who_ls 输出环境中的变量

%run

可以从.py文件执行Python代码. 也可以执行其他的Jupyter notebook。

%writefile %pycat

%writefile魔法保存cell的内容到一个外部文件。%pycat则刚好相反，并且会向你展示高亮后的外部文件。

%pdb �bug

%pdb 打开pdb调试代码, �bug能异常时自动打开pdb

运行其他语言代码

%�sh %%HTML %%python2 %%python3 %%ruby %%perl

更多magic可以用%lsmagic查看，或者查阅ipython文档

通常在notebook的第一个cell就设置常用的magic

比如最常用的几个：

代码语言：javascript复制
%matplotlib inline
%reload_ext autoreload
%autoreload 2

下面是几个magic的例子：

代码语言：javascript复制
%%time
for i in range(4000): a = i**i
%time for i in range(2000): a = i**i
代码语言：javascript复制
CPU times: user 80 ms, sys: 0 ns, total: 80 ms
代码语言：javascript复制
Wall time: 83.4 ms
代码语言：javascript复制
CPU times: user 616 ms, sys: 0 ns, total: 616 ms
代码语言：javascript复制
Wall time: 651 ms
代码语言：javascript复制
from numpy.random import randint
import matplotlib.pyplot as plt

# Sample 1000 random values to create a scatterplot
x = randint(low=1, high=1000, size=100)
y = randint(low=1, high=1000, size=100)

%matplotlib inline
plt.scatter(x, y)
plt.show()

image

代码语言：javascript复制
%%HTML
This is <em>really</em> neat!

This is <em>really</em> neat!

代码语言：javascript复制
%%latex
Some important equations:$E = mc^2$
$e^{i pi} = -1$

Some important equations:$E = mc^2$

$e^{i pi} = -1$

3. 了解ipython help和文档

代码补全

当你输入一个函数，按下tab时，你会发现，所有相关的函数都会列出来，如果只有一个，它会自动补全。

image

寻找文档或者源代码

在函数或者模块后输入? 或者 ?? 分别可以输出详细的python文档和源代码。（在jupyter中文档是以下方弹出框或者链接的方式展示，而jupyter lab目前还是以直接输出的形式显示，这一点未来可能会变化）

4. 了解常用的kernel和插件

社区通过kernel的方式支持除了python之外的更多语言。

jupyter的支持多种扩展方式，社区提供了许多很好的插件，下面列出了一些常用的优秀插件。更多插件推荐。

插件

说明

LaTeX

支持编辑 LaTeX 文档.

DrawIO

支持在你的JupyterLab创建和编辑 drawio图表 .

Table of Contents

为你的 markdown 文档生成toc.

Go to definition

支持 Alt click 跳转

Code Formatter

Easily beautifies Python code inside JupyterLab using one of the formatters: Black/YAPF/AutoPEP8.

Git

Git extension

GitHub

GitHub extension

ipywidgets

Interactive widgets for the Jupyter Notebook

目前（本文的编辑时间20190623）的jupyter lab版本处于0.35.6，而最新的未release版本为1.0，新旧版本改动较大，插件不兼容，所以安装的时候需要关注插件是否支持你的jupyter版本（比如某些插件还未提供1.0版本的支持，所以目前还是使用jupyter lab比较可靠）。

5. 用容器运行jupyter lab

使用容器一键启动jupyter环境，使用dockerfile定制运行环境，保存你的notebook到对象存储或者网盘上，这样你就可以在任何时候任何地方快速启动你的jupyter lab了。

以下是我运行jupyter lab的方式：

  1. 挂载我的腾讯云对象存储cos数据到本地（你也可以用google driver之类的插件对接google driver，目前还没有cos插件）
  2. 运行jupyter镜像，这个镜像ccr.ccs.tencentyun.com/leiwang/jupterlab:latest 使用python3.6制作，安装了上文中提到的所有插件，并安装的一些常用的python包。你可以查看Dockerfile
代码语言：javascript复制
cosfs data-1251825869 /data/cos -ourl=http://cos.ap-shanghai.myzijiebao.com -odbglevel=info
docker run -d  --mount type=bind,bind-propagation=shared,source=/data,target=/opt/app/data  --net=host ccr.ccs.tencentyun.com/leiwang/jupterlab:latest  jupyter lab --ip=xxx  --no-browser --notebook-dir=/opt/app/data --allow-root

配置完成之后的效果图

推荐在腾讯云的tione上直接打开运行jupyter lab，省略复杂的配置步骤。

腾讯云TI平台

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